空气悬架系统设计

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摘要

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

Abstract

The thesis according to the theory which simplifies about the model of vehicle, on the base of a quarter car simulation suspension mechanism rig, the ordinary helical spring is replaced by an air spring, and the air suspension testing rig have been designed.

The test rig put the suspension rigidity adjustment into practice. Designs an accessory airspace, controls the pipeline size between the main and the accessory airspace with the stepper motor and realizes the air spring variable stiffness. The mechanical vibrating system of the test rig is composed of the air compressor、the filter、the safety valve、the air spring、the shock absorber and other related parts, the measure and control system is composed of the sensor、ECU and the performance element. Using the sensor gathers signal, then the ECU analyses and controls the height valve and the stepper motor to make the height and the vibration frequency of the objects on the air spring in certain scope. The thesis has first carried on spring selection and calculates as well as the shock absorber, the sensor, the air operated part and the stepper motor selection, then designs the test rig structure, arranges signal gathering equipment and examine the important components, finally draws the assembly drawing and the detail drawings of the important parts.

Key Words:Automobile vibration, Air spring, Controllable air suspension, The suspension test rig

目录

前言 (4)

第一章绪论 (5)

第二章汽车振动的简化及分析 (10)

第三章空气悬架系统元件概述 (14)

第四章信号采集、控制元件的选择 (21)

第五章机械元件的设计、校核 (25)

前言

悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架(或车身)与车轴(或车轮)弹性地连接起来，主要功能是传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩，并且缓和由不平路面传给车架(或车身)的冲击载荷，削弱由此引起的承载系统的振动，以保证汽车平顺的行驶。悬架对汽车的行驶平顺性、操纵稳定性、通过性等多种使用性能都有很大的影响，悬架系统的优劣直接影响整车的使用性能的高低。一套设计成熟的悬架系统一股都是长时间积累的结果，不会轻易改动，采用平台化开发战略开发的系列车型，其底盘中悬絮系统的变化是非常有限的，所要做工作通常只是重新匹配前后悬架系统刚度和阻尼，所以悬架系统的设计一直是汽车设计人员在产品研发中十分关注的重要问题之一。

空气悬架车辆利用空气弹簧及其工作过程中的变刚度特点，不仅能提高车辆的行驶平顺性和几何通过性等性能，而且能显著降低车身零部件、乘员或货物所受的冲击载荷。所以，有越来越多的车辆装备空气悬架，这种趋势在大型商用车(如高档客车)领域反映更明显。因此，研究客车空气悬架的性能十分有意义。

第一章绪论

1.1空气悬架结构与分类

空气悬架系统主要由导向机构、空气弹簧、减振器、高度控制阀、横向稳定器、空气压缩机、油水分离器、调压阀、储气罐、储气筒、空气滤清器、车身高度控制阀、控制连杆、连接管路、缓冲限位块和橡胶衬套等部分组成，如图1-1

图1-1 空气悬架在整车上的布置简图

1. 空气压缩机

2. 油水分离器

3. 调压阀

4. 储气筒 5、10 空气滤清器

6. 车身高度控制阀

7. 控制连杆

8. 空气弹簧

9. 储气罐

图1-2,1-3分别为客车空气悬架的前悬和后悬。

图1-2 前悬