乘用车用空气弹簧设计

发布时间：2017-12-24 06:06

本文关键词：乘用车用空气弹簧设计　出处：《吉林大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：搭载空气弹簧的半主动悬架技术从诞生以来,伴随着汽车电子、测量与控制控技术、材料成型、机械加工等先进技术的迅速发展,使空气弹簧设计与控制技术日趋成熟。在半主动悬架系统的开发过程中,空气弹簧的开发设计工作占有重要的位置,本文主从空气弹簧的刚度设计入手,详细介绍了空气弹簧刚度设计与匹配过程,并对空气弹簧的结构设计和系统设计进行了描述,展示了空气弹簧零件测试过程,完成了针对空气悬架所进行的操稳和平顺性测试,完整的阐述了空气弹簧系统匹配开发的过程。文章构成如下:悬架的基本功用是对车体运动的科学控制,包括对垂向运动、侧倾运动、俯仰运动等车体运动状态的控制,以三个方向的运动为基础,从而产生整车力分配和响应速率相关参数等技术指标项目,进而将整车性能进行不同角度的描述和评价。基于此点,进行空气弹簧结构的设计。并搭建动力学模型,对刚度匹配的合理性进行论述。对于单只密闭的空气弹簧,由气体特性决定空气弹簧的刚度是可变的。当作用在空气弹簧上的载荷增大时,容器内的定量气体受压缩,气压升高,弹簧刚度增大;当作用在空气弹簧上的载荷减小时,容器内的定量气体体积增大,气压降低,弹簧刚度减小。由此基本特征,考虑空气弹簧体积、压力、变刚度要求等条件,可以根据刚度需求,设计合理的空气弹簧形状,获得空气弹簧有效容积变化率,获得设计目标刚度。应用有限元计算的方式对设计阶段的空气弹簧刚度进行校核的过程,验证了空气弹簧结构设计的可行性。空气弹簧系统由空气弹簧、气路结构元件、高度传感器、控制单元(ECU)构成,对车辆进行高度时时控制,控制车辆悬架刚度,并实现车辆工作模式的变换。高度调节是空气弹簧系统最重要的功能,要求无论何种载荷条件,自动保持车辆高度始终处于设置位置。高度调节过程中根据高度传感器信号值计算空气弹簧充气量,从而对弹簧进行系统充/放气调整整车高度。车辆在驻车及行驶状态下,除转弯过程中禁止空气悬架进行高度调节外,均可进行车辆高度调节。完成空气弹簧系统设计工作,给出了清晰的空气弹簧控制系统构成和工作逻辑设计内容,对空气弹簧的高度控制、转弯抗侧倾控制和俯仰控制进行了详细描述。整车目标确立及分解的过程中引入主观评价、客观测试和调校匹配环节,对整车性能进行分解。开发过程中通过主观评价,应用专业的驾驶人员从加速性能、制动、转向、直线行驶、行驶舒适性等方面,对车辆进行系统细致的评价总结出整车性能的优缺点,并结合客观测试和仿真计算的结果,对相关的性能影响结构件进行调校。本文通过此工作确立空气弹簧开发过程对应的测试验证大纲,并赋予实践。完成了空气弹簧零件的动/静刚度测试,完成对标车、标杆车、目标车的整车偏频测试、平顺性测试和操纵稳定性测试,并对测试结果进行分析。为后续工程师测试验证工作提供有效参考。针对乘用车,半主动悬架空气弹簧的性能及可靠性测试标准尚无,对应于配置半主动悬架系统的整车性能的测试,在空气弹簧与整车特性指标匹配过程中,引入了主观评价的方法,阐述了客观测试项,表达出主客观一致性的要求。但是,在整车开发过程中如何通过整车开发目标与零件指标分解充分体现,尚需要在工作中继续探讨。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.334.2

【参考文献】