汽車空氣懸架系統(tǒng)的參數(shù)化建模、分析及設(shè)計(jì)理論和方法研究.pdf

1、空氣懸架可以減少整車的振動(dòng)噪聲，車輪動(dòng)載荷小，安裝有空氣懸架的車輛可以獲得理想的固有頻率，可以獲得更好的行駛平順性、操縱穩(wěn)定性和行駛安全性，因而有著廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。本論文主要針對空氣懸架涉及的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)——空氣彈簧的設(shè)計(jì)與空氣懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及各種安裝支架的設(shè)計(jì)技術(shù)及懸架的設(shè)計(jì)理論進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析、仿真及試驗(yàn)研究。 論文在查閱了大量空氣彈簧和空氣懸架的研究文獻(xiàn)和對國內(nèi)相關(guān)企業(yè)作了廣泛地調(diào)研的基礎(chǔ)上系統(tǒng)地綜合分析了國內(nèi)外對空

2、氣懸架的研究現(xiàn)狀、空氣懸架的設(shè)計(jì)方法及其在汽車上的使用情況。進(jìn)一步詳細(xì)介紹了空氣懸架系統(tǒng)的主要元件和空氣懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)型式，闡述了空氣懸架與鋼板彈簧懸架相比所具有的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用多體動(dòng)力學(xué)理論的Langrage方法對一種空氣懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)作了理論分析，并基于國際上流行的虛擬樣機(jī)技術(shù)對其作了剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)和彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)的分析，得到了該型空氣懸架定位參數(shù)隨車輪跳動(dòng)的變化規(guī)律。自行設(shè)計(jì)了適用于一種非承載式大客車的空氣懸架系統(tǒng)(包括轉(zhuǎn)向傳動(dòng)

3、機(jī)構(gòu))，在對系統(tǒng)作了運(yùn)動(dòng)分析的基礎(chǔ)上建立了以轉(zhuǎn)向輪接地點(diǎn)的側(cè)向滑移量最小為目標(biāo)函數(shù)的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，基于遺傳算法對該空氣懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的特性參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到了該型空氣懸架的結(jié)構(gòu)參數(shù)的較為合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。 論文應(yīng)用有限元理論與方法，研究分析了空氣懸架的關(guān)鍵元件——空氣彈簧和彈簧支架。在對參考車型的空氣懸架系統(tǒng)的彈簧支架進(jìn)行了力學(xué)特性的分析基礎(chǔ)上，為了適用于新車型，進(jìn)一步作了改型設(shè)計(jì)，探索了一種動(dòng)力學(xué)分析和有限元分

4、析相結(jié)合的方法，參照非獨(dú)立懸架中車橋的壽命計(jì)算所采用的方法計(jì)算了該結(jié)構(gòu)件的疲勞壽命問題，并對其作了疲勞壽命的分析計(jì)算。從理論上推導(dǎo)分析了空氣彈簧的剛度特性、頻率特性和阻尼特性；考慮了空氣彈簧的材料非線性和幾何非線性，采用非線性有限元分析技術(shù)建立了空氣彈簧有限元模型，分析了由復(fù)合材料構(gòu)成的空氣彈簧的非線性特性，得到了不同初始壓力和不同簾線角等結(jié)構(gòu)參數(shù)和使用參數(shù)對空氣彈簧的軸向和橫向特性的影響，為空氣彈簧的設(shè)計(jì)提供了一定的依據(jù)。 論

5、文采用虛擬樣機(jī)技術(shù)將研究對象分解為多個(gè)子系統(tǒng)，建立了自行設(shè)計(jì)的空氣懸架客車的整車多體動(dòng)力學(xué)模型，編制了路面譜文件，進(jìn)行了平順性仿真分析，并與參考客車的道路試驗(yàn)的結(jié)果和安裝非空氣懸架的車輛進(jìn)行了比較。比較發(fā)現(xiàn)：該車車身上相應(yīng)位置的加速度值與參考客車接近，而整體小于非空氣懸架的車輛上相應(yīng)位置的加速度值，說明安裝有空氣懸架的汽車相對于未安裝空氣懸架的汽車具有更好的乘坐舒適性。該方法可以在整車開發(fā)的設(shè)計(jì)階段、試制之前對其性能進(jìn)行有效的預(yù)測，從而

6、在試制樣車之前最大限度的發(fā)現(xiàn)問題。 論文利用相似工程學(xué)理論建立了一種大型客車的空氣懸架系統(tǒng)的主要功能部件的幾何和力學(xué)的相似關(guān)系，分別按照一定的縮尺比建立了懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、彈簧支架、減振器和空氣彈簧的相似模型，最后在虛擬環(huán)境中建立了多體動(dòng)力學(xué)相似模型，進(jìn)行了相似系統(tǒng)的試驗(yàn)，并與原型懸架的虛擬樣機(jī)試驗(yàn)進(jìn)行了結(jié)果比較，證明了相似建模在懸架設(shè)計(jì)中的可行性。 本文關(guān)于空氣懸架關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)汽車設(shè)計(jì)理論與方法的研究對于增強(qiáng)自主開發(fā)能力