汽车空气悬架试验系统方案设计[毕业论文+CAD图纸]

汽车毕业设计论文：汽车空气悬架试验系统方案设计含论文，CAD图纸6张，开题报告，任务书

汽车空气悬架试验系统方案设计[毕业论文+CAD图纸]

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 1
第一章 绪论 2
1.1空气悬架结构与分类 2
1.2空气弹簧悬架国内外发展历史和现状 3
1.3本论文研究的目的、内容和意义 4
第二章 汽车振动的简化及分析 5
2.1振动的简化 5
2.2车身与车轮双质量系统的振动分析 6
第三章 空气悬架系统元件概述 9
3.1空气弹簧 9
3.1.1空气弹簧特性 10
3.1.2空气弹簧特性试验 12
3.2减振器 14
3.3高度控制阀 15
第四章 控制方式 18
4.1最优控制方法 18
4.2自适应控制方法 18
4.3模糊控制和神经网络控制方法 19
第五章 信号采集、控制元件的选择 20
5.1试验台信号采集、控制方案设计 20
5.2元件选择 20
5.3信号采集装置的布置及刚度、高度调节 22
第六章 机械元件的设计、校核 23
6.1空气弹簧设计计算 23
6.1.1空气弹簧刚度计算 23
6.1.2附加空气室设计 24
6.2减振器选择与计算 24
6.3轮胎当量螺旋弹簧的设计、校核 25
6.4 减振器螺栓的校核 26
6.5 立柱的设计 26
6.6 簧上、簧下质量的确定 27
6.6.1簧上质量的确定 27
6.6.2簧下质量的确定 28
结 论 29
致 谢 30
参考文献 31
附 录

前 言

汽车空气悬架近几年开始发展迅猛，在空气悬架中，空气弹簧是主要的弹性元件，它代替了传统悬架中的螺旋弹簧，是一种新型的弹性元件，它的刚度可根据具体情况灵活改变，使乘坐舒适性大大提高。不仅如此，配合其特有的高度控制阀，它还可以自动调整车辆高度，增加高速时的行车安全性。与传统汽车悬架相比，空气悬架有许多性能优点是传统悬架无法与之匹敌。

本论文首先在熟悉空气悬架各零部件的工作原理和结构的基础上，主要根据学校实验室现有的一个四分之一模拟悬架机械装置，针对空气悬架试验台系统的要求对上述四分之一模拟悬架机械装置进行改进和优化，然后对空气悬架总成中的重要零部件进行型号选择和论证，确定整个试验台的功用和结构布局，以方便后期试验台的制造

第一章 绪论

1.1空气悬架结构与分类

悬架是现代汽车的重要总成之一，它是车架(或车身)与车轴(或车轮)弹性地连接机构的总称。其主要任务是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，缓和路面传给车身的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。空气悬架，顾名思义，就是以空气弹簧为弹性元件，利用气体的可压缩性起弹性作用的。压缩气体的气压能够随载荷和道路条件变化而进行自动调节，不论满载还是空载，整车高度不会变化，可以大大提高乘坐的舒适性。其总成由两部分组成：第一部分主要为结构件，包括空气弹簧、减振器、横向稳定杆及各种安装支架等；第二部分为气路和控制系统，包括空气压缩机、储气筒、空气滤清器、干燥器、限压阀、安全阀、高度控制阀组件、管路、密封件等。如图1.1和

1.2所示为某客车空气悬架的前悬和后悬

图1.1前悬 图1.2后悬

空气悬架按具体结构可分为以下三种：全长钢板弹簧并用式空气悬架、钢板弹簧后端式空气悬架、平行杆式空气悬架，分别如图1.3，图1.4、图1.5所示。

图1.3全长钢板弹簧并用式 图1.4钢板弹簧后端式 图1.5平行杆式

空气悬架还可按进气的控制方式分为机械控制式和电子控制式两种。

空气悬架因为空气弹簧具有非线性刚度特性，因此可以得到较低的固有振动频率，保证了汽车良好的行驶平顺性；而且空气悬架质量轻、弹簧刚度低，可以提高轮胎的附着能力，缩短制动距离，提高了整车的操纵稳定性；相对板簧结构而言，空气悬架车体平稳，从空载到满载的整个范围内都能有效隔断路面传递的振动，具有防震、防噪声等功能；但空气弹簧结构复杂，制造成本高；空气弹簧尺寸大，布置困难；密封环节多，密封困难。

1.2空气弹簧悬架国内外发展历史和现状

空气弹簧诞生于十九世纪中期，早期用于机械设备的隔振。1947年，美国首先在普尔曼车上使用空气弹簧，到1964年，美国生产的25种公共汽车中，有23种使用了空气弹簧悬架。美国的通用汽车公司在1958年就生产了装有空气弹簧悬架的牵引车。1961年，德国开始在大多数公共汽车上使用空气弹簧，到1964年，德国生产的55种大中型客车中，有38种使用了空气弹簧悬架。此后意大利、英国、法国及日本等国家相继对空气弹簧作了大量的研究工作。目前，空气弹簧悬架在国外豪华汽车上已经被广泛采用，在高速客车和豪华城市客车上的使用率已达到100%，在中、重型货车以及挂车上也超过80%，如美国的Ford，德国的Benz、Man、Neoplan，瑞典的Volvo，法国的雷诺，日本的尼桑、日野、五十铃、三菱等。同时部分高级轿车上也有选装空气弹簧悬架的，如美国的林肯，德国的Benz300SE和Benz600等。