越野车油气悬架系统及其密封的设计毕业设计论文正文

越野车油气悬架系统及其密封的设计毕业设计论文

第一章绪论

1.1 课题研究的目的和意义

越野车辆是指可在非人工铺设道路上行驶的移动机械，其越野性能是越野车辆机动性的一个重要指标，是指车辆在公路之外条件下继续行驶的能力，即车辆在复杂路面上的通过性。当今，世界上针对复杂奇异地形环境下的各类越野车辆层出不穷，以美国、俄罗斯、法国和日本为首的各科技大国己经研制出许多种适应于复杂奇异三维地形的行驶机构，有的已经实际应用在军用方面。但是，在以往的研究中，考虑具有结构化的运动环境和地形相对平坦的情形较多，地形因素对越野车辆通过性能的影响相对较小，研究者关注的重点在于如何改善越野车辆本身性能因素。随着越野车辆应用领域的扩展，比如安全与搜救车野外作业车、轻型装甲车、轻型越野车、无人驾驶侦察车、导弹发射车、高机动战术车、全地形越野车等，其所处的环境可能是一个未知或不完全可知的危险环境，既有岩石，又有坑洼，而且也可能是松软地形、崎岖不平地形，地质条件复杂。在这种非结构化环境下移动时，环境地形的复杂性给越野车辆的通过性能带来很大影响，致使其可能发生滑移、倾翻等状况，甚至无法正常通过，贻误战机。

悬架系统作为汽车的重要组成部分，在设计、使用时有着非常重要的作用。悬架系统应具有承受车身重量;承受并缓和车辆必要的离地间隙等功能。传统汽车上使用的是由弹簧和阻尼组成的被动悬架。由于其结构简单、性能可靠，成本低且不需附加能量，因此使用广泛。但被动悬架的系统特性如弹簧刚度、阻尼系数都是不可调的，不能适应各种道路;而且其只能是在满足主要性能要求的基础上牺牲次要性能来适应不同的使用要求，不能同时获得较好的乘坐舒适性和操纵稳定性，特别是对于需要经常在野外作业的特种车辆，被动悬架的有限行程及被动适应地面的能力在一定程度上限制了车辆的通过性，影响了车辆的越野性能。因此，世界各国从上世纪50年代开始了主动、半主动悬架的研究。其中主动悬架最早由美国通用汽车公司Federspiel-Labrose教授在1955年提出的。直到20世纪50年代，世界各大著名的汽车公司和生产厂家才竞相研制开发这种悬架系统。TOYOTA、LOTUS、VOVOL、Benz 等在汽车上均进行了较为成功的试验。结果表明，装有主动悬架的汽车，即使在崎岖不平的路面高速行驶时，车身同样非常平稳，轮胎的噪音小，转向和制动时车身保持水平，乘坐非常舒服[70]。随着液压技术的发展，特别是其在工程车辆底盘上的成功应用，油气或液压主动悬架正逐渐受到各国研究人员的重视。1955年，法国Citroen汽车公司就研制出一种液压空气悬架系统，可以使汽车具有良好的行驶平顺性，但由于其制造工艺复杂，未能普及。1982年，美国LOTUS汽车公司研制出有源液压主动悬架系统，瑞典VOVOL汽车公司对LOTUS 主动悬架系统进行了实验。1989年，TOYOTA在Cehca车型上装置了准主动油气悬架系统。1990年，日本NISSAN汽车公司在InfiniteQ45轿车上也装备了液压主动悬架。采用液压主动悬架系统的最显著特点是:减震效果明显;根据路面变化，自动调整车身:根据不同需要升高或降低车架高度，以增强车辆的通过能力和行驶性能。进入90年代，随着电液比例控制技术的发展及各种主动控制算法的不断出现等，世界各国相继研制出了各种液压主动悬架。1993年，英国LOTUS公司对HMMWV越野车悬架系统进行了改装。该主动悬架系统采用的是

液压作动器。同时加利福尼亚大学在HMMWV越野车上也试验了采用预测控制方式的液压式主动悬架。1995年，加拿大防务研发院(DRDC-suffield)应加拿大军方要求为ILTIS越野车研制了计算机控制的全液压主动悬架系统，样车评价试验由皇家军事学院完成。该主动悬架使用了4个MOOG-LOTUS伺服控制液压作动器替代原车辆的减振器，其越障速度明显提高。2000年，英国防务评估研究机构和Horstman公司共同研制了一套实用的可控液压主动悬架系统。2002年，普利托利亚大学设计了一种具有2级阻尼和2级弹簧的液压气动元件，并改装了一台LandRove:防卫者越野车等。由于种种原因，我国的汽车绝大部分采用被动悬架。在液压主动悬架的研究方面起步较晚，与国外的差距大。进入21世纪后，一些高校才正式对液压主动悬架陆续展开研究工作。

液压悬架之所以越来越受到重视，主要是由于电液控制系统中的液压元件具有比功率大，可以构成体积小、重量轻、响应速度快的大功率控制单元;液压控制系统的负载刚性大，精度高;系统可以安全并快速地实现频繁的带负载起动和制动，进行正、反向直线或回转运动和动力控制;且由于使用不可压缩的油液，故其响应的灵敏度较吉林大学博士学位论文高等优点。并且随着时代的发展，人类对探知野外自然环境的渴求及对高机动化作战部队的要求越来越高，液压主动悬架必然会成为悬架系统的发展趋势。

有液压的悬架，就存在密封的问题，液压主动悬架的发展，必然存在其密封技术的相应发展。密封技术的发展，也推动液压主动悬架的发展。所以本项目有广泛的应用前景。

1.2 油气悬架概述

1.2.1 油气悬架的分类

油气悬架有多种形式。

按单缸蓄能器形式，分为成单气室、双气室、两级气压式等；按车桥各悬架缸是否相连可分为独立式和连通式；按车辆行驶过程中悬架控制是否需要外部能量输人分为被动油气悬架、半主动悬架和主动悬架。

按整体结构型式，工程车辆上采用的油气悬架系统主要有独立式和互联式两种，如图1所示。互联式油气悬架各悬架缸的油液通过液压软管相连，气腔气体压强基本不变，能够自动平衡各车桥的轴荷，这种形式油气悬架系统常用于汽车起重机，而自卸汽车则较多采用独立式油气悬架。

按油气是否分隔，油气悬架分为油气分隔式和油气不分隔式（或称之油气混合式），而油气分隔式又分为活塞隔离式和气囊隔离式。由于隔离式蓄能器具有防止油液乳化、便于充气、易于控制充气压力等特点，得到较为广泛的应用。同时，活塞式蓄能器一般与悬架缸固定连接在一起，存在结构复杂、体积大、安装空间较大等缺点：而皮囊式蓄能器既可做成与悬架缸固定连接的方式，也可使用液压软管或钢管分开连接，具有较大的灵活性，使用更为广泛。