摘要：结构参数是影响腹式空气弹簧力学性能的关键因素,复杂活塞轮廓的膜式空气弹簧具有结构参数复杂、力学性能非线性强及承载力随工作高度不断变化的特点。建立基于关键设计参量的复杂轮廓膜式空气弹簧非线性结构参数统一模型是设计阶段分析、优化空气弹簧力学特性的重要途径;针对具有直线与圆弧复合的复杂活塞轮廓的膜式空气弹簧结构参数建模问题、橡胶气囊外径随弹簧高度动态变化的问题和复杂活塞轮廓所带来的力学性能非线性问题等,以直线段轮廓内锥角、圆弧段轮廓半径为关键设计参量,建立了复杂活塞轮廓的膜式空气弹簧非线性结构参数统一模型,揭示了关键设计参量对结构参数、刚度的影响规律。结果表明:运用所建立的统一模型所预测的膜式空气弹簧结构参数与试验结果最大相对误差为10.98%,不同压强下静刚度相对误差均小于7%,承载力最大相对误差均小于9%,证明了结构参数统一模型的有效性;研究结果为活塞轮廓精细化设计及膜式空气弹簧的刚度、承载特性预测与优化提供了理论指导。

摘要：安全防护设计是结构设计中需考虑的关键问题,进行极限工况下膜式空气弹簧(Rolling Lobe Air Spring,PLAS)的力学特性研究可为开展其安全保护设计奠定重要基础。计及橡胶气囊外径随弹簧高度变化影响,考虑圆弧段半径、直线段内锥角等关键设计参量,建立了具有安全保护设计的膜式空气弹簧力学特性模型。试验结果表明,膜式空气弹簧结构参数最大相对误差为11.9%,极限工况时不同压强下静刚度相对误差均小于11%,承载力最大相对误差均小于6%,证明了所建立RLAS力学特性模型的正确性。进一步提出以力增益、刚度增益作为安全保护设计的量化表征指标,探明了极限工况下关键设计参量对RLAS力学特性、量化表征指标的影响规律。研究结果为设计阶段准确计算RLAS的安全保护能力提供了理论支撑。