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油气弹簧特性建模与仿真开题报告山东理工大学--第1页

毕业设计开题报告（理工类）

设计题目油气弹簧特性建模与仿真

学生姓名张玉稳学号0812107018专业车辆工程

一、课题的目的意义

随着科学技术的不断发展，油气悬架系统正在日趋完善。油气悬架是一种技术先进、

性能优良的车辆悬架技术，它将液压和气压传动控制技术与悬架技术融合在一起，是提高

车辆行驶平顺性和操纵稳定性、减少动载荷引起零部件损坏的关键。人们对油气悬挂的评

价主要体现在性能和使用寿命两个方面，性能通常是指油气弹簧的力学特性，包括阻尼特

性和刚性特性；使用寿命则包括悬挂缸零件部件抗冲击的可靠性及密封件的耐久性等。本

文主要对油气弹簧的性能进行研究，通过结构模型，在绝热理想气体状态下，对阀系结构

的受力状态及其节流现象进行系统研究。

目前传统设计的理念——“经验+方法”虽有一定的可行性，但是人力物力消耗大，

而且耗时长。并且，国内外各企业采用近似设计，减震器阀系参数并不精确、可靠，这直

接影响着整车的性能，严重的阻碍了汽车工业较好较快的向前发展。本文通过对油气弹簧

数学建模，归纳出解析计算方法，之后将模型化了的参数通过MATLAB/Simulink对阻尼特

性和刚性特性进行虚拟仿真，再将仿真结果与真实的台架试验结果作对比，通过不断改变

数学模型，逼近油气悬架装置的标准阻尼特性和刚性特性，从而达到准确设计相关结构参

数的目的。

二、近年来国内外研究现状：

在国外油气悬架系统的研究已经开展的比较全面了，无论从理论上还是应用上都取得

了一些成果。学者们对油气弹簧的结构和性能进行了大量的理论分析和定性定量的研究，

目前主动悬架的应用已经起步，并且研发了一些利用主动悬架控制的产品。当前对油气悬

架的研究内容主要在于：

(1)建立油气弹簧合理的非线性数学模型

研究的主要方向是考虑油气弹簧的非线性因素，把影响弹簧缸非线性特性的主要因素

如油液压缩性、高压空气的压缩膨胀、刚度特性、非线性阻尼等纳入到数学模型中，使得

悬架系统的理论设计符合实际，成为非线性系统。

(2)开发新型结构形式的油气悬架和研究主动控制策略

开发新型结构形式的油气悬架，主要体现在对半主动油气悬架和主动油气悬架的应用

方面。利用油气悬架非线性阻尼特性，具有可调节的优势，通过调节阻尼实现悬架的半主

动控制和主动控制。

国内对油气悬架的研究也始于20世界50年代末期，许多学者进行了台式试验，又

进行了装车试验，但直到80年代初才真正有实际产品出现，引起国内研究人员的关注。

与国外差距较大，到90年代中期，油气悬架才较好的被应用。从总体上看，国内在油气悬

架技术研究方面主要集中在原理介绍、物理模型、数学建模、计算机仿真分析上，目前还

没有形成一套系统的、完善的、切实可靠的方法和理论用于指导油气悬架的设计，仍然处

于与国外样机类比、参考设计、试验修改模型的阶段。

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三、设计方案的可行性分析和预期目标：

1、技术路线

单气室油气弹簧物理模型的绘制

单气室油气弹簧主要基本尺寸的确定

单气室油气弹簧阀片变形的解析计算，

阀片变形后缝隙值随速度变化的情况，

以及一些参数的确定

与台架试验作对比、分析此数学模