大型客车空气悬架机构建模与分析概要

河北工业大学

毕业论文

作者：卢磊学号：100326

学院：机械工程学院

系(专业)：车辆工程专业

题目：大型客车空气悬架机构建模与分析

指导者：石维佳教授

评阅者：

年月日

目录

1绪论 (6)

1.1 国内外空气弹簧的发展状况及发展趋势 (6)

1.1.2国内空气弹簧的发展历程[1] (7)

1.2 CATIA软件及ANSYS等分析软件概述 (8)

1.3本次课题的研究意义与目的 (10)

本章小结 (11)

2 空气悬架的介绍 (12)

2.1 空气悬架的基本结构形式 (12)

2.2 空气悬架的结构介绍 (13)

2. 3导向机构的匹配设计 (19)

2.4空气弹簧的选择 (23)

2.5减震器的选择 (26)

2.6横向稳定杆的选择 (27)

2.7高度阀的选择[2] (28)

3 JBR1200J型后空气悬架部件及整车分析 (31)

3.1 JBR1200J的整车分析和性能计算 (31)

4 JBR1200J空气悬架的建模 (36)

4.1建立仿真分析模型——零部件的建立 (36)

4.2 建立仿真分析模型——整体装配 (39)

5 JBR1200J型后空气悬架部分零部件有限元分析 (42)

5.1 均衡梁有限元分析 (42)

5.2 驱动桥的分析 (47)

用同样的方法对驱动桥进行网格划分。 (47)

5.3 V型推力杆支座 (48)

5.5对上V形推力杆进行分析 (51)

5.6对下V形推力杆进行分析 (56)

5.7对减震器支架进行分析 (59)

5.8 下推力杆支座架 (63)

5.9 本章小结 (68)

结论 (69)

参考文献： (71)

致谢 (73)

1绪论

空气悬架诞生于19世纪中期，真正的广泛应用大概在一个多世纪以后，随着科学技术的飞速发展，经过仅仅几十年的时间，空气悬架从不成熟的技术迅速发展，并且广泛应用于汽车行业，提高改善了汽车的很多性能，极大的满足了人们对汽车各项性能的要求。

1.1 国内外空气弹簧的发展状况及发展趋势

1.1.1国外空气弹簧发展历程

国外的空气弹簧诞生于19世纪50年代，早在1874年就有数据记载空气弹簧，并且同年在创刊号为《美国科学》（美国）的上提出了“ride on air"的概念，从此空气弹簧便进入了人们的生活。

一、在空气弹簧诞生后，由于空气弹簧的性能还存在很多的缺陷，为此人们主要对空气弹簧的气密性、使用次数等性能上进行了研究，空气弹簧的最早应用专利出现在1901年，主要是被用作为有轨电车悬架的减振元件;1910年Geode Bancroft获得了将空气弹簧应用在汽车悬架上的专利;而第一个装有空气弹簧的空气弹簧理论方面的研究首先是从Be1lBenjanin开始的，他的主要贡献就是提出了空气弹簧有效面积的概念。而对于空气弹簧的垂直特性的试验是在1970年J R Evans等人作的并且建了立空气弹簧垂直动态特性模型。空气弹簧的侧向特性试验是在1994年完成的，主要对空气弹簧做了在大频率和幅值情况下，不同载荷的情况下，测量了空气弹簧侧向力和变形，并且还输入正弦波和锯齿波来观察空气弹簧侧向特性对速度的相应。在空气悬架系统中，空气弹簧刚度系数的连续变化主要是通过附加气室和连接管路的方法来来实现的，管道和气室对弹簧特性变化的影响主要是Katsuya Yoyofuku等人通过研究振动频率和弹簧反应来

确定的。从上世纪末以来，空气弹簧系统的仿真模拟研究又成为了热点，Giuseppe Quagli TheoM ellex Takuya Yuasa和A1fHmeyer等人利用有限元的方法对空气弹簧进行了一系列模拟研究，并且得到了很多重要结论。

1.1.2国内空气弹簧的发展历程[1]

我国空气弹簧的发展比较晚其研究大约始于1957年，并且当时仅仅局限于车辆用空气弹簧的研究，我国的第一名汽车专业的中国工程院院士郭孔辉院士曾经对空气弹簧进行过一些研究，并且取得了一些成果和经验。直到上世纪的80年代初长春一汽研究所再次对空气弹簧悬架投入了研究，并为国内几家汽车厂家设计了相应的空气悬架。目前，国内空气弹簧由于受到种种原因的影响，至今还未能普遍推广应用。

1.1.3、空气悬架的发展现状和展望[1]

a、发展现状

2000年曾做过统计，在重型载货车上空气悬架的占有率是81%，比1988年增长了50 %，预测到2003年占有率将达到85%;而对于空气弹簧再挂车上的应用基本上为70%，基本和欧洲持平。但是小货车上的应用确实很少，只有2%左右，但是其增长的速度确实很快。由于大型的豪华客车类的投资比较多资金比较充足，所以应用的技术也就比较先进，从而空气悬架的应用就比较广泛。截止到二十世纪六十年代，在德国生产的五十多种大中型客车中有三十多种应用了空气悬架。当前在国外空气悬架应用到轿车上的步伐也已经开始了，如Benz300SE 和Benz600。我国虽然从50年代就开始了对空气悬架的研究工作，但由于设计及制造等复杂因素的影响，一直未能得到推广的应用。近年来，随着汽车技术的发展及国外空气悬架的引进，小部分国产高级旅游车开始采用国外购置的空气悬架，如沈阳飞机汽车制造厂、北方汽车制造厂、厦门金龙联合汽车公司、亚星客车集团公司、丹东汽车制造厂等生产的客车。

b、发展趋势

随着我国高速公路、公路运输事业的飞速的发展，人们对汽车的操稳性、舒适性和安全性的要求也越来越高了，而空气悬架的优良的性能恰好满足这种性能，所以空气悬架必将得到非常的广泛应用。并且由于人们对汽车对路面的破坏的机理研究越来越深入，和我国的政府对高速公路保养越来越提到了日程上，对于重型汽车空气悬架也将应用上。

目前，随着科学技术的广泛应用，先进的科学技术越来越多的应用到了汽车上，使汽车的控制实现了一定的智能化，智能式的空气悬架是未来空气悬架发展的必然趋势。

1.2 CATIA软件及ANSYS等分析软件概述

在本次课题中，空气悬架的建模与分析将要用到国内外知名的一些软件，如