[01224078]车辆悬架系统及零部件设计理论与优化设计方法

① 利用油液层流和紊流临界雷诺系数,根据减振器结构参数和油液参数,给出了减振器临界速度,建立了减振器油液非线性节流损失分段数学模型。 利用该模型可计算减振器不同速度下的油液节流损失系数,解决了在减振器阀系参数设计和特性仿真时,油液节流损失的非线性计算问题,因此,该研究成果达到了国际先进水平。 ② 利用弹性力学原理,建立节流阀片在半径r位置的变形解析计算式 和应力解析计算式 。利用该式可计算阀片在任意半径r位置的变形量和应力,在相同条件下,其计算结果比国际ANSYS软件的仿真数值都精确。 该研究成果解决了制约减振器阀系参数设计的关键问题,即利用《机械设计手册》只能近似计算阀片外半径位置处的最大挠度,利用有限元仿真只能对阀片变形和应力进行数值仿真,无精确解析设计计算式的关键问题,在弹性阀片变形和应力计算方面取得了重要理论突破,因此,该研究达到了国际领先水平。 ③ 利用节流阀片变形解析计算式,根据叠加阀片压力以及变形之间的关系,创建了叠加阀片等效厚度解析计算式 ;根据叠加阀片应满足的等效厚度和应力强度条件,建立叠加阀片拆分设计的原则和方法。 利用叠加阀片等效厚度计算式,可以对多片叠加阀片的实际等效于单片设计阀片的厚度进行解析计算;利用叠加阀片拆分设计原则和方法,可以对原单片设计厚度阀片进行拆分设计。拆分设计叠加阀片不仅满足等效厚度和应力强度要求,同时,还满足节流阀片标准化生产的要求,降低成本,即满足减振器实际设计和生产的要求。目前,国内、外对于叠加阀片还没有叠加阀片等效厚度解析计算式及拆分设计原则和方法,大都是利用有限元软件通过建模、仿真,对叠加阀片等效厚度进行研究,只是给出一些定性结论,不能满足减振器叠加阀片实际设计生产的要求。因此,该研究具成果有重要理论突破和实际应用价值,达到了国际领先水平。 ④ 在给定速度区间内,利用减振器在某速度下的阻尼力、流量、节流压力与阀片变形之间关系,建立了单点速度设计数学模型;根据在一个周期循环中,最优设计阀系参数减振器所消耗的功率,应与设计要求减振器所消耗功率逼近,建立了基于速度特性的阀系参数优化设计目标函数和曲线拟合优化设计方法。 该阀系参数优化设计方法,实现了减振器阀系参数解析优化设计的重要突破,解决减振器阻尼力与速度之间的非线性问题,减振器阀系参数设计值可靠,特性试验值与设计要求值的相对偏差小于8％,远小于国际对减振器特性偏差15％的要求。因此,该项目研究所建立的曲线拟合优化设计方法,在减振器阀系参数设计方法研究方面,取得了重要突破,达到了国际领先水平。 ⑤ 根据给定车辆类型、单轮簧上质量、车身固有频率,对车辆悬架系统最佳阻尼比进行研究,依据减振器杠杆比和车辆平安比,得到了与车辆悬架最佳阻尼匹配减振器在开阀前后的阻尼系数和最佳速度特性曲线,建立了基于车辆参数的阀系参数曲线拟合优化设计方法。 基于车辆参数的减振器阀系参数解析优化设计方法,可依据车辆参数对减振器阀系参数进行优化设计,减振器参数设计可靠,满足车辆悬架对最佳阻尼匹配的要求,有效降低车辆在0～13Hz范围内的振动,提高车辆的平顺性、舒适性和安全性。该项目所建立的基于车辆参数减振器阀系参数优化设计方法,结束了目前国际上对车辆减振器阀系参数设计,只能依靠多次试验、反复修改的设计现状,实现了车辆减振器阀系参数进行解析优化设计的重要突破,具有重要理论研究价值和实际推广应用价值,达到了国际领先水平。