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1、 车辆悬架模型的设计与实现摘要: 本论文主要设计一个1/4车辆悬架模型(机械装置)，体积小巧，拆装方便，结构简单，以便于采集信号，更好地作半主动悬架试验。乘坐舒适性和行驶平顺性是现代轿车的两项基本性能特点，振动是影响乘坐舒适性的主要因素。悬架是汽车中实现操作稳定性和行驶平稳性的基本机械结构，主要由弹簧和减振器组成，其功能是缓和路面不平引起的冲击和振动以改善平顺性。1/4车辆悬架模型的机械装置集激励、振动于一体，用位移传感器和加速度传感器采集信号，通过计算机处理，由磁流变减振器执行控制阻尼。进行了各个轴、板力的较核，以及弹簧的设计，选取了位移传感器、加速度传感器和磁流变减振器的型号。最后画了立体
2、图，装配图和主要零件图。关键词：半主动悬架;1/4车辆模型;磁流变减振器 AbstractThis thesis mainly designs one 1/4 vehicle suspension model(mechanism), which the bulk is delicate, the dismantling and installing is easy, the configuration is simple, so that it can collect signal more easily and do the semiactive suspension experiment
3、better. There are two basic characters ( comforts and smooth), the libration is the main cause of effecting to the comforts. The suspension is the basic mechanism to realize the operation stability and steer placidity, which mainly consist of spring and damper. The function is to improve the smooth
4、through reducing the concussion and libration caused by gravamen of the road surface.1/4 vehicle suspension model is the mechanism which is prompting and libration rolled into one. It uses displacement sensor and acceleration sensor to collect signals, then, ECU deals with them, the Magnetorheologic
5、al damper control damp. Furthermore, check the axis and board, design the spring, elect the item of displacement sensor, acceleration sensor and Magnetorheological fluid damper. At last, there are solid drawings, assembling drawing and the main parts drawing.key words: semiactive suspension, 1/4 veh
6、icle model, Magnetorheological damper. 目 录前言11.悬架的概述21.1悬架的构造21.2悬架的分类51.2.1全主动悬架51.2.2半主动悬架51.3半主动悬架系统的研究进展61.3.1新型的半主动悬架系统61.3.2有级可调减振器61.3.3无级可调减振器71.3.4减振器驱动方式81.3.5半主动悬架控制策略81.4 今后研究和开发工作展望91.5磁流变减振器的工作原理102.车辆模型的简化过程122.1 汽车振动的简化122.2 主动悬架142 .3 期望中的车辆特性173.信号处理的原理203.1 半主动悬架的控制系统模型203.2信号采集过程
7、的基本原理204.设计的机械装置214.1基于本次设计的有关参数214.2振动台、减振器等标准件的选取244.3连接轴（杆）的设计254.4弹簧的设计284.5 立柱、固减件和第二、三连接板的设计294.6导轨的设计314.7减振器和弹簧的安装314.8悬上质量和悬下质量的较核325.结论34致谢35参考文献36附录前 言汽车半主动悬架控制系统的研究工作开始于1974年美国加州大学戴维司分校的研究工作，并在20世纪80年代初开始大规模生产应用。半主动悬架折中了被动悬架和全主动悬架的优缺点。半主动悬架可以根据汽车运行时的振动及工况变化情况对悬架阻尼参数进行自动调整。半主动悬架控制律相对简单、能耗
8、小，技术上易于实现，且能达到与主动悬架类似的优良品质，因而半主动悬架的应用前景相当广阔。因此今后的目标是研究和开发适合我国国情的控制有效、能耗低、造价合理的半主动悬架振动控制这也比较系统。模拟悬架系统机械装置设计是2004年南京林业大学科技创新基金项目:车辆半主动悬架智能控制器研究的一个子项目,整个装置用Pro-E建模,然后转化为装配图。1. 悬架的概述1.1悬架的构造 悬架是车架与车桥之间的一切传力连接装置的总成，它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支撑力），纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。 现代汽车的悬架尽
9、管有各种不同的结构形式，但一般都有弹性元件、减振器和导向机构三部分组成。 弹性元件：使车架（或车身）与车桥（或车轮）之间做弹性联系，但弹性系统受到冲击后，将产生振动。 持续的振动容易是乘员感到不舒服和疲劳，故悬架还应当具有减振作用，使振动迅速衰减，为此，在许多结构型式的汽车悬架中都设有专门的减振器。 车轮和车架和车身跳动时，车轮（特别是转向轮）的运动轨迹应符合一定的要求，否则，汽车的某些性能（特别是操纵稳定型）有不利的影响。因此，悬架中某些传力机构同时还承担着使车轮按一定的轨迹相对于车架和车身跳动的任务，因此这些传力机构还起导向作用，故称导向机构。 由此看这三者分别起着：缓冲，减振和导向的作用
10、。 在多数的轿车和客车上，为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架中还设有辅助弹性元件-横向稳定器。1弹性元件； 2.纵向推力杆；3.减振器；4.横向稳定器；5.横向推力杆图1.1汽车悬架结构示意图并非所有的悬架都设置上述这些单独的装置不可。例如：常见的钢板弹簧，除了作为弹性元件起缓冲作用而外，当它在汽车上纵向安置，并且一端与车架作固定铰接连接时，既可负担起传递所有各向力和力矩，以及决定车轮运动轨迹的任务，因而就没有必要在另行设置导向机构。 此外，一般钢板弹簧是多片叠成的，它本身即具有一定的减振能力，因而在对减振的要求不高时，在采用钢板弹簧作为弹性元件的悬架中，也可以不装减振器。由悬
11、架的刚度和悬架弹簧支撑的质量（弹簧质量）所决定的车身自然振动频率（或称振动系统的固有频率）是影响汽车的行驶平顺性的悬架重要性能指标之一，人体所习惯的频率是步行身体上下运动的频率，约为11.6Hz。 车身自然振动频率应当尽可能地处于或接近这一频率范围，根据力学分析，如果将汽车看成一个在弹性悬架上作单自由度振动的质量，则悬架系统的自然振动频率（固有频率）为： 其中，g- 重力加速度；f- 悬架垂直变形（挠度）；M- 悬架簧载质量；K(=Mg/f)-悬架刚度（不一定等于弹性元件的刚度）指使车轮中心相对车架和车身向上移动的单位距离（即使悬架产生单位垂直压缩变形）所需加于悬架上的垂直载荷。由上式可见：（
12、1）在悬架所受垂直载荷一定时，悬架刚度愈小，则汽车自然振动频率愈低。但悬架刚度愈小，在一定载荷下悬架垂直变形就愈大，这对于簧载质量大的货车，在结构上难以保证。故实际上货车的车身自然振动频率往往偏高，而大大超过上述理想的频率范围。（2）当悬架刚度一定时，簧载质量愈大，则悬架垂直变形愈大，而自然振动频率愈低。故空车行驶时的车身自然振动频率要比满载行驶时的高。簧载质量变化范围愈大，则频率变化范围也愈大。为了使簧载质量从相当于汽车空载到满载的范围内变化时，车身自然振动频率保持不变或变化很小，就需要讲悬架的刚度做成可变的，即空车时悬架刚度小，而载荷增加时，悬架的刚度随之增加。 有些弹性元件本身的刚度是可变的，如气体弹簧；有些悬架所用的弹性元件的本身的刚度随是不变的，但如果在悬架中采取了某些措施，可使整个悬架具有可变的刚度，例如渐变刚度钢板弹簧。 悬架可以分为两大类：非独立悬架和独立悬架（图1.2）。 非独立悬架的结构特点是两侧的车轮由一根整体式车桥相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架挂在车架或车身的下。 独立悬架则是每一侧的车轮单独地通过弹性悬架悬挂在车架或车身的下面。采用独立悬架时，车桥都做成断开的。 非独立悬架 独立悬架
