四分之一車輛模型空氣懸架試驗臺設(shè)計

1、四分之一車輛模型空氣懸架試驗臺設(shè)計刖1運發(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;等九紳語盲 伽：89585565； 畫站:wm.dxfl.Bk建績U嘰V f訐建作II妙渥痍L懈P報告弄酒勇II 1Shw料祀宜稿夠 技術(shù)資料翻譯- M添加時間：2011-8-15 21:37:00來源：作者：點擊數(shù)：201摘要：本文根據(jù)有關(guān)汽車模型簡 化理論，建立四分之一車輛模型。在普通 懸架機械裝置的基礎(chǔ)上，用空氣彈簧代替 普通的螺旋彈簧設(shè)計空氣懸架試驗臺系 統(tǒng)。通過一個步進電機控制主、副氣室間 通路的大小來實現(xiàn)空氣彈簧剛度的調(diào)節(jié)。 本文進行了彈簧

2、的選用并計算以及減振器、傳感器、氣動元件和步進電機的選用，然后是設(shè)計臺架總體結(jié)構(gòu)，布置信號采集裝置以及校核重要零件，最后是畫出總成的裝配圖、重要零件的零件圖。關(guān)鍵詞：汽車模型；空氣懸架；空氣彈簧；懸架試驗臺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前言隨著人們對乘坐的舒適性要求越來越高，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，它還可以自動調(diào)整車輛高度，增加高速時的行車安全性。相 對于傳統(tǒng)懸架，空氣懸架具有諸多優(yōu)點。1.1 本論文研究的目

6、的、內(nèi)容和意義 隨著我國高速公路的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高， 對乘坐的舒適性 要求越來越高， 同時對汽車在高速行駛時的性能要求也越來越高， 特別是對汽車 高速行駛時的平順性和操縱穩(wěn)定性的要求越來越高。 傳統(tǒng)的被動懸架中各參數(shù)一 經(jīng)確定就無法改變， 從而限制了汽車性能的進一步提高。 空氣彈簧懸架具有自振 頻率低、彈簧剛度可調(diào)、振動及噪聲小、使用壽命長等特點，可以根據(jù)汽車的行 駛狀態(tài)和道路激勵大小自動調(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 了汽車行駛平順性和操縱穩(wěn)定性， 目前，國內(nèi)外對空氣彈簧懸架已經(jīng)進行了一些 研究，尤其是在空氣彈簧懸架設(shè)計和空氣彈簧懸架控制及整車匹配技術(shù)方面

7、做了 大量開創(chuàng)性的工作。 但是，對于空氣彈簧懸架的研究必須從實驗室開始， 實驗室 研究又必須以試驗臺為基礎(chǔ)。 至于試驗臺的研究設(shè)計目前國內(nèi)也就只有幾所大專 院校正在進行， 有些還僅限于仿真階段， 或者進行某個部件的試驗研究， 基本上 沒有詳細、全面的科研成果。本試驗臺系統(tǒng)方案的設(shè)計就是為了能夠更好的設(shè)計出符合研究和試驗使用 的試驗臺而進行的。 通過對空氣懸架系統(tǒng)的各種元件進行正確的選型和論證， 構(gòu) 造出符合研究和試驗使用的試驗臺就是本論文的目的和內(nèi)容。 研究用試驗臺一旦 成功設(shè)計制造出來， 它將最大可能的模擬車輛懸架系統(tǒng)的真實的工作情況， 試驗 出來的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)將是實際車輛懸架系統(tǒng)設(shè)計、 生產(chǎn)和

8、制造的直接參考依據(jù)， 試驗 數(shù)據(jù)的正確與否將關(guān)系到實際車輛懸架系統(tǒng)設(shè)計、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)于汽車空氣懸架試驗系統(tǒng)方案設(shè)計整個懸架系統(tǒng)設(shè) 計、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 空氣懸架國內(nèi)外發(fā)展歷史和現(xiàn)狀1.2.1 空氣懸架國外發(fā)展歷史和現(xiàn)狀20 世紀(jì) 30年代初，美國凡世通輪胎公司首次把空氣彈簧應(yīng)用于汽車工業(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年通用汽車公司與凡世通公 司合作，在其客車上進行了首輪試驗。 試驗結(jié)果顯示了空氣懸架系統(tǒng)的內(nèi)在優(yōu)越 性。通用汽車公司經(jīng)過大量的產(chǎn)品研制開發(fā)工作， 1953 年開始試生產(chǎn)裝有空氣 懸架的客車，這是商用汽車采用空氣彈簧懸架的開始。20世紀(jì) 50 年代中葉，固 特異輪胎公司研制出一種滾動凸輪式空氣彈簧， 凸輪在活塞的型面上滾動， 從而 控制空氣彈簧的負載變化關(guān)系曲線。 同時，空氣控制系統(tǒng)的巨大進步也為空氣懸 架的應(yīng)用起了很大的推動作用。目前國外高級大客車幾乎全部使用空氣懸架， 重型載貨車使用空氣懸架的比 例也已達 80%以上，空氣懸架在輕型汽車上的應(yīng)用量也在迅速上升。部分轎車也 逐漸安裝使

10、用空氣懸架，如美國的林肯、德國的Benz300SE和Benz600等。在一 些特種車輛 （如對防振要求較高的儀表車、 救護車、 特種軍用車及要求高度調(diào)節(jié) 的集裝箱運輸車等）上，空氣懸架的使用幾乎為唯一選擇。1.2.2 國內(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，我國就對空氣彈簧進行了研究。其中， 1957年初， 長春汽車研究所與化工部橡膠工業(yè)研究所合作， 進行空氣彈簧橡膠氣囊的設(shè)計與 研究，并與同年底制造出我國第一輛空氣懸架火車。接下來長春研究所在北京、 天津、上海等地設(shè)計和協(xié)助設(shè)計了公共汽車、 無軌電車以及軌道車輛等多種車輛 的空氣彈簧懸架。 八十年代初長春汽車研究所再次進行空氣彈簧懸

11、架的研究， 并 為武漢客車制造廠、 瓦房店客車廠、四平客車廠等幾家工廠設(shè)計了空氣彈簧懸架。 目前國內(nèi)擁有空氣懸架項目的公司為數(shù)眾多，但真正擁有空氣懸架系統(tǒng)設(shè)計開 發(fā)、制造的寥寥無幾， 規(guī)模也十分有限。 空氣懸架在我國的應(yīng)用已經(jīng)落后國外幾 十年，直到近幾年隨著高檔客車制造技術(shù)的引進以及人們對舒適性要求的提高， 加上國家對客車等級劃分的標(biāo)準(zhǔn)要求， 空氣懸架才開始逐步應(yīng)用起來。 目前空氣 懸架主要集中應(yīng)用在高等級客車上， 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，國內(nèi)部分數(shù)量相 對較大的應(yīng)用主要集中在鄭州宇通、 廈門金龍、蘇州金龍、 揚州亞星、

12、一汽客底、 東風(fēng)杭汽等規(guī)模較大的主要客車及底盤廠家。 此外，國內(nèi)其它一些客車廠家也都 是少批量、 以選裝國外空氣懸架產(chǎn)品為主。 目前汽車空氣懸架在載重貨車的應(yīng)用 國內(nèi)尚處于起步階段。2 試驗臺總體方案設(shè)計2.1 1/4 車輛模型的建立車輛懸架系統(tǒng)是一個復(fù)雜的振動系統(tǒng)， 懸架系統(tǒng)的建立應(yīng)根據(jù)車輛系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)形式、懸架系統(tǒng)類型等要求對系統(tǒng)進行適當(dāng)簡化。 四分之一車輛模型是研究車 輛懸架控制規(guī)律最常采用的基礎(chǔ)模型。 雖然它并沒有體現(xiàn)車輛的整體信息， 但它 包含了實際問題中車輛性能分析的主要特征， 且結(jié)構(gòu)簡單。 它是一個雙質(zhì)量二自由度的力學(xué)模型，考慮了車輛的垂直振動，沒有考慮車身的俯仰和側(cè)傾。但它可

13、以方便有效地用來研究懸架的基本特性，例如車身地板振動、輪胎動載荷變化和 懸架動行程等。車身的垂直振動是影響車輛乘坐舒適性的主要因素。 為了描述這 種振動，本設(shè)計所采用的基于空氣彈簧懸架的二自由度四分之一車輛模型， 如圖 1。21相對位移佚號信號調(diào)制圖1二自由度車輛模型及工作原理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