四分之一車(chē)輛模型空氣懸架試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

1、四分之一車(chē)輛模型空氣懸架試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)刖1運(yùn)發(fā)菖水平俄、#、CH 腳鴨衛(wèi)井代為發(fā)表焉丫意h 西癱科畢業(yè)諂女 頻士畢業(yè)論文 在職博士論文ME中英、巳;等九紳語(yǔ)盲 伽：89585565； 畫(huà)站:wm.dxfl.Bk建績(jī)U嘰V f訐建作II妙渥痍L懈P報(bào)告弄酒勇II 1Shw料祀宜稿夠 技術(shù)資料翻譯- M添加時(shí)間：2011-8-15 21:37:00來(lái)源：作者：點(diǎn)擊數(shù)：201摘要：本文根據(jù)有關(guān)汽車(chē)模型簡(jiǎn) 化理論，建立四分之一車(chē)輛模型。在普通 懸架機(jī)械裝置的基礎(chǔ)上，用空氣彈簧代替 普通的螺旋彈簧設(shè)計(jì)空氣懸架試驗(yàn)臺(tái)系 統(tǒng)。通過(guò)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制主、副氣室間 通路的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)空氣彈簧剛度的調(diào)節(jié)。 本文進(jìn)行了彈簧

2、的選用并計(jì)算以及減振器、傳感器、氣動(dòng)元件和步進(jìn)電機(jī)的選用，然后是設(shè)計(jì)臺(tái)架總體結(jié)構(gòu)，布置信號(hào)采集裝置以及校核重要零件，最后是畫(huà)出總成的裝配圖、重要零件的零件圖。關(guān)鍵詞：汽車(chē)模型；空氣懸架；空氣彈簧；懸架試驗(yàn)臺(tái)Design of 1/4 vehiche model for air suspensiOest benchAbstract：The thesis is accordi ng to the theory which simplifies about the model of vehicle to establish a quarter vehicle model. On the base o

3、f the mechanical device of ordinary suspension,the air suspension test bench is designed, and the ordinary helical spring is replaced by an air spring.The test bench controls the pipeline size between the main and the accessory airspace with the stepper motor and realizes the air spring variable sti

4、ffness. The thesis has carried on spri ng select ion and calculates as well as the shock absorber, the sen sor, the air operated part and the stepper motor select ion, the n desig ns the test rig structure, arra nges sig nal gatheri ng equipme nt and exam ines the importa nt comp onen ts, fin ally d

5、raws the assembly draw ing and the detail draw ings of the importa nt parts.Key words: the model of vehicle; air suspe nsion; air spri ng;suspe nsion test bench/、八1前言隨著人們對(duì)乘坐的舒適性要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)空氣懸架已經(jīng)不能滿足人們的 需求。空氣懸架剛度可根據(jù)具體情況靈活改變，使乘坐舒適性大大提高。配合其特有的高度控制閥，它還可以自動(dòng)調(diào)整車(chē)輛高度，增加高速時(shí)的行車(chē)安全性。相 對(duì)于傳統(tǒng)懸架，空氣懸架具有諸多優(yōu)點(diǎn)。1.1 本論文研究的目

6、的、內(nèi)容和意義 隨著我國(guó)高速公路的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高， 對(duì)乘坐的舒適性 要求越來(lái)越高， 同時(shí)對(duì)汽車(chē)在高速行駛時(shí)的性能要求也越來(lái)越高， 特別是對(duì)汽車(chē) 高速行駛時(shí)的平順性和操縱穩(wěn)定性的要求越來(lái)越高。 傳統(tǒng)的被動(dòng)懸架中各參數(shù)一 經(jīng)確定就無(wú)法改變， 從而限制了汽車(chē)性能的進(jìn)一步提高。 空氣彈簧懸架具有自振 頻率低、彈簧剛度可調(diào)、振動(dòng)及噪聲小、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，可以根據(jù)汽車(chē)的行 駛狀態(tài)和道路激勵(lì)大小自動(dòng)調(diào)節(jié)懸架參數(shù)， 使其始終保持在最優(yōu)設(shè)定狀態(tài)， 提高 了汽車(chē)行駛平順性和操縱穩(wěn)定性， 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)空氣彈簧懸架已經(jīng)進(jìn)行了一些 研究，尤其是在空氣彈簧懸架設(shè)計(jì)和空氣彈簧懸架控制及整車(chē)匹配技術(shù)方面

7、做了 大量開(kāi)創(chuàng)性的工作。 但是，對(duì)于空氣彈簧懸架的研究必須從實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始， 實(shí)驗(yàn)室 研究又必須以試驗(yàn)臺(tái)為基礎(chǔ)。 至于試驗(yàn)臺(tái)的研究設(shè)計(jì)目前國(guó)內(nèi)也就只有幾所大專(zhuān) 院校正在進(jìn)行， 有些還僅限于仿真階段， 或者進(jìn)行某個(gè)部件的試驗(yàn)研究， 基本上 沒(méi)有詳細(xì)、全面的科研成果。本試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)就是為了能夠更好的設(shè)計(jì)出符合研究和試驗(yàn)使用 的試驗(yàn)臺(tái)而進(jìn)行的。 通過(guò)對(duì)空氣懸架系統(tǒng)的各種元件進(jìn)行正確的選型和論證， 構(gòu) 造出符合研究和試驗(yàn)使用的試驗(yàn)臺(tái)就是本論文的目的和內(nèi)容。 研究用試驗(yàn)臺(tái)一旦 成功設(shè)計(jì)制造出來(lái)， 它將最大可能的模擬車(chē)輛懸架系統(tǒng)的真實(shí)的工作情況， 試驗(yàn) 出來(lái)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)將是實(shí)際車(chē)輛懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)、 生產(chǎn)和

8、制造的直接參考依據(jù)， 試驗(yàn) 數(shù)據(jù)的正確與否將關(guān)系到實(shí)際車(chē)輛懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和制造流程的周期與成 本。因此，本論文所研究的關(guān)于汽車(chē)空氣懸架試驗(yàn)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)整個(gè)懸架系統(tǒng)設(shè) 計(jì)、生產(chǎn)和制造流程中最為關(guān)鍵，也最為重要的第一步。1.2 空氣懸架?chē)?guó)內(nèi)外發(fā)展歷史和現(xiàn)狀1.2.1 空氣懸架?chē)?guó)外發(fā)展歷史和現(xiàn)狀20 世紀(jì) 30年代初，美國(guó)凡世通輪胎公司首次把空氣彈簧應(yīng)用于汽車(chē)工業(yè)。哈維凡世通(Harvey Firestone )在亨利福特一世(Henry Ford I)和托馬 斯阿瓦愛(ài)迪生(Thomas Alva Edis on )的技術(shù)支持下，在1934年研制出了 柱式空氣彈簧懸架系統(tǒng)一一AIREDE空氣彈簧

9、。1944年通用汽車(chē)公司與凡世通公 司合作，在其客車(chē)上進(jìn)行了首輪試驗(yàn)。 試驗(yàn)結(jié)果顯示了空氣懸架系統(tǒng)的內(nèi)在優(yōu)越 性。通用汽車(chē)公司經(jīng)過(guò)大量的產(chǎn)品研制開(kāi)發(fā)工作， 1953 年開(kāi)始試生產(chǎn)裝有空氣 懸架的客車(chē)，這是商用汽車(chē)采用空氣彈簧懸架的開(kāi)始。20世紀(jì) 50 年代中葉，固 特異輪胎公司研制出一種滾動(dòng)凸輪式空氣彈簧， 凸輪在活塞的型面上滾動(dòng)， 從而 控制空氣彈簧的負(fù)載變化關(guān)系曲線。 同時(shí)，空氣控制系統(tǒng)的巨大進(jìn)步也為空氣懸 架的應(yīng)用起了很大的推動(dòng)作用。目前國(guó)外高級(jí)大客車(chē)幾乎全部使用空氣懸架， 重型載貨車(chē)使用空氣懸架的比 例也已達(dá) 80%以上，空氣懸架在輕型汽車(chē)上的應(yīng)用量也在迅速上升。部分轎車(chē)也 逐漸安裝使

10、用空氣懸架，如美國(guó)的林肯、德國(guó)的Benz300SE和Benz600等。在一 些特種車(chē)輛 （如對(duì)防振要求較高的儀表車(chē)、 救護(hù)車(chē)、 特種軍用車(chē)及要求高度調(diào)節(jié) 的集裝箱運(yùn)輸車(chē)等）上，空氣懸架的使用幾乎為唯一選擇。1.2.2 國(guó)內(nèi)空氣懸架發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 早在二十世紀(jì)五十年代，我國(guó)就對(duì)空氣彈簧進(jìn)行了研究。其中， 1957年初， 長(zhǎng)春汽車(chē)研究所與化工部橡膠工業(yè)研究所合作， 進(jìn)行空氣彈簧橡膠氣囊的設(shè)計(jì)與 研究，并與同年底制造出我國(guó)第一輛空氣懸架火車(chē)。接下來(lái)長(zhǎng)春研究所在北京、 天津、上海等地設(shè)計(jì)和協(xié)助設(shè)計(jì)了公共汽車(chē)、 無(wú)軌電車(chē)以及軌道車(chē)輛等多種車(chē)輛 的空氣彈簧懸架。 八十年代初長(zhǎng)春汽車(chē)研究所再次進(jìn)行空氣彈簧懸

11、架的研究， 并 為武漢客車(chē)制造廠、 瓦房店客車(chē)廠、四平客車(chē)廠等幾家工廠設(shè)計(jì)了空氣彈簧懸架。 目前國(guó)內(nèi)擁有空氣懸架項(xiàng)目的公司為數(shù)眾多，但真正擁有空氣懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi) 發(fā)、制造的寥寥無(wú)幾， 規(guī)模也十分有限。 空氣懸架在我國(guó)的應(yīng)用已經(jīng)落后國(guó)外幾 十年，直到近幾年隨著高檔客車(chē)制造技術(shù)的引進(jìn)以及人們對(duì)舒適性要求的提高， 加上國(guó)家對(duì)客車(chē)等級(jí)劃分的標(biāo)準(zhǔn)要求， 空氣懸架才開(kāi)始逐步應(yīng)用起來(lái)。 目前空氣 懸架主要集中應(yīng)用在高等級(jí)客車(chē)上， 但是受多方面因素的制約， 空氣懸架的配置 率還很低，基本上還屬于“導(dǎo)入”階段。據(jù)掌握的不完全資料，國(guó)內(nèi)部分?jǐn)?shù)量相 對(duì)較大的應(yīng)用主要集中在鄭州宇通、 廈門(mén)金龍、蘇州金龍、 揚(yáng)州亞星、

12、一汽客底、 東風(fēng)杭汽等規(guī)模較大的主要客車(chē)及底盤(pán)廠家。 此外，國(guó)內(nèi)其它一些客車(chē)廠家也都 是少批量、 以選裝國(guó)外空氣懸架產(chǎn)品為主。 目前汽車(chē)空氣懸架在載重貨車(chē)的應(yīng)用 國(guó)內(nèi)尚處于起步階段。2 試驗(yàn)臺(tái)總體方案設(shè)計(jì)2.1 1/4 車(chē)輛模型的建立車(chē)輛懸架系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的振動(dòng)系統(tǒng)， 懸架系統(tǒng)的建立應(yīng)根據(jù)車(chē)輛系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)形式、懸架系統(tǒng)類(lèi)型等要求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化。 四分之一車(chē)輛模型是研究車(chē) 輛懸架控制規(guī)律最常采用的基礎(chǔ)模型。 雖然它并沒(méi)有體現(xiàn)車(chē)輛的整體信息， 但它 包含了實(shí)際問(wèn)題中車(chē)輛性能分析的主要特征， 且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 它是一個(gè)雙質(zhì)量二自由度的力學(xué)模型，考慮了車(chē)輛的垂直振動(dòng)，沒(méi)有考慮車(chē)身的俯仰和側(cè)傾。但它可

13、以方便有效地用來(lái)研究懸架的基本特性，例如車(chē)身地板振動(dòng)、輪胎動(dòng)載荷變化和 懸架動(dòng)行程等。車(chē)身的垂直振動(dòng)是影響車(chē)輛乘坐舒適性的主要因素。 為了描述這 種振動(dòng)，本設(shè)計(jì)所采用的基于空氣彈簧懸架的二自由度四分之一車(chē)輛模型， 如圖 1。21相對(duì)位移佚號(hào)信號(hào)調(diào)制圖1二自由度車(chē)輛模型及工作原理Figi Two degrees vehicle model and working principle在此模型中用線性彈簧代替彈性輪胎，忽略輪胎的阻尼。圖中代表輪胎剛度系數(shù)；山 代表懸架剛度系數(shù)，是系統(tǒng)的控制量；u代表減振器阻尼系數(shù)； %, M占分別代表非簧載質(zhì)量和簧載質(zhì)量；，y分別表示路面輸入、非簧載質(zhì)量位移以及簧載質(zhì)量位移。根據(jù)牛頓第二定