《汽车油气悬架系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车油气悬架系统设计（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录、绪论51.1概述51.2油气悬架特性61.3国内外研究现况71.4本课题研究意义和研究内容9二、油气悬架的结构形式和工作原理102.1系统分类102.2单气室油气弹簧102.3双气室油气弹簧122.4两级压力气室油气弹簧12三、油气悬架系统建模133.1概述133.2单气室油气弹簧非线性模型133.2.1单气室油气悬架物理模型的建立133.2.2单气室油气悬架数学模型的建立143.2.3单气室油气悬架参数的确定213.3双气室油气弹簧非线性模型223.3.1双气室油气悬架物理模型的建立233.3.2双气室油气悬架数学模型的建立243.3.3双气室油气悬架参数的确定26四、油气悬架系统特性
2、分析304.1概述304.2非线性特性影响因素304.3刚度特性314.3.1油气悬架刚度特性公式推导314.4阻尼特性324.4.1油气悬架阻尼特性公式推导32五、一种单气室阻尼可变油气分离式弹簧的设计355.1设计背景说明355.2设计内容及构成355.3附图说明365.4具体工作过程41六、总仑吉42参考文献43致谢44汽车油气悬架系统设计摘要 车身的原有的振动决定了汽车的舒适性和平顺性，车身的固有振动频率特 性与悬架的特性有关。车架和车桥之间的传输力和力矩的连接装置叫做悬架，用 来缓冲车辆行驶过程中遇到的路面颠簸带给车身或车桥的振动，同时降低由其带 来的冲击。油气悬架有很好的非线性刚度
3、特性和非线性阻尼特性，车辆采用这种 悬架系统可达到汽车平稳运行，减少道路的颠簸，缓解驾驶疲劳，提高车辆的乘 坐舒适性。因此，对油气悬架系统性能的设计与研究对车辆的乘坐舒适性具有重 要的意义。在单汽缸油气弹簧为基础的研究对象上，主要工作集中在以下几个方面：首 先悬架系统的发展历程，实际应用，研究现况，然后叙述了悬架的分类和各自的 技术特点。然后建立了粗糙的油气悬架的物理模型和数学模型，分析油气悬架系 统特性的影响因素，在此基础上，设计了一种新型结构的基于整车油气悬架的试 验台，它的负载量是可变的、油气是分离式的。关键词：油气悬架 非线性特性 整车油气悬架结构设计Research and desi
4、gn on vehicle hydro pneumatic suspension systemAbstract The original vibration body determines the vehicle ride comfort, the inherent characteristics of vibration characteristics of car body and suspension of relevant. Suspension is the frame and the axle between all general force transmission conne
5、ction device, buffer in automobile driving process caused byroad excitation and transmitted to the frame or body of the impact force, while attenuating vibration caused by it. Oil air suspension has good nonlinear stiffness and damping characteristics, the suspension of vehicles run smoothly, reduce
6、 the road bumps, relieve fatigue, improve vehicle ride comfort. Therefore, study on the performance of hydro pneumatic suspension system has important practical significance to improve vehicle ride comfort.Based on the single cylinder oil gas spring as the research object, research work is carried o
7、ut mainly in the following aspects:First introduced the development course, suspension system application,research status at home and abroad, then expounds the suspension classification and respective technical characteristics. Then a mathematical model of the physical model of oil gas suspension ba
8、sed on rough set, analyze the influencing factors of hydro pneumatic suspension system characteristics,design a new structure of single chamber damping force variable separation of oil and gas spring and on this basis, hope to provide some reference for other colleagues to further research and accur
9、ate design.Key words: hydro-pneumatic suspension modeling Nonlinear characteristics Structure design第一章绪论1.1油气悬架系统简述悬架是现代汽车上重要的总成之一，它把车架与车轴之间弹性的连接起来 其主要任务是传递作用在车轮和车架之间的一切力和力矩，缓和路面传给车架的 冲击载荷，保证汽车行驶的平顺性，使车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运 动特性，保证汽车操作稳定性，使汽车获得高速行驶能力。悬架一般是由弹性元 件、导向装置、横向稳定器、减振器和导向机构等机构构成。按车辆行驶过程中 悬架是否能被控
10、制，可分为被动悬架、主动悬架和半主动悬架三种类型。不需要 外部输入力的悬架叫做被动悬架；通过外部能量输入实现控制力调节的可控悬架 叫做主动悬架；输入少量调节阻尼系数的可控阻尼悬架称为半主动悬架。油气悬架的支撑的压力通过液体传递，用惰性气体作为弹性媒介，用弹簧阻 尼对车辆的振动和用蓄能器存储或者释放能量的系统。弹簧阻尼的内部节流孔、 单向阀等代替了通常的减振器元件形成一种独特的悬架系统。油气悬架弹簧把弹 性元件和阻尼元件集中一体，具有很好的非线性弹性特性的和优秀的阻尼性能。油气悬架老早以前就出现在飞机的起落架上，可以提升飞机着陆的安全性和 平稳性。后时期，设计师把悬架用于汽车上来提高汽车驾驶的舒
11、适性和操作稳定 性。油气悬架是液体和气体组合，利用油液的流动阻力实现减振作用，利用气体 的可以被压缩作为悬架的弹性元件，同时用油液的不能压缩实现运动和力的传 递。因此，油气悬架不仅具有良好的阻尼特性，更好的是它可以很好地控制汽车 的运动状态。1.2油气悬架特性（1）非线性刚度传统的车辆大多是以钢板弹簧和阻尼元件为主的悬架，其刚度特性是固定不 变的，油气悬架的弹性介质是惰性气体，其刚度特性不是固定不变的、可以随外 部的变化而变化的。（2）非线性阻尼车架与车轴相对速度主要与油气悬架的阻尼有关，改变减振器阻尼振动，可减 轻或车身变化，防止起步或急加速汽车下沉；防止紧急刹车时车头下降；防止汽 车急转弯
12、时横向倾斜；防止汽车换挡时纵向摇动等，提高行驶平顺性和操纵稳定 性，具有很好的减振性。（3）车身高度自由调节不管车辆荷载的大小，可以使车辆保持高度基本不变，当车辆在颠簸路面上， 能主动提升高度，防止车桥与道路碰撞；当汽车在状况良好的路面上行驶时，又 可以降低车身，以降低空气阻力。这对改善车辆的行驶性能十分有益。（4）结构紧凑、易于布置油气悬架的弹簧阻尼没有附带专用的减振器，而是把减振器融进悬架缸内， 用浮动活塞将液气分开，更适应车辆大距离行程的需要。同时，油气弹簧系统具 有体积小，结构简单，易于拆卸等优点。1.3油气悬架发展史和国内外研究现况1.3.1油气悬架在国内外发展与现况对比国内外的发展
13、现状可以看出，国外处于应用阶段，国内还处于理论研究 阶段，差距明显，需在以下方面努力：（1）系统性、基础性研究，这需要研究、设计生产单位增加开发费用，引进和 设计试验设备，高校可以借用企业的试验台进行参数研究。既要进行油气 悬架理论，仿真方面的研究。又要重视！油气悬架具体结构设计方面的研究。开发独立自主的油气悬架产品（2）加强结构设计和优化设计方面的研究：如刚度特性，阻尼特性，频率特性 的定性定量说明。悬架减振效果的定性定量说明等；（3）油气悬架的优化设计：不单纯是油气悬架参数的优化，还应该包括不同的 油气悬架结构性能差异的对比以及对车辆各种性能的影响。并在设计油气 悬架时将优化结果纳入其中。
14、从而大幅度提高车辆性能；（4）制定通用的研究设计规则：随着油气悬架系统性，基础性研究的加强。理 论研究和实际设计的结合以及优化研究的不断深入。需要建立一套通用的 油气悬架的研究设计规则。使油气悬架的研究设计逐渐规范化，系列化；（5）整车，多桥油气悬架系统虚拟样机的研制。实现参数化，可视化设计。并 开发专门的油气悬架的计算机仿真软件;（6）从被动悬架技术向半主动悬架，主动悬架技术发展。其中微处理器的应用 是一个必然的选择。采用电脑控制，最终形成主动自适应智能控制系统。1.3.2对于国内油气悬架研究现况提出几点看法1）系统性、基础性研究。2）加强优化设计和结构设计方面的研究。3）加强对油气悬架优化
15、的研究。1.4本课题研究意义和研究内容本课题是基于实验室三轴转向台建设的实际情况提出的，此课题需要根据现 有三轴小车悬挂系统的具体结构形式，设计悬挂系统的测试台架，要求所设计台 架能够进行振动试验，并且激励平台位于底部，所设计的平台能够始终保持稳定， 以及悬挂缸间距离的调整，因此，能够发挥学生的创新能力，锻炼学生的综合设 计和动手能力；使学生学会使用专业工具书、学会查阅专业文献，并具备一定的 阅读外文资料的能力，了解车辆转向技术发展新动态，鼓励学生进行创新设计。第二章 油气悬架的结构形式和工作原理2.1油气悬架结构分类油气悬架有多种形式。按单缸蓄能器形式，分为单气室、双气室、两级压力 式等；根据悬挂油缸连接是否可分为独立型和连接型；按车辆行驶过程中悬架控 制是否需要外部能量输入分为被动油气悬架、半主动油气悬架和主动油气悬架。按照整体分类，分为独立式和互联式，按油气是否分离可分为油气分离和油 气混合型8。a）独立式油气悬架b）互联式油气悬架图2.1油气悬架的结构形式另外，按照结构形式可分为单气室、双气室、两级压力室等类型。2.2单气室悬架结构和工作原理图2为单气室悬架液压缸的结构，活塞杆里有若十个空腔，通过一些阻尼孔 和单向阀将各个腔室连接（A、B腔），蓄能器与A腔相通，通过油路和油缸。 当车辆受路面刺激，活塞和活塞杆组件可以相对于气
