汽车油气悬架系统设计
工程车辆油气悬架设计
工程车辆油气悬架设计付龙虎（泸州职业技术学院机械电力工程系，四川泸州６４６００５）摘要本文阐述了工程车辆对悬架系统的基本要求，并对工程车辆油气悬架的主要功能和特点进行了分析和说明，就油气悬架的参数确定和设计给出了一套完全可行的分析计算方法。
关键词油气悬架；计算方法；平顺性；刚度特性；阻尼特性悬架是工程车辆的重要组成之一，它把车架与车轴弹性地连接起来。
其主要任务是传递作用在车轴和车架之间的一切力和力矩，并且缓和由于不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的振动，以保证工程车辆的正常行驶。
一、悬架的一般性要求汽车对悬架的主要影响是汽车的行驶平顺性和行驶稳定性。
从《汽车理论》得知，汽车行驶平顺性的评价方法，通常是根据人体对振动的生理反应及对保持货物完整性的影响来制订的，并用表征振动的物理量，如频率、振幅、加速度、加速度变化率等作为行驶平顺性的评价指标。
目前常用汽车车身振动的固有频率和振动加速度来评价汽车的行驶平顺性。
试验得知，为了保持汽车具有良好的行驶平顺性，车身振动的固有频率应为人体所习惯的步行时身体上下运动的频率，约为60～85次/min（1Hz～1.6Hz），振动加速度的极限允许值为3～4m/s2。
超过这个范围值，不仅人感到极不适，而且由于振动过快，对整机传动系将带来不利影响。
一般取车身振动加速度的极限值为（0.6～0.7）g。
因此，在设计汽车悬架时，除车身振动固有频率外，还应以车身振动加速度作为行驶平顺性的评价指标。
二、工程车辆采用油气悬架的优点在大吨位工程车辆常采用油气悬架，其优点是：油气悬架可以实现比钢板等其它悬架更高的能量密度，因而可以有效地减轻悬架的重量，采用油气悬架的工程车辆各桥可以独立作用，也可以联合作用，可以方便地实现各桥的载荷平衡；可以自动调整悬架的高度，使工程车辆能通过改变整机高度越过障碍物，通过提升车桥，实现四轮转向和蟹形转向；模块化很强，根据整机需要，可以方便地增加和减小承载轴的数量；在工程车辆作业时还可以通过液压系统控制实现桥的锁定，保证工程车辆的作业安全。
设计说明书-越野车油气悬架系统密封的试验装置设计
4.1总体布局
4.1.1结构方案的确定
1Hale Waihona Puke 结构设计部分①密封实验台具备进行常规的机械密封实验能力(包括平衡型和非平衡型机械密封实验)。
②设计加温，加压装置。
③设计压力及温度过载保护装置及压力调节系统。
2.测试系统设计部分
①具备温度测试、压力测试、泄漏测试等功能。
实验系统中的泵将储水腔中的介质升压后，经过泵体、管路和阀门进入稳压水腔，设计稳压水腔的目的是为了使介质在进入密封腔体时将压力稳定下来，然后才进入密封实验腔体，通过进出口两侧的截止阀门调节密封实验腔体的介质压力。介质在各腔体的进出口压力可以通过压力表读出。实验系统在储水腔上设计加热棒，并设置温度控制仪表。稳压水腔上安装安全阀，保证实验系统的安全操作静环端盖设计成静环盒、静环压盖。动环端面引出测量面，测量动环位移。轴上设计位移测试环，测量轴的位移。机械密封实验腔体上设计并安装相应的转矩转速测量仪、压力传感器、温度传感器、位移传感器、密封泄漏量测量装置。并适配相对应的接线端子板和数据采集卡，实现计算机数据采集。通过改变实验腔体中介质压力、温度，达到模拟各种不同工况下机械密封工作情况的目的，并通过实验台上测试系统测试出密封具体工作参数，完成机械密封实验。实验中由加压泵抽取水箱中的水，经过泵体、管路和阀门进入稳压水腔，然后进入密封实验腔体，最后通过压力溢流阀流回水箱，构成一个闭合水路循环系统。密封实验台的流程图如图2所示。
4.1.2布局方案的确定
图4.2
台座：安装被测模块、负载模块和安全防护装置的基础。石质或铸铁座体固定在钎入地下的螺栓上。台座留有冷却系统管路线槽和部分传感器位置，并安装防撞块、可拆卸的透明防护罩等。台座总长预计4米，安装1米左右长的直线导轨，导轨最高速度不小于15m/s。
汽车油气悬架系统设计--大学毕业设计论文
目录一、绪论 (5)1.1概述 (5)1.2油气悬架特性 (6)1.3国内外研究现况 (7)1.4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 (10)2.1系统分类 (10)2.2单气室油气弹簧 (10)2.3双气室油气弹簧 (12)2.4两级压力气室油气弹簧 (12)三、油气悬架系统建模 (13)3.1概述 (13)3.2单气室油气弹簧非线性模型 (13)3.2.1单气室油气悬架物理模型的建立 (13)3.2.2单气室油气悬架数学模型的建立 (14)3.2.3单气室油气悬架参数的确定 (21)3.3双气室油气弹簧非线性模型 (22)3.3.1双气室油气悬架物理模型的建立 (23)3.3.2双气室油气悬架数学模型的建立 (24)3.3.3双气室油气悬架参数的确定 (26)四、油气悬架系统特性分析 (30)4.1概述 (30)4.2非线性特性影响因素 (30)4.3刚度特性 (31)4.3.1 油气悬架刚度特性公式推导 (31)4.4阻尼特性 (32)4.4.1 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 (35)5.1设计背景说明 (35)5.2设计内容及构成 (35)5.3附图说明 (36)5.4具体工作过程 (41)六、总结 (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。
汽车底盘与悬挂系统的优化设计
汽车底盘与悬挂系统的优化设计汽车底盘与悬挂系统是汽车工程中至关重要的组成部分，其设计优化可以直接影响到行驶的平稳性、操控性以及舒适性。
本文将就汽车底盘与悬挂系统的优化设计进行探讨，包括设计原理、优化方法以及实际应用等方面的内容。
1. 汽车底盘与悬挂系统的设计原理汽车底盘是汽车整车的基础结构，承载着车身和发动机等重要部件。
它需要具备足够的刚性和强度，以保证整车的稳定性和安全性。
悬挂系统则负责汽车与地面的接触，提供平稳的行驶和舒适的悬挂效果。
在汽车底盘与悬挂系统的设计原理方面，主要有以下几点考虑：1.1 刚性与强度的平衡底盘结构需要具备足够的刚性和强度，以应对行驶过程中的各种力和振动。
同时，过度的刚性会导致行驶的不平顺和悬挂系统的受力过大，因此需要在刚性与强度之间进行平衡。
1.2 悬挂系统的合理设计悬挂系统的设计对于提供舒适的悬挂效果和稳定的行驶至关重要。
常见的悬挂系统包括独立悬挂、麦弗逊悬挂和多连杆悬挂等。
不同的悬挂系统具备不同的优势，需根据车辆类型和用途进行选择。
1.3 重量与平衡的考虑汽车底盘与悬挂系统的设计还需要考虑重量与平衡的因素。
过重的底盘会影响车辆的燃油经济性和操控性能，因此需要通过材料选择和结构设计等方式控制底盘的重量。
2. 汽车底盘与悬挂系统的优化方法为了实现汽车底盘与悬挂系统的优化设计，工程师可以采用以下几种方法：2.1 数值模拟与仿真数值模拟与仿真技术可以帮助工程师对底盘结构和悬挂系统进行预测和优化。
通过建立数学模型，可以分析底盘结构和悬挂系统在不同路况和荷载下的应力与变形情况，从而指导设计和改进。
2.2 实车试验与验证实车试验与验证是评估汽车底盘与悬挂系统性能的有效方法。
通过在实际道路条件下进行测试，可以获取真实的动力学数据，并进行参数调整和验证。
2.3 材料与制造工艺的优化选择合适的材料和制造工艺对于底盘与悬挂系统的优化设计至关重要。
高强度材料和先进的制造工艺可以提高底盘的刚性和强度，并降低重量。
矿用汽车油气悬架系统建模与仿真
！
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中图分 类号 ：Ｈ１ ，Ｐ ９ －１ 文献 标 识码 ： Ｔ ６Ｔ ３ １ ４ Ａ
矿 用 汽 车 运 用在 比较 恶 劣 的 煤 矿 井下 巷 道 中 ， 由于 路 面 起 车身的重量 ， 而摆架后端与车架之间通过一关节轴承铰接。油气
～ 一～ 一 ～ 一 一一 一
１ ＿ ２工作原 理
损坏程度 、 提高车辆的使用寿命 。 以 ＷＣ ５矿用汽车油气悬架系统为研究对象 ， 对其进 行综 合
矿用汽车油气悬架系统属于独立式悬架系统 ，其单轮两 自由 特 性 分 析 ， 矿 用 汽 车 油 气 悬 架 系 统 的 设 计 提 供 了一 定 的参 考 度非 线性 物理 模型 ， 图 ２ 示 ， 杆 腔（ 为 如 所 活塞 Ⅱ腔 ） 大气 直 接相 通 。 与 依据。 当车 辆受 到路 面不 平激 励时 ， 杆相 对缸筒 上下 运动 。当活塞 杆 活塞
图 １矿 用 汽车 油 气 悬 架 １ 气 悬 架 ２ 车 架 ３ 架 抽 ． 前 ． 摆
矿 用 汽 车 油 气 悬架 系统 是 由油 气 悬架 缸 ，蓄能 器 以及 控 制 机构 组 成 ， 图 ｌ 示 。 中 油气 悬 架缸 是 主 要 的 减振 元 件 ， 缸 如 所 其 其 筒上 部 与 车架 铰 接 ， 塞杆 与 摆 架 铰接 ， 活 近似 垂 直 设 置 ， 于 支 撑 用
曹瑞元 张 宏 熊诗 波 （ 太原 理工 大学 机械 电子 工程研 究所 ， 原 ０ ０ ２ ）（ 煤炭科 学研究 总院 太 原研 究院 ， ’ 太 ３０４ 。 太原 ０ ０ ０ ） ３ ０ ６
油气悬架技术是一种新型的车辆悬架技术
油气悬架技术是一种新型的车辆悬架技术，是发展现代特种车辆及大型工程车辆的关键技术，本文结合由徐州工程机械集团公司从德国利勃海尔公司引进的LTM系列全路面汽车起重机为例对油气悬架系统的结构、原理和特征作一初步介绍关键词：油气悬架结构原理1 悬架概述悬架是指车架与车桥之间一切传力连接装置的总称，一般是由弹性元件、减振器和导向机构三部分组成，其作用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩按人们预定的目的传递车架上，以保证汽车的正常行驶。
按车辆在行驶过程中，悬架的性能是否受到控制，可将悬架分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架三种基本类型。
凡不需要输入能量进行控制的悬架称为被动悬架；输入少量能量调节阻尼系数的可控阻尼悬架称为半主动悬架；通过输入外部能量实现控制力调节的可控悬架称为主动悬架。
当然，一些文献并不严格区分半主动悬架和主动悬架的界限。
认为只要有外部能源改变动力特性，该悬架系统就称作是“主动”的。
被动悬架是发展最早、应用最为普遍的一种悬架，经过百余年的发展与不断完善，被动悬架的设计、制造已比较成熟，其成本也比较低廉，但是被动悬架的弹性元件、减振器一旦安装在车辆上，悬架的性能就固定不变，不可再施加控制；半主动悬架和主动悬架是目前乘坐动力学领域的研究热点，采用半主动悬架和主动悬架后，车辆乘坐动力学性能确实得到提高，但与被动悬架相比其成本高、可靠性差，仅用于高档轿车、赛车及重要的载重车辆中。
2 油气悬架的特性及其应用现状油气悬架类属于被动悬架，但油气悬架又具有主动悬架的结构型式，达到了只有主动悬架才能实现的部分功能和性能。
1992年徐州工程机械集团有限公司从德国利勃海尔公司引进的LTM系列全路面汽车起重机以及2002年徐州重型机械厂设计生产的QAY25全路面汽车起重机使用的都是油气悬架。
所谓油气悬架是指以油液传递压力、用惰性气体（通常为氮气）作为弹性介质，悬架油缸内部的节流孔、单向阀等作为减振器元件的一种悬架。
油气悬架系统简介
车 架 与车轴 ，悬 架油 缸将 垂 直轴 荷转 换 为油 缸 内油 液 向 推 力 杆 组 成 。 悬 架 油 缸 左 右 对 称 并 与 铅 垂 面 成 一 夹
的压力 ，压力通 过管路传 递至 液压控制 单元 与蓄能器 ，
角 口倾 斜布 置 在 车轮 与车 架 大梁 之 间 ，其上 下 两 端采
动频 率 变 化范 围愈 大 ，这 一 变化显 著 时将 导 致车 辆行 统 还具 有 较 易实 现 多轴 车 辆 的轴荷 平 衡 ．车 身 高度 可 驶 平顺 性和 乘座 舒 适性 差 ，同时采 用 该 类悬 架 的车 身 在 一 定 范 围 内调 整 ．悬 架 可 刚 性 闭 锁 等 优 点 。 因此 ，油
发明 的油气减 震器 ，最 先应用在德 国的重 型车辆 上 ，以 系 统 主 要 由 油 气 悬 架 机 构 与 油 气 悬 架 液 压 系 统 组 成 ， 后逐 步 推 广到 军 用车辆 及 其他 工 程机 械 车辆上 ，目前 本 文 以 六 轴 全 地 面 起 重 机 专 用 底 盘 的 油 气 悬 架 系 统 为 国内除在轮 式装 甲车 ．轮式输送车 、轮 式坦克 ．两栖坦 例 来对 其结 构 与液 压原 理作 一简 单 的介绍 。 克 及导 弹 发射 车 等军 用产 品上 有 较广 泛 的应 用 外 ，在 矿 山自卸车 轮式挖 掘机 ．铲运机械 大ห้องสมุดไป่ตู้平板车特 别
重型越野车半主动油气悬架系统的设计
引证文献(2条) 1.熊超.郑坚.吕建刚.康小勇 履带车辆磁流变半主动悬挂系统控制算法研究[期刊论文]-液压与气动 2006(3) 2.田晋跃.郜青华.禹宙.王永利 平面翻堆机转子高度调节系统[期刊论文]-农业工程学报 2008(10)
引用本文格式：曹树平.易孟林 重型越野车半主动油气悬架系统的设计[期刊论文]-液压与气动 2004(2)
G@@> 年第 G 期
液压与气动
HC
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重型越野车半主动油气悬架系统的设计
文献标识码： （G@@>） D 文章编号： C@@@->EFE @G-@@HC-@G " 系统工作原理 在该悬架系统中， 当载荷增加， 车架与车桥之间距 离缩短时， 油气弹簧的主活塞上移， 迫使工作液经比例 节流阀进入蓄能器， 使蓄能器气体容积减小， 氮气压力 增高。升高了的氮气压力通过工作液的传递变为作用 在主活塞上部的力， 当此力与外界载荷相等时， 活塞便 停止运动。于是， 车架与车桥的相对位置不再变化。当 载荷减小即推动活塞上移的作用力减小时， 工作液在高 压氮气的作用下经比例节流阀流回油气弹簧， 并推动主 活塞向下移动， 车架与车桥间距离变长， 直到氮气室内 压力通过工作液的传递使作用在主活塞上的力与外界 减小的载荷相等时， 主活塞才停止移动。汽车在行驶过 程中， 油气弹簧所受到的载荷是变化的， 因此主活塞便 相应地在油气弹簧中处于不同的位置。由于氮气充满 在密闭的气室内， 作用在活塞上的载荷小时， 气体弹簧 的刚度较小， 随着载荷的增加， 气体弹簧的刚度变大， 即 它有刚度特性。另外， 该油气弹簧又起液力减振器的作 用。工作液通过比例节流阀时， 消耗一部分能量， 以热 量的形式散发出去， 从而保证了振动的迅速衰减。 C）被动控制原理 在被动控制模式中， 比例阀的控制电流分为三级。
油气悬挂系统简介
大连理工大学
天道酬勤 自强不息
建模与设计的一般方法和步骤
数学模型的建立
★油气悬挂的刚度K
2 rP0V0r A2 rP0V0r A12 dF K r 1 r 1 （18） dx P0V0 A1 A2 P0V0 A1 A2 A2 x A1 x Mg Mg
数学模型的建立
（16）
★右蓄能器瞬时气体压力
VR VRS A1 x V1 V1R
★实际气体状态方程（也称之为BWR方程）：
r V 2 c1 2 e C0 2 bRT a a V （17） RT P B0 RT A0 2 V V T V3 V6 V 3T 2 公式（1）~（17）建立了双气室油气悬挂性能的复杂非线性数学模型。 整合数学模型，即可得出输出力和位移、输出力和速度的关系。并且可以推导出 悬挂系统刚度、阻尼力系数等影响悬挂性能的参数。
大连理工大学
半刚性 弹性
非独立
独立
被动 主动 半主动
天道酬勤 自强不息
油气悬挂的工作原理、分类及应用领域
工作原理： 以油液传替压力， 用惰性气体（通常 为氮气N2）作为弹 性介质 ，由蓄能器 （相当于气体弹簧） 和具有减振器功能 的悬挂缸组成 。
大连理工大学
天道酬勤 自强不息
油气悬挂的工作原理、分类及应用领域
V20 P2 V30 P3 V3 L P3 L Q2 A2 x El dt El dt Ecl dt
（8）
★左蓄能器气体状态方程：
PLV r L PLS V r LS
大连理工大学
油气悬挂系统简介
2
（2）
天道酬勤 自强不息
建模与设计的一般方法和步骤
数学模型的建立
★流过阻尼孔和单向阀的流量公式：
Q1 A 2 x
V20 P2 V30 P3 － （3） El dt El dt
★体积压缩公式：
V 2
V20 P2 E1
（4） （5） （6）
天道酬勤 自强不息
大连理工大学
油气悬挂的现状和发展趋势
国外油气悬挂技术的发展和产品的应用
★利勃海尔（LIEBHERR）公司的LTM系列全地面起
重机； ★美国特雷克斯(TEREX) ； ★意大利伯里尼的矿用自卸汽车； ★美国UET-A和UETE2万能工程履带牵引车； ★日本KATO的200t六轴汽车起重机； ★法国雪铁龙轿车等等。
PR P1 x （13） 2 sign A 2C d aR
★左蓄能器瞬时气体体积
VL VLS A2 x V2 V3 V3L （10）
★ I腔油液压缩性
Q3
2
V P 1 V 1 10 E1
★流经等效阻尼孔的流量 （11）
分类特点：
机构形式 优点 缺点
单气室
结构、油路简单，便于工 容易造成活塞和油缸 程实现 端部相撞击
双气室
独立式
迅速衰减振动，避免活塞 结构、油路复杂，制 与油缸端部相撞击 造方面必然增加困难
结构、油路简单 倾侧刚度相对小，车 辆转弯时车架的倾侧 角大 倾侧刚度相对大，稳 定性好
天道酬勤 自强不息
连通式
大连理工大学
天道酬勤 自强不息
建模与设计的一般方法和步骤
数学模型的建立
越野车油气悬架的建模与试验研究
越野车油气悬架的建模与试验研究佚名【摘要】With considerations of the piping losses, local losses and dynamic friction between piston stem and sealing, a nonlinear model for the hydro-pneumatic suspension of a off-road vehicle is built, with a simulation conducted to investigate the effects of the parameters of damping valves on the damping characteristics of hydro-pneumatic suspension. The results show that, when other parameters remain unchanged, different damping charac-teristics can be handily obtained by changing the valve cores with different flow angle. The simulation results basi-cally agree well with test data, verifying the correctness of hydro-pneumatic suspension model built.%在考虑沿程压力损失、局部压力损失和活塞杆与密封装置间的动摩擦等情况下，建立了某越野车用油气悬架非线性模型。
通过仿真，研究阻尼阀系的参数对油气悬架阻尼特性的影响。
结果表明，在其他参数不变的情况下，可通过更换具有不同锥角的阀芯，方便地获得不同的阻尼特性。
仿真结果与试验数据基本吻合，验证了所建油气悬架数学模型的正确性。
新型油气悬挂总成的设计
０ 一
调节缸下端弯管嘴和油气弹簧中部管接头相连 ， 调节
缸下 腔及 相连 管路 内充满油 液 ， 在战 车进 入水 中时 ， 通 过 车上 液压 泵将 调节 缸下 腔 内的油 液压人 油 气弹 簧浮 动 活塞 下 的环 形 腔 内 ， 动 活 塞 在 液压 作 用 下 克 服 气 浮
Hale Waihona Puke ２１ ０ 第 ９期 １年油气 弹簧 上部 端 盖 耳 片 上焊 接 有 直 角 管 接 头 ， 在
（） ２ ）
车体 要求 下蹲 时通 过此 接头 将油 气 弹簧 内 的氮 气排 人 调节 缸 中 ， 而 降 低 油 气 弹 簧 内 的 气 压 实 现 整 车 从
下蹲。
其中： Ｆ为作用 在 单 个 油 气 弹簧 上 的 载荷 ， ｐ 为 单 Ｎ；。 个油 气 弹 簧 内 的初 压 力 （ 塞 杆 自由状 态 ） ＭＰ ；ｏ 活 ， ａ Ｖ 为单 个 油气 弹簧 内的充 气初 容 积 （ 塞 杆 自由状 态 ） 活 ，
７ ３０ ） ２ ２０
摘
要： 该文 简要介 绍 了某新 型 油 气悬挂 总成 的设 计 ， 对 该 油 气 悬挂 总成 的使 用特 点 ， 常 规 油 气弹 针 在
簧 的结构 的基础 上 ， 进行 结 构改进 ， 而 实现 用户要 求 的承 载减 震 、 从 车体调 高和 下 水后 悬挂 自锁 的功 能 。该
刚 度 ， ／ Ｎ ｍｍ ；
和缸 筒 中部接 头 向油 气 弹 簧 内供 油 压 ， 在油 压 力 作 用
下将 浮 动活塞 向上推 动 ， 而实 现 车体进 入水 中后 ， 从 悬
挂 自锁 。
５ 调 节缸 的设计
经计算 有 ：
压气面积Ａ＝孚 ｘ ｍ ｍ ｄ
悬架系统设计汽车悬架系统设计
装配与涂装
按照工艺流程进行装配，采用 自动化涂装设备，确保产品外
观质量。
检测与试验
对成品进行全面的检测和试验 ，确保产品性能符合设计要求
。
关键工艺参数控制
热处理工艺参数
控制加热温度、保温时间和冷却速度等参数，确 保材料的力学性能和金相组织符合要求。
焊接工艺参数
选择合适的焊接方法和焊接参数，确保焊缝质量 和强度。
解决关键技术难题
在悬架系统设计过程中，攻克了多项关键技术难题，如非线性阻尼特性控制、多自由度振 动解耦等，为悬架系统的研发和应用提供了有力支持。
行业发展趋势预测
智能化悬架系统成为发展热点
随着智能驾驶技术的不断发展，智能化悬架系统将成为未来汽车悬架 系统的重要发展方向，实现与车辆控制系统的高度集成和协同工作。
验证与测试
通过实车试验或台架试验等方式，验证优化后的悬架系统的性能和可 靠性，确保满足设计要求。
05 悬架系统制造工艺与质量 控制
制造工艺流程规划
01
02
03
04
原材料选择与检验
选用高强度、轻量化的材料， 并进行严格的入厂检验，确保
原材料质量。
零部件加工
采用先进的数控机床和加工工 艺，确保零部件的尺寸精度和
稳定性分析
研究车辆和悬架系统在受到外部扰动时的稳定性，包括侧倾稳定 性、俯仰稳定性和横摆稳定性等。
仿真模拟与优化设计
仿真模拟
利用计算机仿真软件，对悬架系统进行动力学仿真模拟，分析系统 的运动学和力学特性，以及车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。
优化设计
根据仿真结果和实际需求，对悬架系统的结构参数、刚度和阻尼等 进行优化设计，提高车辆的行驶性能和舒适性。
(仅供参考)柴油轿车动力总成悬置系统优化设计
1. 动力总成悬置系统的设计原则及流程
动力总成悬置系统的主要作用为隔离动力总成振动向车身及车厢内部的传递，尤其是控制 发动机怠速工况下的低频抖动，并隔离发动机的高速运转时引起的车室内部的高频噪声;支承发 动机的重量，控制动力总成的相对运动和位移，克服和平衡因最大扭矩输出或紧急制动产生的 反作用力和惯性力;避免与整车其他部件发生干涉，保证动力总成工作安全可靠等。悬置系统完 整的设计方案如图 1 所示。动力总成悬置系统在设计上受到了许多约束条件的限制和制约，在 设计时应结合具体实际情况。综合考虑，既要满足自身的性能和功能要求，也要满足整车性能 对动力总成悬置系统设计提出的要求。
2. 动力总成悬置系统优化设计
2.1 项目介绍 先进柴油轿车开发项目，轿车使用广西玉林柴油机厂生产的 1.8L 型号为 YC4W110-40 的
直列四缸水冷四冲程柴油机，发动机与车架之间通过悬置支承连接。由于是由汽油机改为柴油 机，质量和转动惯量发生了改变，针对悬置而言，在不改变其安装位置和安装角度的情况下， 原始悬置系统导致该轿车振动过大，影响舒适性，同时易造成发动机与其它机械构件发生较大 运动干涉而失效，为改善乘坐舒适性，有必要对悬置系统进行重新匹配优化设计。 2.2 动力总成悬置系统的频率布置
3）振动传递率和支承处动反力最小 悬置系统应该尽量降低振动传递率的大小，这样才能彻底或最大限度地隔离发动机的振 动。在发动机的整个工作频率区内，都应将振动传递率保持在一个很低的水平。因为振动传递 率的大小反映了整个系统的隔振水平。考虑到作用在悬置的力与悬置元件的使用寿命有关，因 此，还应减少悬置处动反力的大小。 除此之外，在设计动力总成悬置系统时还得考虑发动机的运动空间、车架结构、最小离地 间隙等因素。 1.2 设计流程 一般的悬置设计包括以下过程：
油气悬挂毕设说明书
毕业设计说明书基于AMESim 的油气悬挂模型建立及分析 学生姓名： 学号：学 院：专 业：指导教师：黎广水 1201014144 机械与动力工程学院车辆工程李晓杰2016年 6 月基于AMESim的油气悬挂模型建立及分析摘要随着经济和技术的发展，基础设施技术含量越来越高，对于矿用机械和矿用车辆，改善其性能的重要技术手段就是优化悬挂控制策略和优化悬挂参数，矿用车长时间运行且在恶劣环境中作业，那么油气悬挂需要更稳定和更可靠的性能，为了降低成本，缩短开发周期，合理地设计和模拟其性能显得非常重要，因此对油气悬挂的研究有重要的意义。
了解和对比各种油气悬挂的特点，选外置气室油气分隔式悬挂作为研究对象，分析其结构、特点和原理，假设温度、气体可变系数、油液密度等为常量，建立油气悬挂数学模型，并利用AMESim软件建立相应的油气悬挂模型，进行模拟仿真，分析系统模型中对车身位移特性、加速度特性有影响的变量，变量有油缸内径、活塞杆直径、蓄能器初始压力、蓄能器初始体积、阻尼孔直径等，改变这些变量数值，仿真分析其对这些特性的影响。
通过分析不同参数对悬挂刚度、悬挂阻尼影响，总结其规律，提出优化设计悬挂参数数值的方案。
关键词：AMESim，油气悬挂，悬挂刚度，悬挂阻尼Analysis for Hydro-pneumatic Suspension based on AMESimAbstractWith the development of economy and technology, infrastructure, more and more high technology , to mine machinery and mine car, improve its important technical means is to optimize the performance of suspension control strategies and optimization of suspension parameters, mine car is running for a long time and operation in the bad environment, so the hydraulic pneumatic suspension needs more stable and reliable performance, in order to reduce costs, shorten the development cycle, a reasonable design and simulated its performance that is very important, so the study of hydraulic pneumatic suspension has an important significance.To understand and compare the characteristics of various hydraulic pneumatic suspension, choosing the outer chamber separation of hydraulic pneumatic suspension as the research object, analyses its structure, characteristics and principles, assumptions, such as temperature, the density of the oil, gas, variable coefficient are constant, the mathematical model of the hydraulic pneumatic suspension and corresponding oil and gas suspension model is established by using AMESim software, carries on the simulation and analysis system model of displacement and acceleration characteristics for the bodies of influential variables, variables have cylinder bore and piston rod diameter of initial pressure and the accumulator volume and accumulator, damping hole diameter, etc., then changing the variable values, tosimulated and analyse the effects on these features.Through the analysis of different parameters on the suspension stiffness, suspension damping, summarizing its law and putting forward the optimization design of suspension parameters of numerical solution.Key words:AMESim,Hydro-pneumatic Suspension, Suspension stiffness,Suspension damping目录1 绪论 (1)1.1 研究背景和意义 (1)1.2 油气悬挂的概述 (2)1.3 油气悬挂的分类 (2)1.4 油气悬挂的特点 (4)1.5 仿真软件的概述 (6)1.6 国内外研究现状 (6)1.6.1 国外研究现状 (6)1.6.2 国内研究现状 (7)2 油气悬挂结构和原理 (8)2.1 悬挂油缸的结构和原理 (8)2.2 蓄能器的结构和原理 (10)2.3 本文研究的内容 (12)3 油气悬挂的数学模型 (13)3.1 油气悬挂的分析 (13)3.2 油气悬挂的计算 (14)3.2.1 刚性特性分析 (14)3.2.2 阻尼特性计算 (16)4 油气悬挂的仿真 (18)4.1 AMESim模型建立步骤 (18)4.2 油气悬挂子模型选择 (20)4.3 油气悬挂AMESim模型 (25)4.4 油气悬挂仿真和特性分析 (26)5 结论 (31)参考文献 (32)致谢 (35)1 绪论1.1 研究背景和意义悬挂分为被动悬挂、半主动悬挂、主动悬挂，由于研究的对象是油气悬挂，选用研究的车型是矿用车型。
悬架系统匹配设计
悬架系统匹配设计一、悬架系统概述悬架是现代汽车上重要总成之一，它把车架与车轴弹性地连接起来。
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，并且缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车平顺地行驶。
悬架主要由弹性元件、导向机构和减振器组成（在有些悬架中还有缓冲块和横向稳定杆）。
弹性元件用来传递垂直力，并缓和由不平路面引起的冲击和振动，其种类有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧、油气弹簧及橡胶弹簧等。
由于钢板弹簧在悬架中可兼作导向机构用，可使悬架结构简化，且保养维修方便、制造成本低，所以货车悬架中一般都采用钢板弹簧作为弹性元件。
钢板弹簧是汽车悬架中作为汽车当中应用最广泛的弹性元件，它是由若干等宽但不等长的合金弹簧片组成的一根近似等强度的弹性梁，钢板的弹簧的第一片一般是主片，其两端弯成卷耳内装青铜、粉沫治金组成的衬套，以便用弹簧销与固定在车架的支架或吊耳作铰接连接。
钢板弹簧一般用U型螺栓固定在车桥上。
中心螺栓用以连接各片弹簧片，并保证装配时各片的相对位置。
中心螺栓距两卷耳的距离可相等也可以不等。
主片卷耳受力最严重，是薄弱处，为改善主片卷耳的受力情况，常将第二片末端也弯成卷耳，包在主片的外面（也称包耳）。
有些悬架中的钢板弹簧两端不做成卷耳，而采用其它的支承方式（比如滑块式）。
连接各构件，除了中心螺栓以外，还有若干个弹簧夹，其主要作用是当钢板弹簧反向变形时，使各片不致于相互分开，以免主片单独承载，此处，为了防止各处横向错动。
弹簧夹用铆钉铆接在下之相连的最下边弹簧的端部，弹簧的夹的两边用螺栓连接，在螺栓上有套管顶住弹簧片的两边，以免将弹簧片夹得过紧。
中螺栓套管和弹簧片之间有一定的间隙（不少于（1.5mm）。
以保证弹簧变形可以相互滑移。
钢板弹簧在载荷作用下变形时，各片有相对滑移而产生摩擦，可以促进车架的振动的衰退。
但各片的干摩擦，将使车轮所受的冲击在很大程度上传给车架，即降低了悬架的缓和冲击能力,并使弹簧片加速磨损，这是相当不利的，为了减少弹簧片之间的摩擦，在装组合钢板弹簧时，各片间需涂上石墨润滑脂，并应定期的保养。
燃油车底盘悬挂系统的设计与优化
燃油车底盘悬挂系统的设计与优化随着汽车行业的迅速发展，环境保护意识的增强，燃油车底盘悬挂系统的设计与优化成为挑战。
本文将探讨燃油车底盘悬挂系统的重要性，并介绍了现有的设计与优化方法。
一、简介燃油车底盘悬挂系统是汽车底盘的一个重要组成部分，主要用于支撑和缓冲车辆在行驶过程中产生的冲击力和振动。
良好的底盘悬挂系统设计和优化可以提高汽车的行驶安全性、舒适性和稳定性。
二、设计要求1. 载重能力：底盘悬挂系统需要能够承受车辆和乘客的重量，确保在不同路况下的行驶稳定性。
2. 静态越野能力：底盘悬挂系统需要具备足够的通过路面凹凸不平的能力，确保在山区、乡村等艰难的路况下行驶的平稳性。
3. 动态越野能力：底盘悬挂系统需要能够适应高速行驶、急转弯等动态条件下的车辆稳定性。
同时，还需兼顾舒适性，减少车辆底盘和车身的震动。
三、现有设计与优化方法1. 悬挂系统结构设计：目前常见的悬挂系统结构包括独立悬挂、扭力梁悬挂、多连杆悬挂等。
不同结构适用于不同的车型和用途。
设计时需要根据车辆的特点和需求，选择最适合的悬挂结构。
2. 悬挂系统材料选择：悬挂系统的材料选择直接影响到底盘的刚度、耐久性和重量。
通常使用的材料包括钢材、铝合金和复合材料等。
具体选择应根据材料的力学性能、成本和制造工艺等因素进行权衡。
3. 悬挂系统参数优化：优化悬挂系统参数可以提高底盘的性能。
例如，通过调整弹簧劲度、减振器阻尼等参数，可以改善底盘的悬挂刚度和减震效果。
常用的优化方法包括有限元分析、试验验证和仿真模拟等。
四、未来发展趋势1. 轻量化设计：随着环境保护意识的增强，底盘悬挂系统将趋向于轻量化设计，采用更先进的材料和制造工艺，以降低车辆的整体重量。
2. 智能化技术：底盘悬挂系统将与车辆的电子控制系统结合，实现自适应调节、主动悬挂控制等功能，提高车辆的操控性和安全性。
3. 环境友好型设计：未来的底盘悬挂系统将更加注重节能减排，采用新型的能量回收技术和绿色材料，减少对环境的负面影响。
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目录一、绪论 (5)1.1概述 (5)1.2油气悬架特性 (6)1.3国内外研究现况 (7)1.4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 (10)2.1系统分类 (10)2.2单气室油气弹簧 (10)2.3双气室油气弹簧 (12)2.4两级压力气室油气弹簧 (12)三、油气悬架系统建模 (13)3.1概述 (13)3.2单气室油气弹簧非线性模型 (13)3.2.1单气室油气悬架物理模型的建立 (13)3.2.2单气室油气悬架数学模型的建立 (14)3.2.3单气室油气悬架参数的确定 (21)3.3双气室油气弹簧非线性模型 (22)3.3.1双气室油气悬架物理模型的建立 (23)3.3.2双气室油气悬架数学模型的建立 (24)3.3.3双气室油气悬架参数的确定 (26)四、油气悬架系统特性分析 (30)4.1概述 (30)4.2非线性特性影响因素 (30)4.3刚度特性 (31)4.3.1 油气悬架刚度特性公式推导 (31)4.4阻尼特性 (32)4.4.1 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 (35)5.1设计背景说明 (35)5.2设计内容及构成 (35)5.3附图说明 (36)5.4具体工作过程 (41)六、总结 (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 design 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 connection 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 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 out 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 based 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 accurate 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。
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。