畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-汽車(chē)空氣懸架試驗(yàn)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)（全套圖紙）

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前 言1</b></p><p><b>　　第一章 緒論2</b></p><p>　　1.1空氣懸架結(jié)構(gòu)與分類(lèi)2</p><p>　　1.2空氣彈簧懸架?chē)?guó)內(nèi)外發(fā)展歷史和現(xiàn)狀3<

2、;/p><p>　　1.3本論文研究的目的、內(nèi)容和意義4</p><p>　　第二章 汽車(chē)振動(dòng)的簡(jiǎn)化及分析5</p><p>　　2.1振動(dòng)的簡(jiǎn)化5</p><p>　　2.2車(chē)身與車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)分析6</p><p>　　第三章 空氣懸架系統(tǒng)元件概述9</p><p><b&

3、gt;　　3.1空氣彈簧9</b></p><p>　　3.1.1空氣彈簧特性11</p><p>　　3.1.2空氣彈簧特性試驗(yàn)13</p><p><b>　　3.2減振器14</b></p><p>　　3.3高度控制閥16</p><p>　　第四章 控制方式18&

4、lt;/p><p>　　4.1最優(yōu)控制方法18</p><p>　　4.2自適應(yīng)控制方法19</p><p>　　4.3模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法19</p><p>　　第五章 信號(hào)采集、控制元件的選擇20</p><p>　　5.1試驗(yàn)臺(tái)信號(hào)采集、控制方案設(shè)計(jì)20</p><p>　　

5、5.2元件選擇20</p><p>　　5.3信號(hào)采集裝置的布置及剛度、高度調(diào)節(jié)22</p><p>　　第六章 機(jī)械元件的設(shè)計(jì)、校核23</p><p>　　6.1空氣彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算23</p><p>　　6.1.1空氣彈簧剛度計(jì)算23</p><p>　　6.1.2附加空氣室設(shè)計(jì)24</p>

6、<p>　　6.2減振器選擇與計(jì)算25</p><p>　　6.3輪胎當(dāng)量螺旋彈簧的設(shè)計(jì)、校核26</p><p>　　6.4 減振器螺栓的校核26</p><p>　　6.5 立柱的設(shè)計(jì)27</p><p>　　6.6 簧上、簧下質(zhì)量的確定27</p><p>　　6.6.1簧上質(zhì)量的確定2

7、7</p><p>　　6.6.2簧下質(zhì)量的確定28</p><p><b>　　結(jié) 論29</b></p><p><b>　　致 謝30</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)31</b></p><p><b>

8、　　附 錄</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　汽車(chē)空氣懸架近幾年開(kāi)始發(fā)展迅猛，在空氣懸架中，空氣彈簧是主要的彈性元件，它代替了傳統(tǒng)懸架中的螺旋彈簧，是一種新型的彈性元件，它的剛度可根據(jù)具體情況靈活改變，使乘坐舒適性大大提高。不僅如此，配合其特有的高度控制閥，它還可以自動(dòng)調(diào)整車(chē)輛高度，增加高速時(shí)的行車(chē)安全性。

9、與傳統(tǒng)汽車(chē)懸架相比，空氣懸架有許多性能優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)懸架無(wú)法與之匹敵。</p><p>　　本論文首先在熟悉空氣懸架各零部件的工作原理和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，主要根據(jù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的一個(gè)四分之一模擬懸架機(jī)械裝置，針對(duì)空氣懸架試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)的要求對(duì)上述四分之一模擬懸架機(jī)械裝置進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，然后對(duì)空氣懸架總成中的重要零部件進(jìn)行型號(hào)選擇和論證，確定整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的功用和結(jié)構(gòu)布局，以方便后期試驗(yàn)臺(tái)的制造。</p><p

10、>　　本論文所涉及的是南京林業(yè)大學(xué)車(chē)輛半主動(dòng)懸架智能控制器研究(校創(chuàng)新基金CX2004-05)項(xiàng)目中的一部分。</p><p><b>　　黃義龍</b></p><p><b>　　2007年5月</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>

11、;　　1.1空氣懸架結(jié)構(gòu)與分類(lèi)</p><p>　　懸架是現(xiàn)代汽車(chē)的重要總成之一，它是車(chē)架(或車(chē)身)與車(chē)軸(或車(chē)輪)彈性地連接機(jī)構(gòu)的總稱(chēng)。其主要任務(wù)是傳遞作用在車(chē)輪和車(chē)身之間的一切力和力矩，緩和路面?zhèn)鹘o車(chē)身的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，以保證汽車(chē)的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性?？諝鈶壹?，顧名思義，就是以空氣彈簧為彈性元件，利用氣體的可壓縮性起彈性作用的。壓縮氣體的氣壓能夠隨載荷和道路條件變化而進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，

12、不論滿(mǎn)載還是空載，整車(chē)高度不會(huì)變化，可以大大提高乘坐的舒適性。其總成由兩部分組成：第一部分主要為結(jié)構(gòu)件，包括空氣彈簧、減振器、橫向穩(wěn)定桿及各種安裝支架等；第二部分為氣路和控制系統(tǒng)，包括空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣筒、空氣濾清器、干燥器、限壓閥、安全閥、高度控制閥組件、管路、密封件等。如圖1.1和1.2所示為某客車(chē)空氣懸架的前懸和后懸。</p><p>　　圖1.1前懸

13、 圖1.2后懸</p><p>　　空氣懸架按具體結(jié)構(gòu)可分為以下三種：全長(zhǎng)鋼板彈簧并用式空氣懸架、鋼板彈簧后端式空氣懸架、平行桿式空氣懸架，分別如圖1.3，圖1.4、圖1.5所示。</p><p>　　圖1.3全長(zhǎng)鋼板彈簧并用式 圖1.4鋼板彈簧后端式 圖1.5平行桿式</p><p>　　空氣懸架還可按進(jìn)氣的控制方式分為機(jī)械控制式和

14、電子控制式兩種。</p><p>　　空氣懸架因?yàn)榭諝鈴椈删哂蟹蔷€(xiàn)性剛度特性，因此可以得到較低的固有振動(dòng)頻率，保證了汽車(chē)良好的行駛平順性；而且空氣懸架質(zhì)量輕、彈簧剛度低，可以提高輪胎的附著能力，縮短制動(dòng)距離，提高了整車(chē)的操縱穩(wěn)定性；相對(duì)板簧結(jié)構(gòu)而言，空氣懸架車(chē)體平穩(wěn)，從空載到滿(mǎn)載的整個(gè)范圍內(nèi)都能有效隔斷路面?zhèn)鬟f的振動(dòng)，具有防震、防噪聲等功能；但空氣彈簧結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高；空氣彈簧尺寸大，布置困難；密封環(huán)節(jié)多，密

15、封困難。</p><p>　　1.2空氣彈簧懸架?chē)?guó)內(nèi)外發(fā)展歷史和現(xiàn)狀</p><p>　　空氣彈簧誕生于十九世紀(jì)中期，早期用于機(jī)械設(shè)備的隔振。1947年，美國(guó)首先在普爾曼車(chē)上使用空氣彈簧，到1964年，美國(guó)生產(chǎn)的25種公共汽車(chē)中，有23種使用了空氣彈簧懸架。美國(guó)的通用汽車(chē)公司在1958年就生產(chǎn)了裝有空氣彈簧懸架的牽引車(chē)。1961年，德國(guó)開(kāi)始在大多數(shù)公共汽車(chē)上使用空氣彈簧，到1964年，德國(guó)

16、生產(chǎn)的55種大中型客車(chē)中，有38種使用了空氣彈簧懸架。此后意大利、英國(guó)、法國(guó)及日本等國(guó)家相繼對(duì)空氣彈簧作了大量的研究工作。目前，空氣彈簧懸架在國(guó)外豪華汽車(chē)上已經(jīng)被廣泛采用，在高速客車(chē)和豪華城市客車(chē)上的使用率已達(dá)到100%，在中、重型貨車(chē)以及掛車(chē)上也超過(guò)80%，如美國(guó)的Ford，德國(guó)的Benz、Man、Neoplan，瑞典的Volvo，法國(guó)的雷諾，日本的尼桑、日野、五十鈴、三菱等。同時(shí)部分高級(jí)轎車(chē)上也有選裝空氣彈簧懸架的，如美國(guó)的林肯，德

17、國(guó)的Benz300SE和Benz600等。</p><p>　　我國(guó)早在二十世紀(jì)五十年代就對(duì)空氣彈簧進(jìn)行了研究，1957年初，長(zhǎng)春汽車(chē)研究所與化工部橡膠工業(yè)研究所合作，進(jìn)行空氣彈簧橡膠氣囊的設(shè)計(jì)與研究，同年底制造出我國(guó)第一輛空氣懸架貨車(chē)。1958年，長(zhǎng)春汽車(chē)研究所在北京、天津、上海等地設(shè)計(jì)和協(xié)助設(shè)計(jì)了公共汽車(chē)、無(wú)軌電車(chē)以及軌道車(chē)輛等多種車(chē)輛的空氣彈簧懸架。</p><p>　　八十年代初長(zhǎng)

18、春汽車(chē)研究所再次進(jìn)行空氣彈簧懸架的研究，并為武漢客車(chē)制造廠、瓦房店客車(chē)廠、四平客車(chē)廠等幾家工廠設(shè)計(jì)了空氣彈簧懸架，當(dāng)時(shí)車(chē)身自振頻率可降低到1.1～1.2Hz，平均車(chē)速提高了17%。懸架質(zhì)量也比同車(chē)型的鋼板彈簧懸架減輕了50～60公斤。這期間國(guó)產(chǎn)空氣懸架存在的主要問(wèn)題是橡膠氣囊的壽命偏低和高度控制閥泄漏等沒(méi)有得到很好解決。</p><p>　　上世紀(jì)九十年代，國(guó)內(nèi)客車(chē)廠紛紛從國(guó)外購(gòu)置空氣彈簧懸架及空氣彈簧懸架客車(chē)底

19、盤(pán)，對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，以提高其產(chǎn)品的技術(shù)含量，搶占國(guó)內(nèi)高檔客車(chē)市場(chǎng)，如北方車(chē)輛制造廠、廈門(mén)金龍聯(lián)合汽車(chē)公司、亞星客車(chē)集團(tuán)公司等。同時(shí)國(guó)內(nèi)各大汽車(chē)廠、研究所、大專(zhuān)院校也對(duì)空氣懸架進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和理論研究。如東風(fēng)汽車(chē)工程研究院，中國(guó)重型汽車(chē)集團(tuán)公司，上海匯眾汽車(chē)制造公司，淝河汽車(chē)制造廠，交通部重慶公路科學(xué)研究所，江蘇省交通科學(xué)研究院，湖北大學(xué)，同濟(jì)大學(xué)，北京理工大學(xué)等。在這段時(shí)期沈陽(yáng)飛機(jī)制造公司和交通部重慶公路科學(xué)研究所起草了GB1161

20、2-89《客車(chē)空氣懸架用高度控制閥》和GB/T13061-1991《汽車(chē)懸架用空氣彈簧－橡膠彈簧》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，為高度控制閥和橡膠氣囊國(guó)產(chǎn)化提供了標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　為了滿(mǎn)足空氣彈簧懸架維修配件的需要，近年來(lái)國(guó)內(nèi)一些企業(yè)正在生產(chǎn)空氣彈簧懸架零部件，如貴州前進(jìn)橡膠有限公司、山東萊州市橡膠廠、鐵道部四方車(chē)輛研究所等廠家，主要生產(chǎn)各種膜式和囊式空氣彈簧氣囊，應(yīng)用于汽車(chē)、鐵路車(chē)輛和一些機(jī)械設(shè)備上。也有些曾經(jīng)生產(chǎn)過(guò)或正

21、在生產(chǎn)高度控制閥的廠家，如鐵道部科學(xué)研究院機(jī)車(chē)車(chē)輛研究所，華中理工大學(xué)，中國(guó)電子工程設(shè)計(jì)院，交通部重慶公路科學(xué)研究所，浙江瑞安市東歐汽車(chē)零件廠等。</p><p>　　1.3本論文研究的目的、內(nèi)容和意義</p><p>　　隨著我國(guó)公路運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)行駛平順性和操縱穩(wěn)定性提出更高的要求。在傳統(tǒng)的被動(dòng)懸架中各參數(shù)一經(jīng)確定就無(wú)法改變，從而限制了汽車(chē)性能的進(jìn)一步提高。阻尼或剛度參數(shù)可調(diào)

22、節(jié)的半主動(dòng)懸架，可以根據(jù)汽車(chē)的行駛狀態(tài)和道路激勵(lì)大小自動(dòng)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(chē)行駛平順性和操縱穩(wěn)定性，空氣彈簧懸架具有自振頻率低、彈簧剛度可調(diào)、振動(dòng)及噪聲小、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，推廣使用空氣彈簧懸架可以有效地解決上述問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)半主動(dòng)空氣彈簧懸架已經(jīng)進(jìn)行了一些研究，尤其是在空氣彈簧懸架設(shè)計(jì)和空氣彈簧懸架控制及整車(chē)匹配技術(shù)方面做了大量開(kāi)創(chuàng)性的工作。但是，對(duì)于空氣彈簧懸架的研究必須從實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始，實(shí)驗(yàn)室研究

23、又必須以試驗(yàn)臺(tái)為基礎(chǔ)。至于試驗(yàn)臺(tái)的研究設(shè)計(jì)目前國(guó)內(nèi)也就只有幾所大專(zhuān)院校正在進(jìn)行，有些還僅限于仿真階段，或者進(jìn)行某個(gè)部件的試驗(yàn)研究，基本上沒(méi)有詳細(xì)、全面的科研成果。</p><p>　　本試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)就是為了能夠更好的設(shè)計(jì)出符合研究和試驗(yàn)使用的試驗(yàn)臺(tái)而進(jìn)行的。通過(guò)對(duì)空氣懸架系統(tǒng)的各種元件進(jìn)行正確的選型和論證，構(gòu)造出符合研究和試驗(yàn)使用的試驗(yàn)臺(tái)就是本論文的目的和內(nèi)容。研究用試驗(yàn)臺(tái)一旦成功設(shè)計(jì)制造出來(lái)，它將最大可

24、能的模擬車(chē)輛懸架系統(tǒng)的真實(shí)的工作情況，試驗(yàn)出來(lái)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)將是實(shí)際車(chē)輛懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和制造的直接參考依據(jù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確與否將關(guān)系到實(shí)際車(chē)輛懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)、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(chē)空氣懸架試驗(yàn)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)整個(gè)懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和制造流程中最為關(guān)鍵，也最為重要的第一步。</p><p>　　第二章 汽車(chē)振動(dòng)的簡(jiǎn)化及分析</p><p><b>　　2

25、.1振動(dòng)的簡(jiǎn)化</b></p><p>　　汽車(chē)是一個(gè)復(fù)雜的振動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)所分析的問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化。圖2.1為一個(gè)把汽車(chē)車(chē)身質(zhì)量看作剛體的立體模型。汽車(chē)的懸掛質(zhì)量為，它是由車(chē)身、車(chē)架及其上的總成所構(gòu)成。該質(zhì)量繞通過(guò)質(zhì)心的橫軸y的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為，懸掛質(zhì)量通過(guò)減振器和懸架與車(chē)軸、車(chē)輪相連接。車(chē)輪、車(chē)軸構(gòu)成的非懸掛質(zhì)量為。車(chē)輪在經(jīng)過(guò)具有一定彈性和阻尼的輪胎支撐在不平的路面上。在討論平順性時(shí)，這一立體模型的車(chē)身質(zhì)量

26、主要考慮垂直、俯仰、側(cè)傾3個(gè)自由度，4個(gè)車(chē)輪質(zhì)量有4個(gè)垂直自由度,共7個(gè)自由度。</p><p>　　圖2.1四輪汽車(chē)的簡(jiǎn)化的立體模型 圖2.2雙軸汽車(chē)簡(jiǎn)化的平面模型</p><p>　　當(dāng)汽車(chē)對(duì)稱(chēng)于其縱軸線(xiàn)且左右車(chē)轍的不平度函數(shù)x(I)=y(I)，此時(shí)車(chē)身只有垂直振動(dòng)Z和俯仰振動(dòng)φ，這兩個(gè)自由度的振動(dòng)對(duì)平順性的影響很大。圖2.2為汽車(chē)簡(jiǎn)化成4個(gè)自由度的平

27、面模型。在這個(gè)模型中，又因輪胎阻尼較小而可以忽略不計(jì)，同時(shí)把質(zhì)量，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的車(chē)身按動(dòng)力學(xué)等效的條件分解為前軸上、后軸上及質(zhì)心C上的3個(gè)集中、、。這3個(gè)質(zhì)量由無(wú)質(zhì)量的剛性桿連接，它們的大小由下述3個(gè)條件決定：</p><p>　　1)總質(zhì)量保持不變 ………………………………(1)</p><p>　　2)質(zhì)心位置保持不變 ………………………………… (2)</p><p&

28、gt;　　3)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的值保持不變 …………………(3)</p><p>　　式中為繞橫軸y的回轉(zhuǎn)半徑；a、b為車(chē)身質(zhì)量部分的質(zhì)心至前、后軸的距離。由式(1)、(2)和(3)得出3個(gè)集中質(zhì)量分別為：</p><p>　　= = =</p><p><b>　　式中的為軸距。</b></p><p&

29、gt;　　通常，令ε=/，并稱(chēng)其為懸掛質(zhì)量分配系數(shù)。由上面3個(gè)式子可以看出當(dāng)ε=1時(shí)，聯(lián)系質(zhì)量=0。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，大部分汽車(chē)的ε=0.8～1.2，即接近于1。在ε=1的情況下，前后軸上方車(chē)身部分的集中質(zhì)量、的垂直方向運(yùn)動(dòng)是相互獨(dú)立的。在此的情況下，當(dāng)前輪遇到路面不平度而引起振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量運(yùn)動(dòng)而質(zhì)量不運(yùn)動(dòng)；反之也是這樣；因此，在這種特殊情況下，可以分別討論圖2.2上和前輪軸以及和后輪軸所構(gòu)成的兩個(gè)雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)。</p><

30、;p>　　2.2車(chē)身與車(chē)輪雙質(zhì)量系統(tǒng)的振動(dòng)分析</p><p>　　圖2.3兩個(gè)自由度振動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　對(duì)于圖2.2所示的雙軸汽車(chē)四個(gè)自由度的振動(dòng)模型，當(dāng)懸掛質(zhì)量分配系數(shù)ε=的數(shù)值接近1時(shí)，前后懸掛系統(tǒng)的垂直振動(dòng)幾乎是獨(dú)立的。于是可以簡(jiǎn)化為圖2.3所示的兩個(gè)自由度振動(dòng)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)除了具有車(chē)身部分的動(dòng)態(tài)特性外，還能反映車(chē)輪部分在10～15Hz范圍內(nèi)產(chǎn)生高頻共振時(shí)的動(dòng)態(tài)特性

31、，它對(duì)平順性和車(chē)輪的接地性有較大影響，更接近汽車(chē)懸掛系統(tǒng)的實(shí)際情況。圖中，為懸掛質(zhì)量(車(chē)身質(zhì)量)；為非懸掛質(zhì)量(車(chē)輪質(zhì)量)；為懸掛剛度；為阻尼器阻尼系數(shù)；為輪胎剛度；q為輸入的路面不平度函數(shù)。</p><p>　　車(chē)輪與車(chē)身垂直位移坐標(biāo)為z1、z2，坐標(biāo)原點(diǎn)選在各自的平衡位置，其運(yùn)動(dòng)方程為：</p><p>　　……………………………………(4)</p><p>　

32、　無(wú)阻尼自由振動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)方程變成</p><p>　　………………………………………………………(5)</p><p>　　由運(yùn)動(dòng)方程可以看出，與的振動(dòng)是相互耦合的。若不動(dòng)(=0)，則得</p><p>　　這相當(dāng)于只有車(chē)身質(zhì)量的單自由度無(wú)阻尼自由振動(dòng)。其固有圓頻率為：</p><p><b>　　。</b></p

33、><p>　　同樣，若不動(dòng)(=0)，相當(dāng)于車(chē)輪質(zhì)量作單自由度無(wú)阻尼自由振動(dòng)，于是可得車(chē)輪部分固有圓頻率：</p><p>　　與是雙質(zhì)量系統(tǒng)，是只有單獨(dú)一個(gè)質(zhì)量振動(dòng)時(shí)的部分頻率(偏頻)。</p><p>　　在無(wú)阻尼自由振動(dòng)時(shí)，設(shè)兩個(gè)質(zhì)量以相同的圓頻率和相角作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，振幅為、，則其解為：</p><p>　　將上面兩個(gè)解代入微分方程組(5)得：

34、</p><p>　　……………………………………………(6)</p><p>　　………………………………………(7)</p><p>　　將、代入式(6)和(7)，可得</p><p>　　此方程組有非零解的條件是和的系數(shù)行列式為零，化為代數(shù)式即</p><p><b>　　……………(8)</b&

35、gt;</p><p>　　式(8)稱(chēng)為系統(tǒng)的頻率方程或特征方程，它的兩個(gè)根為雙質(zhì)量系統(tǒng)主頻率和的平方</p><p>　　經(jīng)過(guò)一定的理論計(jì)算可以得到雙質(zhì)量系統(tǒng)的傳遞特性；車(chē)身加速度、懸架彈簧動(dòng)撓度和車(chē)輪相對(duì)動(dòng)載的幅頻特性，從而可在一定的試驗(yàn)條件下得出系統(tǒng)參數(shù)(車(chē)身部分固有頻率、阻尼比、剛度比和質(zhì)量比)對(duì)振動(dòng)響應(yīng)的影響。具體總結(jié)如下：</p><p>　　車(chē)身加速度

36、、懸架彈簧動(dòng)撓度和車(chē)輪相對(duì)動(dòng)載對(duì)車(chē)身部分固有頻率的變化是很敏感的。阻尼比的變化對(duì)、和都有較大的影響：隨阻尼比增大，在低頻共振區(qū)的、的峰值均會(huì)下降，而在低頻、高頻兩個(gè)共振區(qū)之間都增大，在高頻共振區(qū)變化很小，而有明顯下降；當(dāng)增大時(shí)，在高、低兩個(gè)共振區(qū)均會(huì)明顯下降，在兩個(gè)共振區(qū)之間變化很??；行駛安全性要求取較大值，平順性要求取較小值。車(chē)身與車(chē)輪部分質(zhì)量比增大，、略有減小，主要是變化較大，因此，減小車(chē)輪部分質(zhì)量對(duì)平順性影響不大，主要影響行駛安全

37、性。當(dāng)其他參數(shù)、和均保持不變時(shí)，增大相當(dāng)于懸架剛度不變而輪胎剛度增大，從而使車(chē)輪部分系統(tǒng)參數(shù)提高而下降，使三個(gè)幅頻特性高頻共振峰向高頻移動(dòng)，而且峰值提高，其中的變化最大，次之；采用軟的輪胎對(duì)改善平順性，尤其是提高車(chē)輪與地面間的附著性能有明顯好處。</p><p>　　可控懸架就是通過(guò)改變彈簧剛度或減振器阻尼來(lái)改變懸架系統(tǒng)的剛度比或阻尼比來(lái)使行駛平順性和操縱安全性的矛盾適時(shí)緩解，從而使行駛平順性更好，更舒適而操縱穩(wěn)

38、定性更好。</p><p>　　第三章 空氣懸架系統(tǒng)元件概述</p><p><b>　　3.1空氣彈簧</b></p><p>　　橡膠空氣彈簧是由簾線(xiàn)層、內(nèi)外橡膠層或鋼絲圈經(jīng)成型后硫化形成一種撓性體，利用充入空氣的可壓縮性實(shí)現(xiàn)彈性功能的一種橡膠元件。俗稱(chēng)空氣彈簧、橡膠氣囊、氣囊等。空氣彈簧只能承受垂直載荷，所以空氣彈簧懸架需要一套導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來(lái)

39、承受切向力和側(cè)向力。橡膠空氣彈簧總成一般由彈性元件、護(hù)圈、緩沖塊等經(jīng)裝配后形一個(gè)具有密閉氣室的整體。如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1空氣彈簧結(jié)構(gòu)</p><p>　　橡膠空氣彈簧工作時(shí)，內(nèi)腔充入壓縮空氣，形成一個(gè)壓縮空氣氣柱。隨著振動(dòng)載荷量的增加，彈簧的高度降低，內(nèi)腔容積減小，彈簧的剛度增加，內(nèi)腔空氣柱的有效承載面積加大，此時(shí)彈簧的承載能力增加。當(dāng)振動(dòng)載荷量減小時(shí)，彈簧的高度

40、升高，內(nèi)腔容積增大，彈簧的剛度減小，內(nèi)腔空氣柱的有效承載面積減小，此時(shí)彈簧的承載能力減小。這樣，空氣彈簧在有效的行程內(nèi)，空氣彈簧的高度、內(nèi)腔容積、承載能力隨著振動(dòng)載荷的遞增與減小發(fā)生了平穩(wěn)的柔性傳遞、振幅與震動(dòng)載荷的高效控制。還可以用增、減充氣量的方法，調(diào)整彈簧的剛度和承載力的大小，還可以附設(shè)輔助氣室，實(shí)現(xiàn)自控調(diào)節(jié)。</p><p>　　根據(jù)橡膠氣囊工作時(shí)的變形方式，空氣彈簧可分為囊式空氣彈簧、膜式空氣彈簧和混合

41、式空氣彈簧三種。如圖3.2、圖3.3、圖3.4所示。按密封結(jié)構(gòu)形式分為壓力自封式、輪緣夾緊式、箍環(huán)密封式和混合式四大類(lèi)。</p><p>　　膜式空氣彈簧主要靠橡膠氣囊的卷曲獲得彈性變形；囊式空氣彈簧主要靠橡膠氣囊的撓屈獲得彈性變形；混合式空氣彈簧則兼有以上兩種變形方式。</p><p>　　囊式空氣彈簧根據(jù)橡膠氣囊曲數(shù)不同分為單曲、雙曲和多曲囊式空氣彈簧。氣囊各段之間鑲有金屬輪緣，目的是

42、承受內(nèi)壓張力。囊式空氣彈簧的有效面積變化率及彈簧剛度較大，振動(dòng)頻率也較高。</p><p>　　圖3.2囊式 圖3.3膜式 圖3.4混合式</p><p>　　膜式空氣彈簧的結(jié)構(gòu)是在蓋板和底座之間放置一個(gè)圓柱形橡膠氣囊，通過(guò)氣囊撓曲變形實(shí)現(xiàn)整體伸縮。膜式空氣彈簧可得到比囊式空氣彈簧更為理想的彈性特性曲線(xiàn)。膜式空氣彈簧在正常工作范圍內(nèi)

43、，彈簧剛度變化要比囊式空氣彈簧小，同時(shí)也可通過(guò)改變底座形狀的方法，控制有效面積變化率，以獲得比較理想的彈性特性。膜式空氣彈簧有效面積變化率也比囊式空氣彈簧小。</p><p>　　膜式空氣彈簧可通過(guò)改變氣囊長(zhǎng)度來(lái)增加工作行程。根據(jù)橡膠氣囊與上蓋板和底座的連接方式不同又可分為約束膜式和自由膜式空氣彈簧兩種。約束膜式空氣彈簧密封一般用螺栓夾緊密封；自由膜式空氣彈簧采用氣囊內(nèi)的壓力自封。</p><

44、p>　　混合式空氣彈簧的氣囊上部與囊式氣囊的上部基本相同，它的下部則與膜式空氣彈簧類(lèi)似，混合式空氣彈簧兼有膜式空氣彈簧與囊式空氣彈簧的特點(diǎn)。</p><p>　　空氣彈簧氣囊是由高質(zhì)量的彈性物質(zhì)構(gòu)成，具有良好的力學(xué)特性。一般工作內(nèi)壓為0.4～0.6MPa，適應(yīng)于-40°C～+70°C的溫度變化，并能抗磷化物質(zhì)、酸堿溶劑和臭氧等的侵蝕。橡膠空氣彈簧的載荷主要由簾線(xiàn)承受，簾線(xiàn)的層數(shù)主要由2層

45、組成，特殊要求產(chǎn)品由4層簾線(xiàn)層組成。內(nèi)層橡膠主要是起密封作用，外層橡膠除了起密封作用外，還起保護(hù)作用。</p><p>　　3.1.1空氣彈簧特性</p><p>　　(1)空氣彈簧具有其剛度隨氣囊壓力和輔助氣室以及底座形狀的變化而改變的特點(diǎn)，因此可以根據(jù)需要將空氣彈簧設(shè)計(jì)成具有理想剛度特性的形式。在裝有高度閥的空氣彈簧懸架中還可實(shí)現(xiàn)在任何載荷下車(chē)身固有頻率保持不變這一特性，從而提高了車(chē)輛

46、行駛平順性。而對(duì)于普通金屬?gòu)椈?，?dāng)設(shè)計(jì)參數(shù)確定后，其剛度固定不變，所以車(chē)輛載荷發(fā)生變化時(shí)其固有頻率隨載荷的變化而改變，從而無(wú)法保證在任何載荷下都具有較好的行駛平順性。圖3.5是普通金屬?gòu)椈蓱壹芎蛶в懈叨日{(diào)節(jié)閥的空氣彈簧懸架的靜態(tài)特性比較曲線(xiàn)，圖中a為載荷—撓度特性，b為載荷—頻率特性。由a可以看出，對(duì)于金屬?gòu)椈蓱壹芷潇o撓度隨載荷增加而增大，而對(duì)于空氣彈簧懸架其靜撓度在所有載荷條件下都幾乎保持不變，從b可以看出當(dāng)載荷變化時(shí)金屬?gòu)椈蓱壹艿墓?/p>

47、有頻率變化比空氣彈簧懸架大，說(shuō)明空氣彈簧懸架具有其固有頻率基本保持不變的特性。</p><p>　　a b</p><p>　　圖3.5兩種不同懸架靜態(tài)特性比較曲線(xiàn)</p><p>　　圖3.6兩種不同彈簧的靜特性比較</p><p>　　(2)空氣彈簧具有非線(xiàn)性彈性特性，可

48、以將其特性曲線(xiàn)設(shè)計(jì)成理想形狀。圖3.6為金屬?gòu)椈珊涂諝鈴椈傻撵o特性比較。在相同的載荷作用下，空氣彈簧的當(dāng)量靜撓度比鋼板彈簧的靜撓度大得多，這就使得空氣彈簧可以得到比鋼板彈簧低得多的振動(dòng)頻率，從而提高行駛平順性?？諝鈴椈傻妮d荷—位移曲線(xiàn)形狀呈反“S"形，作該曲線(xiàn)上某點(diǎn)的切線(xiàn)便得到該點(diǎn)的剛度。通過(guò)合理選擇設(shè)計(jì)參數(shù)，可使空氣彈簧在正常工作范圍內(nèi)剛度及其變化較小，而在伸張或壓縮的邊緣區(qū)段剛度逐漸增加。這樣，可以保證車(chē)輛在正常行駛時(shí)的平

49、順性，而在急轉(zhuǎn)彎、加速和制動(dòng)等行駛工況，空氣彈簧在大幅度拉伸和壓縮時(shí)，其剛度逐漸增加，從而能限制車(chē)身的運(yùn)動(dòng)，提高操縱穩(wěn)定性?？諝鈴椈删哂凶儎偠忍匦?，固有頻率可以根據(jù)需要適當(dāng)?shù)馗淖?，板簧則不具有這種功能。</p><p>　　(3)空氣彈簧的通用性好，對(duì)于同一種空氣彈簧，當(dāng)充氣壓力改變時(shí)，可以得到不同的承載能力，因此，同一種空氣彈簧可以適應(yīng)多種載荷的要求。另外，可以通過(guò)高度控制系統(tǒng)的作用，使空氣彈簧具有不同的安裝高

50、度，因此，同一種空氣彈簧又能適應(yīng)多種結(jié)構(gòu)的要求。</p><p>　　(4)空氣彈簧質(zhì)量輕，對(duì)于高頻振動(dòng)的吸收和隔振、消聲能力好?？諝鈴椈蓻](méi)有鋼板彈簧的片與片之間的摩擦問(wèn)題，與鋼板彈簧相比，空氣彈簧沒(méi)有金屬相碰和摩擦，工作時(shí)空氣介質(zhì)內(nèi)摩擦極小，幾乎沒(méi)有噪聲。</p><p>　　(5)空氣彈簧單位質(zhì)量的儲(chǔ)能量與其它彈性元件相比是最高的?？諝鈴椈蓡挝毁|(zhì)量的儲(chǔ)能量與橡膠氣囊的工作壓力和氣體在標(biāo)

51、準(zhǔn)狀態(tài)下的密度有關(guān)。對(duì)于在6.0MPa工作壓力下的氮?dú)猓鋯挝毁|(zhì)量的儲(chǔ)能量可達(dá)到3.3×105Nm/Kg,而鋼板彈簧、螺旋彈簧、橡膠彈簧單位質(zhì)量的儲(chǔ)能量分別僅為76Nm/Kg～115Nm/Kg、178Nm/Kg～280Nm/Kg、508Nm/Kg～1016Nm/Kg。</p><p>　　(6)空氣彈簧也可以利用空氣產(chǎn)生阻尼作用?？諝鈴椈芍鳉馐液洼o助氣室之間可以設(shè)有節(jié)流孔，在車(chē)身振動(dòng)過(guò)程中，空氣流經(jīng)節(jié)流

52、孔時(shí)，產(chǎn)生能量損失，起到衰減汽車(chē)振動(dòng)的阻尼作用。如果在節(jié)流孔處增加適當(dāng)?shù)墓苈泛烷y門(mén)，得到相當(dāng)?shù)淖枘嶙饔?，可以減少液力減振器的容量或提高減振器的使用壽命。</p><p>　　3.1.2空氣彈簧特性試驗(yàn)</p><p>　　空氣彈簧具有較強(qiáng)的非線(xiàn)性且其剛度隨氣囊內(nèi)初始?jí)毫凸ぷ餍谐痰拇笮《淖?。由于存在固氣偶合以及約束條件無(wú)法確定等因素，用有限元方法分析空氣彈簧非線(xiàn)性特性有一定的難度，尤其分

53、析當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生變化和氣囊大變形時(shí)對(duì)其剛度特性的影響。對(duì)于本文所研究的空氣彈簧懸架系統(tǒng)而言，了解在不同的氣囊初始?jí)毫筒煌姶砰y開(kāi)關(guān)時(shí)間下，彈簧的剛度特性變化曲線(xiàn)至關(guān)重要。</p><p>　　利用電液伺服系統(tǒng)組成的試驗(yàn)系統(tǒng)原理框圖見(jiàn)圖3.7，電液伺服試驗(yàn)的加載裝置可以對(duì)空氣彈簧進(jìn)行諧波加載、正弦和隨機(jī)加載，同時(shí)可測(cè)量空氣彈簧的徑向力和變形，在試驗(yàn)時(shí)首先應(yīng)確定空氣彈簧的初始工作壓力和允許的最大變形量，其次要確定一

54、個(gè)加載循環(huán)時(shí)間。</p><p>　　圖3.7空氣彈簧特性試驗(yàn)系統(tǒng)原理</p><p>　　在空氣彈簧充氣狀態(tài)靜特性試驗(yàn)中，在不同的初始?jí)毫ο?，使用諧波信號(hào)在規(guī)定的加載循環(huán)時(shí)間內(nèi)，通過(guò)作動(dòng)器給空氣彈簧加載，由力傳感器和位移傳感器測(cè)得空氣彈簧的彈性力和變形，即可以得到空氣彈簧徑向載荷和位移時(shí)間曲線(xiàn)。通過(guò)空氣彈簧充氣時(shí)徑向載荷和位移時(shí)間曲線(xiàn)，可以得到空氣彈簧在不同初始?jí)毫ο碌膭偠惹€(xiàn)。通過(guò)它可

55、以求出空氣彈簧在不同初始?jí)毫ο碌膭偠戎?，?jīng)過(guò)曲線(xiàn)擬合可以得到空氣彈簧充氣時(shí)間與其剛度的關(guān)系曲線(xiàn)。</p><p>　　在空氣彈簧放氣狀態(tài)靜特性試驗(yàn)中，在不同的初始?jí)毫ο?，使用諧波信號(hào)在規(guī)定的加載循環(huán)時(shí)間內(nèi)，通過(guò)作動(dòng)器給空氣彈簧加載，由力傳感器和位移傳感器測(cè)得空氣彈簧的彈性力和變形，即可以得到空氣彈簧徑向載荷和位移時(shí)間曲線(xiàn)。通過(guò)空氣彈簧放氣時(shí)徑向載荷和位移時(shí)間曲線(xiàn)，可以得到空氣彈簧在不同初始?jí)毫ο碌膭偠惹€(xiàn)。通過(guò)它

56、可以求出不同初始?jí)毫ο驴諝鈴椈傻膭偠戎?，?jīng)過(guò)曲線(xiàn)擬合可以得到空氣彈簧放氣時(shí)間與其剛度的關(guān)系曲線(xiàn)。</p><p>　　通過(guò)試驗(yàn)看出空氣彈簧剛度隨氣囊內(nèi)工作壓力增大而增大，并具有一定的非線(xiàn)性。并且知道充氣電磁閥打開(kāi)時(shí)間越長(zhǎng)，空氣彈簧剛度越大。放氣電磁閥打開(kāi)時(shí)間越長(zhǎng)，空氣彈簧剛度越小。也就是說(shuō)，空氣彈簧剛度隨充氣時(shí)間增長(zhǎng)而增大，隨放氣時(shí)間增長(zhǎng)而減小。</p><p>　　通過(guò)對(duì)空氣彈簧進(jìn)行特性

57、試驗(yàn)，可以充分掌握空氣彈簧的特性，這對(duì)于今后整個(gè)空氣懸架系統(tǒng)的控制有至關(guān)重要的意義，對(duì)采用何種控制方式進(jìn)行控制來(lái)說(shuō)，是一個(gè)不可缺少的必要條件，是編寫(xiě)控制程序必不可少的數(shù)據(jù)來(lái)源和參考。</p><p><b>　　3.2減振器</b></p><p>　　減振器工作的基本原理是利用阻尼消耗振動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的能量。汽車(chē)減振器是利用小孔節(jié)流的流體阻尼技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)懸架系統(tǒng)的減振特

58、性，稱(chēng)為液力減振。從阻尼物理現(xiàn)象上區(qū)分，阻尼產(chǎn)生的機(jī)理有5類(lèi)，即：工程材料的材料阻尼、流體的粘滯阻尼、結(jié)合面阻尼與庫(kù)侖摩擦阻尼、沖擊阻尼和電磁效應(yīng)產(chǎn)生的阻尼。懸架中的阻尼主要有摩擦阻尼和粘滯阻尼兩大類(lèi)，因此，在最基本的減振器分類(lèi)中或許只能分為摩擦式或液力式兩種。</p><p>　　摩擦式減振器具有結(jié)構(gòu)輕便、成本低、容易調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)。但它屬于典型的庫(kù)侖摩擦，由此產(chǎn)生的力與速度關(guān)系不大。摩擦式減振器對(duì)水和油液雜質(zhì)非常

59、敏感，并且不易產(chǎn)生不對(duì)稱(chēng)的力。由于采用摩擦式減振器的車(chē)輛，無(wú)論是在行駛性能方面還是在操縱性能方面，很難滿(mǎn)足人們對(duì)現(xiàn)代車(chē)輛的使用性能的要求，因此摩擦式減振器現(xiàn)已被淘汰。</p><p>　　液力式減振器的機(jī)理是，車(chē)架與車(chē)橋作往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而活塞在缸筒內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減振器殼體內(nèi)的油也便反復(fù)地從一個(gè)腔通過(guò)一些狹小的孔隙流入另一腔。此時(shí)孔壁與油液間的摩擦及流體分子內(nèi)摩擦便產(chǎn)生了阻尼力。液力式減振器有多種結(jié)構(gòu)，但基本上可劃

60、為兩類(lèi)：有兩個(gè)活塞的桿式減振器和一個(gè)活塞的筒式減振器。</p><p>　　筒式減振器有單筒式和雙筒式之分。單筒式減振器如圖3.8所示對(duì)外界碰傷敏感，而雙筒式減振器可以阻擋外界的側(cè)面碰傷。圖3.9為雙筒式減振器結(jié)構(gòu)示意圖，雙筒式減振器由防塵罩10，貯油缸5，工作缸2，活塞3，導(dǎo)向座9，壓縮閥6，流通閥8，伸張閥4，補(bǔ)償閥7，活塞桿1和油封11等元件組成。</p><p>　　減振器根據(jù)在壓

61、縮和伸張兩個(gè)行程內(nèi)是否都起作用分為雙向作用式和單向作用式兩種。根據(jù)減振器阻尼是否可調(diào)分為阻尼可調(diào)式和阻尼不可調(diào)式兩種。目前又出現(xiàn)了磁流變和電流變等新型減振器，它們是根據(jù)阻尼介質(zhì)的不同加上控制方式的不同加以分類(lèi)的，但它們都屬于可變阻尼減振器。</p><p>　　圖3.8單、雙筒式減振器 圖3.9雙筒式減振器結(jié)構(gòu)</p><p>　　雙向作用筒式液

62、力減振器一般都具有四個(gè)閥(圖3.9)，即壓縮閥6、伸張閥4、流通閥8和補(bǔ)償閥7。流通閥和補(bǔ)償閥是一般的單向閥，其彈簧很弱，當(dāng)閥上的油壓作用力與彈簧力同向時(shí)，閥處于關(guān)閉狀態(tài)，完全不通油液；而油壓作用力與彈簧力反向時(shí)，只要很小的油壓，閥便能開(kāi)啟。壓縮閥和伸張閥是卸何閥，其彈簧較強(qiáng)，預(yù)緊力較大，只有當(dāng)油壓增高到一定程度時(shí)，閥才能開(kāi)啟；而當(dāng)油壓降低到一定程度時(shí)，閥即自行關(guān)閉。</p><p>　　雙向作用筒式液力減振器的

63、工作原理可按圖3.9，分為壓縮和伸張兩個(gè)行程加以說(shuō)明。</p><p>　　壓縮行程 當(dāng)汽車(chē)車(chē)輪滾上凸起或滾出凹坑時(shí)，車(chē)輪移近車(chē)架(車(chē)身)，減振器受壓縮，減振器活塞3下移?；钊旅娴那皇?下腔)容積減小，油壓伸高，油液經(jīng)流通閥5流到活塞上面的腔室(上腔)。由于上腔被活塞桿1占去一部分，上腔內(nèi)增加的容積小于下腔減小的容積，故還有一部分油液推開(kāi)壓縮閥6，流回儲(chǔ)油缸5。這些閥對(duì)油液的節(jié)流便造成對(duì)懸架壓縮運(yùn)動(dòng)的阻尼力。

64、</p><p>　　伸張行程 當(dāng)車(chē)輪滾進(jìn)凹坑或滾離凸起時(shí)，車(chē)輪相對(duì)車(chē)身移開(kāi)，減振器受拉伸。此時(shí)減振器活塞向上移動(dòng)?；钊锨挥蛪荷?，流通閥8關(guān)閉。上腔內(nèi)的油液便推開(kāi)伸張閥4流入下腔。同樣，由于活塞桿的存在，自上腔流來(lái)的油液還不足以充滿(mǎn)下腔所增加的容積，下腔內(nèi)產(chǎn)生一定的真空度，這時(shí)儲(chǔ)油缸中的油液便推開(kāi)補(bǔ)償閥7流入下腔進(jìn)行補(bǔ)充。此時(shí)，這些閥的節(jié)流作用即造成對(duì)懸架伸張運(yùn)動(dòng)的阻尼力。</p><p

65、>　　目前普通汽車(chē)上廣泛采用的是雙向作用式減振器，這種減振器有如下特點(diǎn)：</p><p>　　(1)在懸架壓縮行程，減振器阻尼力較小，充分利用彈性元件的彈性，以緩和沖擊；</p><p>　　(2)在懸架的伸張行程，減振器的阻尼力較大，以實(shí)現(xiàn)迅速減振；</p><p>　　(3)當(dāng)車(chē)橋和車(chē)架的相對(duì)速度過(guò)大時(shí)，減振器應(yīng)當(dāng)能自動(dòng)加大液流通道截面積，使阻尼始終保持在

66、一定限度內(nèi)，以避免承受過(guò)大的沖擊載荷。</p><p><b>　　3.3高度控制閥</b></p><p>　　車(chē)架高度控制機(jī)構(gòu)包括一個(gè)高度傳感器、控制機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其功能為:</p><p>　　a.隨車(chē)載變化保持合理的懸架行程；</p><p>　　b.高速時(shí)降低車(chē)身，保持汽車(chē)穩(wěn)定性，減少空氣阻力；</p&

67、gt;<p>　　c.在起伏不平的路面情況下，提高車(chē)身高度以提高汽車(chē)通過(guò)性。</p><p>　　在空氣彈簧懸架中，高度閥是用來(lái)控制空氣彈簧內(nèi)壓的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其工作原理見(jiàn)圖3.10。高度閥固定在車(chē)架上，其進(jìn)、排氣口分別與儲(chǔ)氣筒和空氣彈簧相接。當(dāng)空氣彈簧上的載荷增加時(shí)，彈簧被壓縮，儲(chǔ)氣筒內(nèi)的氣體通過(guò)高度閥的進(jìn)氣口向氣囊注入，氣囊內(nèi)氣壓增加，空氣彈簧升高直至恢復(fù)到原來(lái)的位置，進(jìn)氣口關(guān)閉為止；當(dāng)空氣彈簧上的

68、載荷減小，彈簧伸張，氣體通過(guò)高度閥的排氣口排出，直至空氣彈簧下降到原來(lái)的位置，排氣口關(guān)閉為止。所以在高度閥的作用下，空氣彈簧的高度可以保持在平衡位置附近波動(dòng)，從而保證車(chē)身不隨載荷變化而變化。</p><p>　　圖3.10高度閥原理示意圖</p><p>　　高度閥分為機(jī)械式和電磁式，按組成又可分為帶延時(shí)機(jī)構(gòu)和不帶延時(shí)機(jī)構(gòu)。目前國(guó)內(nèi)空氣懸架多采用機(jī)械式高度閥。</p><

69、;p>　　延時(shí)機(jī)構(gòu)由緩沖彈簧和油壓減振器組成，其作用是：在車(chē)輛運(yùn)行時(shí)的正常振動(dòng)中，保證空氣彈簧的高度雖有變化但不起進(jìn)、排氣作用；而當(dāng)靜載荷變化或以極低頻率振動(dòng)時(shí)，保證空氣彈簧進(jìn)行充、排氣，以使在汽車(chē)正常的振動(dòng)中高度閥的進(jìn)、排氣閥不會(huì)頻繁地打開(kāi)，從而減少壓縮空氣的浪費(fèi)。在使用不帶延時(shí)機(jī)構(gòu)的高度閥時(shí)，車(chē)輛在運(yùn)行過(guò)程中高度閥的進(jìn)、排氣閥不斷地打開(kāi)、關(guān)閉，空氣消耗量大，為此一般在空氣通道上設(shè)置一個(gè)節(jié)流孔，或在排氣通道外加一長(zhǎng)橡膠軟管，以便

70、限制空氣流量，避免空氣中的水分和灰塵堵塞小孔。圖3.11為帶延時(shí)機(jī)構(gòu)的高度閥結(jié)構(gòu)示意圖，圖3.12為不帶有延時(shí)機(jī)構(gòu)的高度閥結(jié)構(gòu)示意圖。</p><p>　　1.閥體2.控制桿3.油壓減振器4.緩沖彈簧5.主軸支架6.進(jìn)、排氣閥7.止回閥</p><p>　　圖3.11帶延時(shí)機(jī)構(gòu)的高度閥結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　1.閥體2.止回閥3.緩沖彈簧5.○形密封圈6.活

71、塞7.凸輪4.進(jìn)、排氣閥8.控制桿</p><p>　　圖3.12不帶有延時(shí)機(jī)構(gòu)的高度閥結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　帶延遲機(jī)構(gòu)的高度閥工作原理：車(chē)體荷重增加時(shí)，車(chē)體下降，空氣彈簧壓縮，控制桿被推向上方，擺動(dòng)臂開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，緩沖彈簧被扭動(dòng)而產(chǎn)生的彈力帶動(dòng)主軸支架與油壓減振器中產(chǎn)生的阻尼力相抗衡；擺動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)一定時(shí)間后，進(jìn)氣閥打開(kāi)，風(fēng)缸中的壓縮空氣沖開(kāi)止回閥，通過(guò)貫通本體的空氣通道流向空氣彈簧；

72、車(chē)架恢復(fù)到一定高度后，控制桿會(huì)返回平衡位置，此時(shí)進(jìn)氣閥被關(guān)閉，壓縮空氣關(guān)斷。當(dāng)車(chē)體荷重減少時(shí)，車(chē)體上升，空氣彈簧伸長(zhǎng)，與荷重增加時(shí)情況相反，控制桿被拉下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后排氣閥打開(kāi)，空氣彈簧內(nèi)的空氣被排出。</p><p>　　不帶延遲機(jī)構(gòu)的高度閥工作原理：車(chē)體荷重增加時(shí)，車(chē)體下降，空氣彈簧壓縮，控制桿被推向上方，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)活塞頂開(kāi)進(jìn)、排氣閥，風(fēng)缸中的壓縮空氣通過(guò)一段節(jié)流通道流入空氣彈簧；車(chē)架恢復(fù)到一定高度后，控

73、制桿會(huì)返回平衡位置，此時(shí)進(jìn)氣閥被關(guān)閉，壓縮空氣關(guān)斷。當(dāng)車(chē)體荷重減少時(shí)，車(chē)體上升，空氣彈簧伸長(zhǎng)，與荷重增加時(shí)情況相反，控制桿被拉下，進(jìn)、排氣閥打開(kāi)，空氣彈簧內(nèi)的空氣經(jīng)節(jié)流通道和活塞內(nèi)的通道排出。</p><p>　　通常車(chē)身高度控制采用獨(dú)立控制形式，常見(jiàn)的情況是后懸架由兩個(gè)高度閥分別控制左右兩側(cè)的空氣彈簧，前懸架由一個(gè)高度閥來(lái)控制，控制信號(hào)取3個(gè)高度信號(hào)的平均值，并且還可以保證汽車(chē)在發(fā)生偏載的情況下，始終維持汽車(chē)車(chē)

74、身處于水平狀態(tài)。尤其在高速轉(zhuǎn)向時(shí)，空氣彈簧可顯著減小車(chē)身的側(cè)傾角。有資料表明，當(dāng)車(chē)速在24km/h以下時(shí)，空氣懸架與板簧這兩種懸架的側(cè)傾角基本相同，當(dāng)車(chē)速達(dá)到30km/h時(shí)，空氣懸架的側(cè)傾角就可以減小約30%。</p><p><b>　　第四章 控制方式</b></p><p>　　車(chē)輛懸架控制系統(tǒng)大多采用由傳感器拾取車(chē)身絕對(duì)速度、或車(chē)身對(duì)車(chē)軸的相對(duì)速度、車(chē)身的加速

75、度等信號(hào)，經(jīng)8位或16位微處理器發(fā)出指令實(shí)施控制，由電液控制閥或步進(jìn)電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)阻尼系數(shù)(半主動(dòng))或控制力(主動(dòng))。由于車(chē)輛懸架控制系統(tǒng)是十分復(fù)雜的非線(xiàn)性動(dòng)力系統(tǒng)，基于模型的線(xiàn)性反饋控制策略受到極大的限制。目前應(yīng)用于車(chē)輛懸架控制系統(tǒng)的控制方法主要有最優(yōu)控制方法、自適應(yīng)控制方法等。近年來(lái)，隨著控制理論與控制技術(shù)的發(fā)展，適用于非線(xiàn)性系統(tǒng)的先進(jìn)控制技術(shù)和方法涌現(xiàn)并日趨成熟。在車(chē)輛動(dòng)力學(xué)研究中，隨著研究范圍的逐步擴(kuò)展，進(jìn)而擴(kuò)展到一些表現(xiàn)高

76、度非線(xiàn)性的極限情況，而非線(xiàn)性控制理論在車(chē)輛控制研究中的應(yīng)用也愈加得到重現(xiàn)。</p><p><b>　　4.1最優(yōu)控制方法</b></p><p>　　應(yīng)用于車(chē)輛懸架控制系統(tǒng)的最優(yōu)控制方法可以分為線(xiàn)性最優(yōu)控制、最優(yōu)控制和最優(yōu)預(yù)報(bào)控制等三種。線(xiàn)性最優(yōu)控制是建立在系統(tǒng)較為理想模型基礎(chǔ)上，采用受控制對(duì)象的狀態(tài)響應(yīng)與控制輸入的加權(quán)二次型作為性能指標(biāo)，同時(shí)保證受控結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性

77、條件下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。把L.Q(Linear Quadratic線(xiàn)性二次型)調(diào)節(jié)器控制理論和LQG(Linear Quadratic Gaussian線(xiàn)性二次高斯型)控制理論應(yīng)用于車(chē)輛懸架系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。控制是設(shè)計(jì)控制器在保證閉環(huán)系統(tǒng)各回路穩(wěn)定的條件下，使相對(duì)于噪聲干擾的輸出取極小的一種最優(yōu)控制法。為了模擬由于車(chē)身質(zhì)量、輪胎剛度、減振器阻尼系數(shù)以及車(chē)輛結(jié)構(gòu)高頻柔度模態(tài)等變化不確定的誤差，應(yīng)用控制法可實(shí)現(xiàn)車(chē)輛懸架振動(dòng)控制具有較強(qiáng)的魯棒性。

78、最優(yōu)預(yù)報(bào)控制是利用車(chē)輛前輪的擾動(dòng)信息預(yù)估路面的干擾輸入，預(yù)報(bào)控制的策略就是把所測(cè)量的狀態(tài)變量反饋給前后控制器實(shí)施最優(yōu)控制。這種控制方法特別適合于軌道車(chē)輛的主動(dòng)懸架，由于機(jī)車(chē)大多在同一軌道上反復(fù)行駛，基于過(guò)去和現(xiàn)在的信息可以預(yù)測(cè)將來(lái)的信息，結(jié)合傳統(tǒng)的LQ控制系統(tǒng)實(shí)施最優(yōu)預(yù)報(bào)控制，模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不僅改善了行駛乘坐質(zhì)量而且降低了控制所消耗的</p><p>　　4.2自適應(yīng)控制方法</p><

79、p>　　車(chē)輛懸架振動(dòng)系統(tǒng)是含有許多不確定因素的非線(xiàn)性動(dòng)力系統(tǒng)難以用定常反饋系統(tǒng)達(dá)到預(yù)定的控制性能要求。應(yīng)用于車(chē)輛懸架振動(dòng)控制的自適應(yīng)控制方法主要有自校正控制和模型參考自適應(yīng)控制兩類(lèi)控制策略。自校正控制是一種將受控對(duì)象參數(shù)在線(xiàn)性識(shí)別與控制器參數(shù)整定相結(jié)合的控制方法。把非線(xiàn)性自校正控制(STC)應(yīng)用于非線(xiàn)性車(chē)輛主動(dòng)懸架系統(tǒng)，能適應(yīng)懸掛載荷和懸架元件特性的變化，自動(dòng)調(diào)正主動(dòng)懸架系統(tǒng)的控制器來(lái)降低車(chē)輛的振動(dòng)。模型參考自適應(yīng)控制的原理是當(dāng)外

80、界激勵(lì)條件和車(chē)輛自身參數(shù)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，被控車(chē)輛的診斷輸出仍能跟蹤所選定的理想?yún)⒖寄Ｐ?。另有一種新的自適應(yīng)控制方法，它通過(guò)跟蹤一個(gè)預(yù)先定義的參考模型獲得任何非線(xiàn)性時(shí)便懸架模型的最優(yōu)性能，最優(yōu)性能依賴(lài)于包含前反饋控制和輔助控制器參數(shù)的自適應(yīng)控制規(guī)則達(dá)到。把非線(xiàn)性“滑?！笨刂埔?guī)則應(yīng)用于電液懸架系統(tǒng)，控制器依賴(lài)于精確的懸架系統(tǒng)模型，采用自適應(yīng)控制的車(chē)輛懸架阻尼減振系統(tǒng)改善車(chē)輛的行駛特性，在德國(guó)大眾汽車(chē)公司的底盤(pán)上得到了應(yīng)用。</p>

81、;<p>　　4.3模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法</p><p>　　近年來(lái)，模糊理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供了行之有效的方法來(lái)解決在特定環(huán)境以及采用定性描述方式的多種目的設(shè)計(jì)中的各類(lèi)問(wèn)題。模糊控制已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水質(zhì)控制、地鐵操作、汽車(chē)減振器和牽引以及攝像機(jī)聚焦等系統(tǒng)中。</p><p>　　自90年代以來(lái)，模糊控制方法被應(yīng)用在車(chē)輛懸架系統(tǒng)中。其中具有代表性的是日本德島大學(xué)芳村敏夫教授的

82、研究工作。他同時(shí)把模糊理論應(yīng)用于車(chē)輛懸架半主動(dòng)和主動(dòng)控制系統(tǒng)，基于三質(zhì)量四自由度動(dòng)力學(xué)模型，在隨機(jī)激勵(lì)作用下，用語(yǔ)言變量表示SM控制模式，采用模糊推理分別構(gòu)成半主動(dòng)和主動(dòng)控制49條模糊控制規(guī)則，進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬分析來(lái)控制車(chē)身的垂直振動(dòng)和俯仰振動(dòng)。其結(jié)果證實(shí)了采用模糊控制方法的有效性。日本名古屋大學(xué)橋山智訓(xùn)等采用GA(Cenetic Algorithm遺傳算法)設(shè)計(jì)車(chē)輛懸架半主動(dòng)系統(tǒng)的模糊控制器，由于它具有自動(dòng)調(diào)整輸入變量的組合，隸屬函數(shù)的

83、參數(shù)和模糊規(guī)則數(shù)目等學(xué)習(xí)功能，按Karnopp控制模式尋找模糊控制規(guī)則和選擇輸入變量，計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果顯示結(jié)合Gad的模糊推理方法比常規(guī)方法更加有效。</p><p>　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)有大量處理單元(神經(jīng)元）所組成的高度并行的非線(xiàn)性動(dòng)力系統(tǒng)，其特點(diǎn)是可學(xué)習(xí)性和巨量并行性，故在車(chē)輛懸架振動(dòng)控制中有廣泛的應(yīng)用前景。研究表明用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的非線(xiàn)性懸架系統(tǒng)，和用傳統(tǒng)的LQ調(diào)節(jié)器控制的懸架相比具有更好的性能。還可以應(yīng)用神經(jīng)

84、網(wǎng)絡(luò)理論設(shè)計(jì)車(chē)輛主動(dòng)懸架系統(tǒng)的動(dòng)力補(bǔ)償器型控制器。</p><p>　　第五章 信號(hào)采集、控制元件的選擇</p><p>　　5.1試驗(yàn)臺(tái)信號(hào)采集、控制方案設(shè)計(jì)</p><p>　　圖5.1電控空氣彈簧懸架試驗(yàn)系統(tǒng)</p><p>　　如果完全再現(xiàn)車(chē)身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，將使試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜和投入較高的制造成本，同時(shí)也使控制系統(tǒng)復(fù)雜化?？紤]到實(shí)際條件，

85、本文采用兩自由度 1/4車(chē)輛懸架模型結(jié)構(gòu)，建立如圖 5.1 所示電控空氣彈簧懸架試驗(yàn)系統(tǒng)。該試驗(yàn)系統(tǒng)雖然不能實(shí)現(xiàn)車(chē)身角振動(dòng)和車(chē)身姿態(tài)的控制，但是可以反映車(chē)身的垂直振動(dòng)，對(duì)單一方向的振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行比較深入的理論分析和試驗(yàn)研究。表 5.1 為試驗(yàn)系統(tǒng)原理圖中各符號(hào)的含義。</p><p>　　表 5.1 試驗(yàn)系統(tǒng)原理圖字母含義</p><p><b>　　5.2元件選擇</b&g

86、t;</p><p>　　1、本試驗(yàn)系統(tǒng)中激振臺(tái)選用型號(hào)為DY-600-5的電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以完成垂直、正弦、隨機(jī)等多種試驗(yàn)，特別適合做運(yùn)輸振動(dòng)試驗(yàn)。具體技術(shù)參數(shù)如下表：</p><p>　　表5.2 DY-600-5電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)具體技術(shù)參數(shù)</p><p>　　2、本試驗(yàn)系統(tǒng)中選用日本THK公司生產(chǎn)的HRS-A型直線(xiàn)滑軌，主要參數(shù)如下表：</p

87、><p>　　表5.3 HRS-A型直線(xiàn)滑軌主要參數(shù)</p><p>　　3、本試驗(yàn)系統(tǒng)中所用位移(高度)傳感器是安徽省傳感器廠的產(chǎn)品，具體參數(shù)見(jiàn)下表：</p><p>　　表5.4 WYDC-75D位移傳感器參數(shù)</p><p>　　4、本試驗(yàn)系統(tǒng)中所用加速度傳感器是美國(guó)硅設(shè)計(jì)公司的產(chǎn)品，具體型號(hào)及參數(shù)見(jiàn)下表：</p><p

88、>　　表5.5 2210-010型加速度傳感器主要參數(shù)</p><p>　　5、本試驗(yàn)系統(tǒng)中所用壓力傳感器是蘭華傳感器廠的產(chǎn)品，具體型號(hào)及參數(shù)見(jiàn)下表：</p><p>　　表5.6 EX型壓力傳感器主要參數(shù)</p><p>　　6、本試驗(yàn)所需的用于控制高度的氣動(dòng)換向閥為無(wú)錫氣動(dòng)技術(shù)研究所有限公司所生產(chǎn)的3KA230型三位五通電磁換向閥，該種電磁閥為先導(dǎo)式，具體

89、參數(shù)見(jiàn)下表：</p><p>　　表5.7 控制閥參數(shù)表</p><p>　　本試驗(yàn)裝置中的氣源總成主要包括空氣壓縮機(jī)和空氣濾清器等提供氣體和處理干燥氣體的零部件，所需裝置的具體型號(hào)和詳細(xì)參數(shù)說(shuō)明如下：</p><p>　　7、本試驗(yàn)所需的空氣壓縮機(jī)為蘇州歐普壓縮機(jī)有限公司生產(chǎn)的，具體型號(hào)及參數(shù)見(jiàn)下表：</p><p>　　表5.8 空氣壓縮

90、機(jī)參數(shù)</p><p>　　8、本試驗(yàn)所需的空氣濾清器為廈門(mén)東亞機(jī)械有限公司生產(chǎn)的具體型號(hào)和參數(shù)見(jiàn)下表：</p><p>　　表5.9 空氣濾清器具體型號(hào)和參數(shù)</p><p>　　9、本試驗(yàn)系統(tǒng)所選的用于控制空氣彈簧剛度的步進(jìn)電機(jī)為金壇市四海電機(jī)電器廠的，具體參數(shù)見(jiàn)下表：</p><p>　　表5.10 42BYG007-01型步進(jìn)電機(jī)參數(shù)

91、</p><p>　　5.3信號(hào)采集裝置的布置及剛度、高度調(diào)節(jié)</p><p>　　信號(hào)采集裝置的布置應(yīng)美觀、合理，裝拆簡(jiǎn)便同時(shí)又不影響信號(hào)采集的準(zhǔn)確性。詳細(xì)布局見(jiàn)附錄的裝配圖(壓力傳感器未畫(huà)出)。</p><p>　　本裝置通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制主、副氣室間通路面積的大小來(lái)改變空氣彈簧的剛度，在附件的裝配圖中，圖示為空氣彈簧剛度最小的位置，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)120&

92、#176;，使閥芯上的孔對(duì)準(zhǔn)另一個(gè)小孔，使彈簧剛度中等，步進(jìn)電機(jī)再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°或者在圖示位置起逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 120°，使主、副氣室間通路面積為零，空氣彈簧剛度最大。</p><p>　　本裝置通過(guò)一個(gè)氣動(dòng)換向閥實(shí)現(xiàn)空氣彈簧高度的變化，閥的連接示意圖如下：</p><p>　　圖5.2 氣動(dòng)換向閥連接示意圖</p><p>　　圖中，氣動(dòng)換向閥

93、的B和R2口要堵住不用，A口接空氣彈簧主氣室，R1口接氣源總成，P口接大氣，該閥左位為主氣室排氣，右位為進(jìn)氣，中位為鎖止。</p><p>　　第六章 機(jī)械元件的設(shè)計(jì)、校核</p><p>　　6.1空氣彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　6.1.1空氣彈簧剛度計(jì)算</p><p>　　在我本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，給定參數(shù)有：簧載質(zhì)量ms為160kg,

94、非簧載質(zhì)量mu為20kg,懸架空氣彈簧剛度在正常振動(dòng)幅度內(nèi)約為10N/mm,輪胎剛度kt為100N/mm。</p><p>　　綜合所有參數(shù)，另外參考國(guó)內(nèi)空氣彈簧生產(chǎn)廠商，最終確定選用貴州前進(jìn)橡膠有限公司的型號(hào)B564膜式空氣彈簧。其具體參數(shù)見(jiàn)表6.1： </p><p>　　表6.1 B564膜式空氣彈簧參數(shù)表</p><p>　　空氣彈簧垂直剛度計(jì)算公式：<

95、;/p><p>　　………………………………………………(9)</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　m: 多變指數(shù)，美國(guó)GM公司取值1.4, Buick公司取值1.3,Firestone公司和Goodyear公司均取值1. 38；</p><p>　　P:空氣彈簧在設(shè)計(jì)位置時(shí)的內(nèi)壓力(表壓)；

96、 Pa:大氣壓力；</p><p>　　x:空氣彈簧高度變化量； Kcj:計(jì)算垂直剛度；</p><p>　　V:空氣彈簧高度變化x后的容積； A:空氣彈簧有效承壓面積；</p><p>　　:有效承壓面積變化率； :容積變化率。</p>&l

97、t;p>　　和須由空氣彈簧的幾何形狀求得。綜合囊式、膜式等各種空氣彈簧進(jìn)行研究，可以得到適合于一切回轉(zhuǎn)體型空氣彈簧的垂直剛度公式：</p><p>　　…………………………………………………………(10)</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　a:各種型式空氣彈簧的垂直特性形狀系數(shù)，膜式彈簧因垂直變形不大和使計(jì)算

98、簡(jiǎn)單可近似取0；其余參數(shù)同上。</p><p>　　型號(hào)B570膜式空氣彈簧根據(jù)其產(chǎn)品參數(shù)可計(jì)算出有效承壓面積變化率，具體為</p><p>　　根據(jù)式(10)和該型號(hào)的具體參數(shù)可得彈簧在不同負(fù)載和不同高度下的剛度值，見(jiàn)表6.2。</p><p>　　表6.2 B570膜式空氣彈簧剛度表</p><p>　　通過(guò)計(jì)算，所選空氣的剛度參數(shù)和承載

99、能力均符合本次設(shè)計(jì)的要求。</p><p>　　6.1.2附加空氣室設(shè)計(jì)</p><p>　　空氣彈簧氣室容積對(duì)其垂直剛度 錯(cuò)誤!未找到引用源。的影響很大，故可利用增加空氣彈簧氣室容積的方法來(lái)降低空氣彈簧的垂直剛度以獲得較低的車(chē)身固有頻率?？墒?，由于結(jié)構(gòu)限制，尤其是在考慮橫向性能時(shí)，空氣彈簧本體的尺寸不需要設(shè)計(jì)太高，相反，應(yīng)盡量設(shè)計(jì)得低一些。因此，空氣彈簧本體的容積V。不可能設(shè)計(jì)得太大，常

100、常通過(guò)附加一個(gè)一定容積的氣室來(lái)增加空氣彈簧的總的氣體容積。</p><p>　　空氣彈簧垂直剛度與空氣彈簧氣室容積之間的關(guān)系是剛度并不總是隨著容積的變大而減小，當(dāng)容積增大到一定程度時(shí)繼續(xù)增加氣室容積對(duì)降低剛度的作用不再明顯。結(jié)合本次研究所選空氣彈簧，設(shè)計(jì)了一個(gè)圓柱形附加空氣室，其內(nèi)邊長(zhǎng)為60mm，高為100mm，容積為0.36L。</p><p>　　為使空氣彈簧在設(shè)計(jì)高度時(shí)能承受設(shè)計(jì)負(fù)荷

101、，其內(nèi)壓一般在0.4～0.6Mpa范圍內(nèi)選取。而空氣彈簧氣囊的最大許用內(nèi)壓可達(dá)0.7Mpa。附加空氣室與空氣彈簧連通，從而要求所設(shè)計(jì)的附加空氣室至少能承受0.7Mpa的內(nèi)壓。</p><p>　　考慮到充氣后變形以及振動(dòng)過(guò)程中會(huì)受到拉伸、壓縮力的作用和安全強(qiáng)度、成本以及制造方便考慮，最后選用6mm厚的鋼板進(jìn)行焊接拼裝。</p><p>　　6.2減振器選擇與計(jì)算</p>&l

102、t;p>　　此試驗(yàn)臺(tái)中減振器采用普通液力筒式減振器，相對(duì)阻尼系數(shù)Ψ根據(jù)普通轎車(chē)、客車(chē)的前懸的系數(shù)，選擇Ψ=0.3。</p><p>　　減振器的阻力系數(shù)為：</p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　:簧載質(zhì)量Kg；</b></p><p>　　:杠桿比，此處=1

103、；</p><p>　　:安裝夾角，此處=0；</p><p>　　:懸架系統(tǒng)的自然振動(dòng)頻率Hz；</p><p><b>　　：相對(duì)阻尼系數(shù)。</b></p><p>　　根據(jù)上式，得到δ=940.8。</p><p>　　QC/T491—1999《汽車(chē)筒式減振器 尺寸系列及技術(shù)條件》中對(duì)減振器

104、的阻力系數(shù)的定義為活塞速度為0.52m/s時(shí)的阻尼力，是減振器出廠檢測(cè)性能參數(shù)。根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，此次所選的減振器的工作缸直徑為Φ=20mm。</p><p>　　根據(jù)選定的空氣彈簧的具體參數(shù)和QC/T491—1999《汽車(chē)筒式減振器 尺寸系列及技術(shù)條件》，所選減振器的具體參數(shù)列于下表6.3：</p><p>　　表6.3 減振器參數(shù)表</p><p>　　6.3輪胎當(dāng)量

105、螺旋彈簧的設(shè)計(jì)、校核</p><p>　　輪胎當(dāng)量螺旋彈簧要承受幾乎整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)的全部重量，即此彈簧簧載質(zhì)量為相當(dāng)于車(chē)身質(zhì)量與空氣彈簧及其余零件的全部質(zhì)量，總重量估算為180kg。</p><p>　　彈簧設(shè)計(jì)時(shí)確定剛度k=100000N/m；</p><p>　　所受最大載荷為F=180×10＋5000=6800N</p><p>

106、;<b>　　最大壓縮量；</b></p><p>　　彈簧材料選60Si2Mn，查表得[τ]=640MPa</p><p><b>　　初選鋼絲直徑，</b></p><p>　　得到旋繞比，查表得曲度系數(shù)K=1.22</p><p>　　d≥=14.9mm；初選符合靜強(qiáng)度條件；</p>

107、;<p><b>　　彈簧圈數(shù)</b></p><p><b>　　內(nèi)徑</b></p><p><b>　　外徑</b></p><p>　　間距，故δ取16mm</p><p><b>　　節(jié)距</b></p><p&

108、gt;　　螺旋升角(在5°～9°之間)</p><p><b>　　總?cè)?shù)</b></p><p><b>　　彈簧自由高度</b></p><p>　　高徑比b==﹤5.3；穩(wěn)定符合條件。</p><p><b>　　彈簧初始變形量</b></p&g

109、t;<p><b>　　彈簧安裝高度</b></p><p>　　6.4 減振器螺栓的校核</p><p>　　為了便于減振器與彈簧的并聯(lián)安裝，減振器與空氣彈簧支架的連接處選用一螺栓作為聯(lián)接鍵，該銷(xiāo)為45號(hào)鋼，調(diào)火處理，[]=30Mp；</p><p>　　螺栓的直徑為12mm；</p><p>　　簧上質(zhì)

110、量160kg，即P=160×10=1600(N)</p><p>　　<[]=30MPa；應(yīng)力符合強(qiáng)度條件。</p><p><b>　　6.5 立柱的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　綜合考慮裝置得強(qiáng)度承受等問(wèn)題，立柱的材料選擇20號(hào)槽鋼，它的設(shè)計(jì)除了在高度，寬度大小尺寸上符合要求以外，關(guān)鍵的是它與導(dǎo)軌的連接面的平面度、與水平