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申请/专利权人：江苏大学

摘要：本发明公开了一种基于准零刚度原理的空气悬架及其结构设计与优化方法，悬架包括磁负刚度机构、空气弹簧机构；空气弹簧机构包括膜式空气弹簧，膜式空气弹簧固定安装在车桥上部；磁负刚度机构包括缸筒和活塞杆，缸筒置于膜式空气弹簧内，且缸筒的底部与膜式空气弹簧内的内底面相连；活塞杆固定在车身下部且延伸至缸筒内部；缸筒上装有通电线圈，活塞杆上装有环形永磁体，由环形永磁体和通电线圈构成的电磁弹簧；本申请中的磁负刚度机构置于膜式空气弹簧腔内，在空气悬架的基础上，提高了悬架的隔振性能。同时本申请的设计及优化方法，通过优化磁负刚度机构设计参数以及空气弹簧的结构参数，使得本发明准零刚度空气悬架能在平衡位置附近较大区域内产生很大的负刚度。

主权项：1.一种基于准零刚度原理设计的空气悬架的结构设计与优化方法，其特征在于，空气悬架包括磁负刚度机构10、空气弹簧机构20；所述空气弹簧机构20包括膜式空气弹簧201，所述膜式空气弹簧201固定安装在车桥上部；所述磁负刚度机构10包括缸筒104和活塞杆106，所述缸筒104置于膜式空气弹簧201内，且缸筒104的底部与膜式空气弹簧201内的内底面相连；所述活塞杆106固定在车身下部且延伸至缸筒104内部；所述缸筒104上装有通电线圈101，所述活塞杆106上装有环形永磁体102，由环形永磁体102和通电线圈101构成的电磁弹簧；由电磁弹簧和空气弹簧并联，构成准零刚度系统；且在悬架静止时，保持通电线圈101和环形永磁体102间的轴向合力为零，此时将通电线圈101和环形永磁体102间的相对位置作为静平衡位置；设计步骤如下：步骤1，构建由磁负刚度机构10和空气弹簧机构20组成的准零刚度空气悬架；并且根据准零刚度空气悬架的工况及技术要求，分别确定准零刚度空气悬架力的额定值及悬架刚度的额定值；步骤2，基于准零刚度空气悬架的结构，分别推导出准零刚度空气悬架力Foverall、刚度Koverall；表示如下：Foverall＝F+FZ FZ＝FC,A+FC,BKoverall＝KZ+K 其中，F为空气弹簧的弹力，FZ为电磁弹簧的电磁力；K为空气弹簧的刚度，KZ为电磁弹簧的刚度；P为空气弹簧绝对气压，V0为空气弹簧初始体积，a体积变化率，Pa为标准大气压，A为有效横截面积，D为空气弹簧形变量；将环形永磁体102等效为内部和外部两个等效薄线圈，分别表示为Bt和At，故FC,A、FC,B分别是等效外部线圈At、内部线圈Bt与通电线圈101之间电磁力；n为气体多变指数；步骤3，选取满足刚度、幅频特性、磁力大小条件下的磁负刚度机构10的设计参数，磁负刚度机构10的设计参数包括环形永磁体102和通电线圈101的高度、厚度以及环形永磁体102和通电线圈101的间隙；步骤4，将所选取的磁负刚度机构10的设计参数代入磁负刚度机构中磁力的解析表达式，得到磁力解析值；将空气弹簧的结构参数如空气弹簧初始气压、初始体积代入空气弹簧的弹力解析表达式，得到空气弹簧弹力解析值；同时基于磁力解析表达式和空气弹簧弹力表达式分别得到空气弹簧的刚度和电磁弹簧的刚度；步骤5，基于步骤4得到准零刚度空气悬架力和刚度；分别将准零刚度空气悬架力、悬架刚度与步骤1中的额定值进行比较，若满足设计要求则进行下一步，否则回到步骤3；步骤6，基于满足设计要求的磁负刚度机构10设计参数以及空气弹簧的结构参数构建准零刚度空气悬架结构，利用仿真软件对所构建的准零刚度空气悬架结构进行仿真，并对磁负刚度机构10的设计参数和空气弹簧的结构参数进行进一步优化调整；步骤7，评价优化后准零刚度空气悬架的平顺性性能，若平顺性性能得到优化则进行下一步，否则回到步骤5；步骤8，输出满足平顺性性能要求的磁负刚度机构10的设计参数和空气弹簧的结构参数，由此完成准零刚度空气悬架的结构设计。

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百度查询： 江苏大学 一种基于准零刚度原理的空气悬架及其结构设计与优化方法