随着科技的发展和社会的进步,人们对车辆的要求不仅仅局限于一种简单的交通运输工具,对乘坐舒适性和操纵稳定性有了更高的要求,这也意味着对悬架刚度特性、车身高度调节以及阻尼控制有更严格的要求。液压悬架具备车高可调、刚度非线性、阻尼可控等有优越特性极大满足高端汽车对悬架性能的特殊要求。而油气弹簧是液压悬架最为重要组成部分,油气弹簧刚度则是悬架系统最为重要的参数指标之一。因此,研究油气弹簧刚度的特性具有重要意义。

为了满足重型越野车辆对大行程弹性元件的要求,创新设计了一种双气室油气弹簧。根据结构和工作特性,建立了两种工作状态下的油气弹簧数学模型,并分析了其刚度特性。加工油气弹簧样件,进行台架试验,获得了不同频率下的油气弹簧作用力和位移数据。分离弹簧作用力中静摩擦力、阻尼力和弹性力。利用弹性力和位移数据,通过曲线拟合方式,识别油气弹簧工作气体不同工况下的多变指数。设计的双气室油气弹簧结构、油气弹簧理论模型,对油气弹簧在大行程越野车上的应用提供了支撑。

以矿用宽体车前悬单气室油气悬挂缸为研究对象,对悬挂缸非线性动态特性进行了深入分析,建立了悬挂输出力数学模型,搭建了单气室油气悬挂缸AMESim仿真模型;在此基础上研究了工作参数对动载压力随行程变化的影响规律和悬挂系统的缓冲原理。结果表明:初始气室充气容积越大,达到额定动载压力时的行程长度越长;当悬挂行程恒定时,初始气室充气容积与悬挂输出力及刚度呈反比。以某型号悬挂缸为例,当预充气体积为1.25 L,预充气压力为5.2 MPa时,缓冲效果适中,且行程长度不宜超过67 mm。研究为产品设计及其使用寿命提供了理论依据及重要手段。

油气弹簧用于车辆底盘,起到缓冲减震的作用,可保持车体在崎岖路面行驶的平稳性。油气弹簧是公司的重点产品,在运输型底盘上大量应用,由于其重量较大,搬运困难,工序较多,工艺路线复杂,流转过程耗费的人工成本高。对于批量化生产的现状,建设自动化流转系统具有重大的现实意义。该文通过对油气弹簧的结构特点和生产过程分析,设计了一种基于AGV的流转方案,利用助力臂实现产品的快速抓取、放置,利用AGV实现产品在不同工位上的流转,既满足了生产要求,提高流转效率,又节约了人工成本。

油气弹簧产品将轮组和车架弹性的连接起来,是特种车辆底盘的重要组成部分,主要传递车轮和车架之间的垂向力。油气弹簧采用气体作为弹性介质,以油液来传递压力,能够缓和、衰减外力引起的车架振动,使车辆处于良好的工作环境中。油气弹簧缸筒QPQ处理,在零件表面形成一层致密的氮化层,使零件表面拥有良好的耐磨性能、耐腐蚀性、耐疲劳性。在实际产品中,QPQ缺陷时有发生,造成产品渗漏,寿命降低。

针对油气弹簧内缸筒镀铬层渗气问题，深入研究了镀铬层的微观结构，采用了一种使铬层产生微观塑性变形从而解决渗气问题的方法——钢球滚压工艺，对滚压后的表面粗糙度、硬度、外圆尺寸、形位公差进行了检测，并进行了可靠性寿命试验，结果表明，采用新的滚压方法能有效解决铬层渗气问题，并能降低表面粗糙度，提高表面硬度。

该文在介绍某典型油气弹簧产品结构和工作原理的基础上，根据产品在底盘研制及使用中的重要性，提炼出影响油气弹簧可靠性的三个关键特性，每个关键特性设置了3个水平，运用田口直交试验设计法进行因素水平的验证，得到最优响应预测。再结合蒙特卡洛法进行因素水平预测和容差分析，灵敏度分析等，对油气弹簧可靠性试验进行研究【1】。按蒙特卡洛分析结果试制的100根产品，质量稳定，可靠性高，产品合格率达到了100%。该研究可用于对产品关键特性的风险控制及管理分析。

基于Matlab编制了针对油气弹簧台架试验的数据处理程序，采用四阶多项式分别对压缩及拉伸行程力位移数据进行拟合，得到动静态特性曲线。利用三角函数拟合时间位移数据，通过函数关系得到速度数据，进一步得到油气弹簧阻尼力特性。采用该程序可批量处理台架试验数据，具有较高精度，提高了数据处理分析的效率。

该文介绍了油气弹簧的结构与工作原理，对油气弹簧台架可靠性试验过程中温升影响因素进行定性分析并进行温度测试。测试结果表明，在循环水冷却条件下，台架试验各工况油气弹簧内部温度可达到热平衡，且在密封件允许温度范围内。

主要结合某型履带多轴车辆油气弹簧的设计，分析固定缸筒式油气弹簧的刚度和阻尼非线性动态特性，推导出油气弹簧的动态特性表达式，经验证计算结果与台架试验结果相吻合，验证了表达式的准确性，为油气弹簧的性能分析提供了简便准确的计算方法。并进一步说明了油气弹簧的刚度渐升特性和阻尼的非线性有益于提高履带车辆越野机动性和平顺性，从而阐明油气弹簧在履带多轴车辆的重要地位。