毕业论汽车电控悬架系统特点和维修工艺分析毕业论文

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1、毕业（设计）论文毕业（设计）论文 题题 目目: :汽车电控悬架系统特点和维修工艺分析汽车电控悬架系统特点和维修工艺分析 摘摘 要要 随着人类生活水平的提高，人们对汽车舒适性的要求也越来越高，传统的汽车悬架系统， 汽车空调系统等已不能满足人们的要求。人们希望空调调节的温度能随环境的变化而自动调 节；汽车车身的高度，悬架的刚度，减震器的阻尼的大小能随汽车的载荷，行驶速度，以及 路面状况等行驶条件的变化而自动调节。为了满足人们对汽车舒适性的要求，20 世纪 90 年 代以来，在汽车电子技术以及高速公路发展的同时，各汽车公司相续开发了电子控制悬架系 统等提高汽车舒适性的电子控制系统。汽车悬架系统在协调

2、汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性 方面起着至关重要的作用。传统的被动悬架由于其自身固有的局限性而无法根据路面及行驶 状况的变化做出适当调整从而使汽车的整体行驶性能达到最佳。研制和开发新型的汽车悬架 势在必行。电控悬架由于能够改善汽车的整体行驶性能而备受关注，其中主动悬架由于结构 简单，成本低而更具有实用性。 本文介绍了汽车悬架的发展现状、结构组成及工作原理。重点分析了汽车电控悬架尤其 主动悬架的控制技术、最优控制方法、发展现状及应用的必要性和可能性。 目目 录录 第一章 绪 论.1 1.1 电控悬架的发展 .1 1.2 目前国外汽车悬架发展的状况 .1 1.3 我国空气悬架的应用发展现状 .2 第

3、二章 汽车悬架结构组成.6 2.1 汽车悬架的功用和组成 .6 2.1.1 汽车悬架的功用 .6 2.1.2 汽车悬架的组成 .6 2.2 汽车悬架的分类及设计时注意事项 .8 第三章 电控悬架系统概述.11 3.1 电子控制悬架系统的功用.11 3.2 电子控制悬架系统的组成及原理 .12 3.3 电控悬架的工作过程 .12 第四章 电控主动悬架.14 4.1 汽车主动悬架及控制技术.14 4.1.1 汽车主动悬架 .14 4.1.2 汽车电子控制技术 .14 4.1.3 汽车悬架主动控制技术 .15 4.2 汽车主动悬架的主要控制方法.16 4.2.1 汽车悬架智能控制 .16 4.2.2

4、 汽车悬架作动器 .16 4.3 主动式主要控制方式 .17 4.3.1 电控主动液压悬架 .17 4.3.2 电控主动空气悬架 .19 4.4 主动悬架其他的控制方式 .21 4.4.1 电机蓄能式主动悬架.21 4.4.2 双重控制控制悬架.21 结束语.23 参考文献.24 致 .25 第一章第一章 绪绪 论论 1.11.1 电控悬架的发展电控悬架的发展 随着人类生活水平的提高，人们对汽车舒适性的要求也越来越高，传统的汽车悬架系统 ， 汽车空调系统等已不能满足人们的要求。人们希望空调调节的温度能随环境的变化而自 动调节；汽车车身的高度，悬架的刚度，减震器的阻尼的大小能随汽车的载荷，行驶速

5、度， 以及路面状况等行驶条件的变化而自动调节。为了满足人们对汽车舒适性的要求，20 世纪 90 年代以来，在汽车电子技术以及高速公路发展的同时，各汽车公司相续开发了电子控制 悬架系统等提高汽车舒适性的电子控制系统。 1.21.2 目前国外汽车悬架发展的状况目前国外汽车悬架发展的状况 20 世纪 30 年代初，美国凡世通轮胎公司首次把空气弹簧应用于汽车工业。哈维凡世 通（Harvey Firestone）在亨利福特一世（Henry Ford I）和托马斯阿瓦爱迪生 （Thomas Alva Edison）的技术支持下，在 1934 年研制出了柱式空气弹簧悬架系统 AIREDE 空气弹簧。1944

6、 年通用汽车公司与凡世通公司合作，在其客车上进行了首轮试验。 试验结果显示了空气悬架系统的在优越性。通用汽车公司经过大量的产品研制开发工作， 1953 年开始试生产装有空气悬架的客车，这是商用汽车采用空气弹簧悬架的开始。20 世纪 50 年代中叶，固特异轮胎公司研制出一种滚动凸轮式空气弹簧，凸轮在活塞的型面上滚动， 从而控制空气弹簧的负载变化关系曲线。同时，空气控制系统的巨大进步也为空气悬架的应 用起了很大的推动作用。 随后不久，空气悬架技术在欧洲也得到很快发展，但欧洲的发展道路和北美有些不同。 欧洲的汽车生产厂商并未将空气悬架变成单独总成，而是各自开发满足其独特车型需要的空 气悬架。这种不同

7、的发展道路使欧洲的空气悬架设计只适用于某种具体车型，并采用一些复 杂技术，因而其成本较高。而北美的空气悬架通用性较强，应用较简单，成本较低。 美国纽威安柯洛克国际公司在 1951 年成立时即作为一家悬架系统的专业生产厂家， 为公路和非公路行驶的重型车辆设计和制造钢板弹簧悬架系统。不久，纽威公司向商用车市 场投放了世界上第一种实际应用的空气悬架系统。因其通用性强，结构简单，成本较低，迅 速占领了北美市场。随后纽威公司开发了一系列空气悬架产品，应用于世界各地的客车、货 车、小轿车及铁道车辆上。 目前国外高级大客车几乎全部使用空气悬架，重型载货车使用空气悬架的比例也已达 80%以上，空气悬架在轻型汽

8、车上的应用量也在迅速上升。部分轿车也逐渐安装使用空气悬 架，如美国的林肯、德国的 Benz300SE 和 Benz600 等。在一些特种车辆（如对防振要求较高 的仪表车、救护车、特种军用车及要求高度调节的集装箱运输车等）上，空气悬架的使用几 乎为唯一选择。 国外汽车空气悬架发展经历了“钢板弹簧气囊复合式悬架被动全空气悬架主动全 空气悬架（即 ECAS 电控空气悬架系统）”的型式变化。主动全空气悬架应用了电子控制系 统，使传统的空气悬架系统的性能得到很大改善，汽车在各种路面、各种工况条件下能实现 主动调节、主动控制，并增加了许多辅助功能（如故障诊断功能等）。目前 ECAS 系统在欧 洲一些国家的

9、大客车上已经大量应用。随着人们生活水平的提高，对汽车舒适性的要求越来 越高，可以预见，ECAS 这一先进的空气悬架系统越来越普及。 1.31.3 我国空气悬架的应用发展现状我国空气悬架的应用发展现状 目前国拥有空气悬架项目的公司为数众多，但真正拥有空气悬架系统设计开发、制造的 寥寥无几，规模也十分有限。目前国具有代理性质但无实际设计能力的公司居多，主要以代 理美国、德国、国、日本产品为主，公司规模一般不大，产品有限。由于代理公司主要是以 追求经营利润为导向，对设计匹配等技术环节往往存在先天不足，导致主机厂出现问题时无 法及时解决等问题，影响被代理产品的声誉及市场，因此，国外的制造公司也纷纷以不

10、同的 方式直接介入中国市场。比如，美国 FIRESTON 公司在允许一定代理的同时，在设立了销售 办事处，日本 NHK 弹簧公司在合资成立 NHK 公司，国大圆钢业会社在合资成立大圆公司，丹 麦丹拂斯公司在合资成立丹拂斯公司，美国固特异公司在、相继建立工厂。另外，整车厂为 降低成本，把空气悬架系统细分成气囊、推力杆、直拉杆、稳定杆、高度阀、平衡阀、线束、 减振器、导向臂等项目采购，也导致了国空气悬架产品的部件加工、制造正在往高度离散的 方向发展。 空气悬架在我国的应用已经落后国外几十年，直到近几年随着高档客车制造技术的引进 以及人们对舒适性要求的提高，加上国家对客车等级划分的标准要求，空气悬架

11、才开始逐步 应用起来。目前空气悬架主要集中应用在高等级客车上，但是受多方面因素的制约，空气悬 架的配置率还很低，基本上还属于“导入”阶段。据掌握的不完全资料，国部分数量相对较 大的应用主要集中在宇通、金龙、金龙、亚星、一汽客车、东风杭汽等规模较大的主要客车 及底盘厂家。此外，国其它一些客车厂家也都是少批量、以选装国外空气悬架产品为主。目 前汽车空气悬架在载重货车的应用国尚处于起步阶段。 由于国已经能够生产优质的空气悬架部件，以此为支撑，汽车主机厂开始自己设计空气 弹簧悬架产品。其产品符合中国道路状况和车辆实际条件，并选装国优秀的部件，成本降低。 以宇通客车股份为例，2000 年以前采用柯布克公

12、司代理的产品，由于该产品与中国车辆、 道路匹配出现了一系列问题，后来部分采用其他公司代理的产品，同样出现了问题，而且存 在成本昂贵的因素。所以宇通公司成立了“百特零部件公司”，自己设计匹配，分散采购。 2002 年宇通公司本部生产空气悬架客车 235 辆，除“猛狮”系列属德国进口底盘外，国产 车空气悬架各部件大多为国加工制造。由于一些主机厂本身在空气悬架系统方面无研制开发 能力，完全依赖于外部市场，从而采取了直接进口国外成熟的空气悬架系统产品，或是依靠 国的有关公司。以安凯、西沃为典型代表。 以空气弹簧悬架取代传统的钢板弹簧悬架，既是必然趋势，也是现实的客观要求。目前， 摆在国商用车厂商面前的

13、形势是：谁先掌握了汽车空气悬架的开发技术 ，谁领先开发出配 置空气悬架的成熟车型，谁就掌握了今后若干年商用车市场的先机和主动。因此，对于我国 汽车业界而言，空气悬架项目不仅仅是一个难得的商机，更重要的意义在于空气悬架的广泛 应用可以较快提升我国商用车的档次、技术水平和市场竞争力，缩短与国外商用车的技术、 等级差距，巩固和扩大国产商用车的市场份额。 我国汽车研究所早在 1957 年就开始了空气悬架技术的研究，不少高校的相关专家及研究 机构多年来也做了大量富有成效的工作，并取得了许多重要研究成果。但是由于种种原因， 这些研究成果大多还停留在理论上，产业转化率非常低，导致许多有价值的研究没能继续坚

14、持和深入下去。我国汽车悬架技术的研究和应用与欧美等发达国家相比处于明显的落后地位。 目前，我国在汽车悬架系统方面，除了钢板弹簧悬架的设计及应用比较成熟以外，其它 悬架技术的应用绝大部分还处于车型引进、仿制或直接购买产品阶段。悬架产品的设计开发 滞后，一方面表现在设计手段落后，计算机应力分析、动态仿真在企业中应用还较少；另一 方面没有建立一套完善的设计评价体系。在美国，由于空气悬架的普遍应用，已经成就了一 批专门从事空气悬架设计、制造的悬架专业公司。我国交通行业标准营运客车类型划分及 等级评定已经规定，高级大、中型客车要采用空气悬架，但既没有一家整车厂能独立设计 出空气悬架并成功地应用于整车，也

15、没有一家悬架专业公司能够设计出并向市场提供成熟的 空气悬架产品。虽然我国加入 WTO 之后，汽车及零部件产业会全面融入全球经济一体化，汽 车行业可以实现全球采购，但是不能拥有悬架设计和制造的关键技术，整车的市场竞争力肯 定会削弱。 根据这种状况，我国汽车零部件企业应当抓住机遇，加快研发空气悬架产品。首先必须 明确划分空气悬架系统设计开发的权限与分工，由研发部门负责研发方向、确定系统特性参 数，指定具体的二级开发单位，实现产品的快速研发和升级换代；其次，要从产品的工艺路 线入手，制定合理的开发配套模式，集中于一家公司采取“二级开发、总成集配、模块供货” 。 最后，应摒弃狭隘的自主开发理念，积极开

16、展与国外强势企业的合资合作，加快融入空 气悬架领域的国际竞争、合作和发展，最终实现我国商用汽车整体技术水平及竞争实力的提 升。 第二章第二章 汽车悬架结构组成汽车悬架结构组成 2.12.1 汽车悬架的功用和组成汽车悬架的功用和组成 悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统(车架或承载式车身)之间具有弹性联系并能传递 载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。 2.1.12.1.1 汽车悬架的功用汽车悬架的功用 汽车悬架最主要的功能是传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩，并缓和 汽车驶过不平路面时所产生的冲击，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车的行驶平 顺性。为此必须在车轮与车架或车身之间提供弹性联接，依靠弹性元件来传递车轮或车桥与 车架或车身之间的垂向载荷，并依靠其变形来吸收能量，达到缓冲的目的。采用弹性联接后， 汽车可以看作是由悬挂质量(即簧载质量)、非悬挂质量(即非簧载质量)和弹簧 (弹性元件) 组成的振动系统，承受来自不平路面、空气动力及传动系、发动机的激励。为了迅速衰减不 必要的振动，悬架中还必须包括阻尼元件，即减振器。此外，悬架中确保车