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汽车空气悬架试验系统方案毕业设计

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软件简介

阀芯.dwg
副气室.dwg
空气悬架试验台.dwg
立柱.dwg
上支架.dwg
下支架.dwg
3正文(修改2).doc
开题报告及文献综述.doc
汽车空气悬架试验系统方案设计.doc
摘要(修改).doc
正文6.14.doc

      本论文根据有关汽车模型简化的理论,在现有的四分之一模拟悬架机械装置的基础上,用空气弹簧代替普通螺旋弹簧设计空气悬架试验台系统。
   本试验台实现的是悬架的刚度可调。设计一个副气室,通过一个步进电机控制主、副气室间通路的大小来实现空气弹簧刚度的调节。本试验台由空气压缩机、滤清器、安全阀、空气弹簧、减振器和其它的相关部件组成机械振动系统,由传感器、ECU和执行元件组成测控系统,利用传感器采集信号,通过计算机处理,控制高度阀和步进电机,从而使簧上质量的高度和振动频率都在一定的范围之内。本论文首先进行了弹簧的选用并计算以及减振器、传感器、气动元件和步进电机的选用,然后是设计台架总体结构,布置信号采集装置以及校核重要零件,最后是画出总成的装配图、重要零件的零件图。
   
   关键词:汽车振动,空气弹簧,可控空气悬架,悬架试验台
   随着我国公路运输业的发展,人们对汽车行驶平顺性和操纵稳定性提出更高的要求。在传统的被动悬架中各参数一经确定就无法改变,从而限制了汽车性能的进一步提高。阻尼或刚度参数可调节的半主动悬架,可以根据汽车的行驶状态和道路激励大小自动调节悬架参数,使其始终保持在最优设定状态,提高了汽车行驶平顺性和操纵稳定性,空气弹簧悬架具有自振频率低、弹簧刚度可调、振动及噪声小、使用寿命长等特点,推广使用空气弹簧悬架可以有效地解决上述问题。目前,国内外对半主动空气弹簧悬架已经进行了一些研究,尤其是在空气弹簧悬架设计和空气弹簧悬架控制及整车匹配技术方面做了大量开创性的工作。但是,对于空气弹簧悬架的研究必须从实验室开始,实验室研究又必须以试验台为基础。至于试验台的研究设计目前国内也就只有几所大专院校正在进行,有些还仅限于仿真阶段,或者进行某个部件的试验研究,基本上没有详细、全面的科研成果。
   本试验台系统方案的设计就是为了能够更好的设计出符合研究和试验使用的试验台而进行的。通过对空气悬架系统的各种元件进行正确的选型和论证,构造出符合研究和试验使用的试验台就是本论文的目的和内容。研究用试验台一旦成功设计制造出来,它将最大可能的模拟车辆悬架系统的真实的工作情况,试验出来的准确数据将是实际车辆悬架系统设计、生产和制造的直接参考依据,试验数据的正确与否将关系到实际车辆悬架系统设计、生产和制造流程的周期与成本。因此,本论文所研究的关于汽车空气悬架试验系统方案设计整个悬架系统设计、生产和制造流程中最为关键,也最为重要的第一步。
第二章 汽车振动的简化及分析
2.1振动的简化
   汽车是一个复杂的振动系统,应根据所分析的问题进行简化。图2.1为一个把汽车车身质量看作刚体的立体模型。汽车的悬挂质量为,它是由车身、车架及其上的总成所构成。该质量绕通过质心的横轴y的转动惯量为,悬挂质量通过减振器和悬架与车轴、车轮相连接。车轮、车轴构成的非悬挂质量为。车轮在经过具有一定弹性和阻尼的轮胎支撑在不平的路面上。在讨论平顺性时,这一立体模型的车身质量主要考虑垂直、俯仰、侧倾3个自由度,4个车轮质量有4个垂直自由度,共7个自由度。

图2.1四轮汽车的简化的立体模型                  图2.2双轴汽车简化的平面模型
   当汽车对称于其纵轴线且左右车辙的不平度函数x(I)=y(I),此时车身只有垂直振动Z和俯仰振动φ,这两个自由度的振动对平顺性的影响很大。图2.2为汽车简化成4个自由度的平面模型。在这个模型中,又因轮胎阻尼较小而可以忽略不计,同时把质量,转动惯量的车身按动力学等效的条件分解为前轴上、后轴上及质心C上的3个集中、、。这3个质量由无质量的刚性杆连接,它们的大小由下述3个条件决定:
   1)总质量保持不变 ………………(1)
   2)质心位置保持不变 ………… (2)
   3)转动惯量的值保持不变 ………(3)
式中为绕横轴y的回转半径;a、b为车身质量部分的质心至前、后轴的距离。由式(1)、(2)和(3)得出3个集中质量分别为:

目    录
前    言 1
第一章 绪论 2
1.1空气悬架结构与分类 2
1.2空气弹簧悬架国内外发展历史和现状 3
1.3本论文研究的目的、内容和意义 4
第二章 汽车振动的简化及分析 5
2.1振动的简化 5
2.2车身与车轮双质量系统的振动分析 6
第三章 空气悬架系统元件概述 9
3.1空气弹簧 9
3.1.1空气弹簧特性 10
3.1.2空气弹簧特性试验 12
3.2减振器 14
3.3高度控制阀 15
第四章 控制方式 18
4.1最优控制方法 18
4.2自适应控制方法 18
4.3模糊控制和神经网络控制方法 19
第五章 信号采集、控制元件的选择 20
5.1试验台信号采集、控制方案设计 20
5.2元件选择 20
5.3信号采集装置的布置及刚度、高度调节 22
第六章 机械元件的设计、校核 23
6.1空气弹簧设计计算 23
6.1.1空气弹簧刚度计算 23
6.1.2附加空气室设计 24
6.2减振器选择与计算 24
6.3轮胎当量螺旋弹簧的设计、校核 25
6.4 减振器螺栓的校核 26
6.5 立柱的设计 26
6.6 簧上、簧下质量的确定 27
6.6.1簧上质量的确定 27
6.6.2簧下质量的确定 28
结    论 29
致    谢 30
参考文献 31
附    录

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