油气悬挂毕设开题报告

1、 中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名： 黎广水学 号：1201014144学 院：机械与动力工程学院专 业：车辆工程设计(论文)题目：基于AmeSim的油气悬挂模型建立及分析指导教师:李晓杰 2016 年 3 月 23 日 毕业设计开题报告 姓名 院系 专业 班级 学号 黎广水机械与动力工程学院 车辆工程120101411201014144 题目基于Amesim的油气悬挂模型建立及分析1、 研究背景和国内外现状被动悬挂的系统特性如弹簧刚度、阻尼系数是不可调的，不能适应各种道路，而且其只能在满足主要性能上牺牲次要性能来适应不同要求，不能同时获得较好的乘坐舒适性和操作稳定性，特别对于在野

2、外作业的车辆。被动悬挂的有限行程及被动适应地面的能力一定程度上限制了车辆的通过性。上世纪50年代开始半主动、主动悬挂的研究，主动悬挂最早由美国通用汽车公司Federspiel-Labrose教授在1955年提出，之后世界各大汽车公司竞相研发这种系统，像TOYOTA、VOVOL、BENZ等汽车大厂均进行了较为成功的试验。实验表明，主动悬挂在崎岖道路上高速行驶时车身也非常平稳，轮胎噪音也小，转向和制动时车身保持水平，乘坐舒服。随着液压技术的发展，液压主动悬挂的研发受到重视，1955年法国Citroen汽车公司研制出了一种液压空气悬挂，由于其制造工艺复杂、制造成本过高未能普及。1982年LOTUS（

3、莲花牌）汽车公司研发出有源液压主动悬挂，VOVOL公司对这种悬挂进行了实验；1989年TOYOTA在cehca车上装置了准主动油气悬挂系统；1990年，NISSIAN汽车公司在infinite（英菲尼迪）Q45轿车上装备了液压主动悬挂。采用液压主动悬挂系统的显著特特点：减震效果明显，根据各种道路的变化，主动调整车身，根据不同需要升高或降低车架高度，以增强车辆的通过性能和操作性能。1进入90年代，电液比例控制技术发展及各种主动控制算法不断出现，出现了如预测控制方式的液压主动悬挂、计算机控制系统的全液压主动悬挂等等。汽车主动悬挂控制的研究成果很多 主要在：1） 各国学者和工程人员在解决主动悬挂系统

4、的控制问题 , 以及使主动悬挂系统走向工程应用等方面作了大量的卓 有成效的工作. 由于他们的不懈努力 , 各种不同结构 、不同控 制算法的主动悬挂系统已经应用到部分高级轿车和个别军 用原型车辆上.2) 获得 大 量 的 主 动 悬 挂 控 制 知 识 , 包 括 : 主 动 悬 挂 的 LOR/ LQ G 控制 、自适应控制 、滑模控制 、智能控制 、鲁棒控制 等理论 , 以及这些控制器的设计方法 . 这些知识对于汽车主 动控制技术的发展 , 甚至对于整个工程领域控制理论的发展 和应用 , 都具有十分重要的意义.在国内 , 也有不少人对鲁棒控制进行了专题研究 . 清华 大学的黄兴惠等、西南交通

5、大学的戴焕云等、上海交通 大学的张志谊在其博士论文中 , 均以不同的方法对鲁棒 控制进行了详细的研究.上边是理论发展的历史和现状，而对于理论到实践的现状，现如今先进的技术还是国外掌握着。主动悬挂包括：空气式可调悬挂 液压式可调悬挂 电磁式可调悬挂 电子液力式可调悬挂（CDC）。空气式可调悬挂应用的经典车型如奔驰S350、奥迪Q7、保时捷卡宴等；液压式可调悬挂应用的车型雪铁龙C5、C6等，但引进国产后就没有主动悬挂；电磁式可调悬挂 应用车型如 奥迪TT、凯迪拉克SLS、凯迪拉克CTS。23而国内一些中高端轿车上主动悬挂用的是CDC技术，也就是连续减震控制，说白了就是一套减震系统，属于主动悬挂的一

6、种。他的工作原理是通过电控对减振器的阻尼实现实时、连续可调。空气悬挂对比CDC最大的不同在于可调节离地间隙，在减震、稳定性等方面和CDC的效果相差无几，但配备空气悬挂的车动则上百万。应用的车型如奇瑞的瑞麒G6，合资企业别克的新君越等。总的来说，国内的油气悬架技术在产品上的应用种类还比较少，主要集中在少数工程特种车辆上，如徐重系列全地面起重机，矿用自卸车及军事特种车辆等。45产品性能如可靠性、可操作性、行驶平顺性等和国外同类型产品相比，还存在较大的差距；而且采用半主动、主动控制的产品较少。6早在世纪年代中后期，我国已有学者开展 半主动悬挂系统研究。至世纪末、世纪初，我 国科研院所，如西南交通大学

7、、清华大学、中国铁道科 学研究院（以下简称铁科院）、青岛四方车辆研究所等 单位的铁路科研工作者，从半主动悬挂原理到半主动 悬挂控制策略乃至半主动悬挂系统样机研制方面，都 取得了一定的成绩。在研发样机方面比较有代表性的 有：西南交通大学王月明教授研发的磁流变式半主动 悬挂系统，针对样机进行了室内性能试验；清华大学博 士后丁问司博士研发的机车半主动悬挂系统，进行了 相关的室内性能试验；铁科院的姚建伟研究员研发的 半主动悬挂样机，在铁科院环行试验线上进行了装车。“和谐号”动车组的 、 、上装用了日本 工业株 式会社提供的基于天棚阻尼控制原理的半主动悬挂系统。782、 油气悬挂的概述油气悬挂选用惰性气

8、体作为弹性介质，具有优越的非线性弹性特性和良好的减震性能，能够最大限度地满足工程车辆的平顺性要求。与其它类型的悬挂相比，油气悬挂具有非线性刚度、结构紧凑、可调车姿等显著优点。在军用、越野车辆及工程车辆与工程机械中具有广泛应用。1） 非线性刚度特性。油气悬挂具有非线性变刚度、渐增性特点。当车辆在平坦路面上行驶时，悬挂行程较小，弹性介质承受的瞬间压力所产生的刚度也就小，能够满足平顺性的要求；当车辆在起伏路面行驶时，弹性呈非线性变化且幅值增加，可以吸收较多的冲击能量，发挥出气体质量储能比大的特点，起到有效缓冲作用，避免了避免了地面激励直接传到车身以及“悬挂击穿”的现象出现。对于载荷变化较大的车辆，油

9、气悬挂非线性刚度特性能够克服车辆固有频率大范围变化使行车性能变差的缺点。2） 非线性阻尼特性。安装阻尼阀后，与普通液压减震器相同，油气弹簧的阻尼系数也具有了非线性特点，悬挂阻尼力和阻尼比均随着车架和车桥相对速度的变化而变化。3） 车姿调控。可调式油气悬挂可以使车体升降，前后俯仰和左右倾斜。但需要加一套车姿调整系统，主要通过对悬挂缸的补油或排油实现上述功能的。4) 悬挂闭锁功能。将油气悬挂中的动力缸和蓄能器分置，并在连接它们的高压管路上加装阻止阀即可实现悬挂闭锁功能。5） 结构紧凑。加装阻尼阀后，油气悬挂不再需要单独的减震器，尤其针对单缸式有气弹簧，结构更加简短，通常把气室设计在活塞杆内。6）

10、不足之处，由于工作压力较高，需选用性能良好的组合密封，同时还需配备专用充气装置，对加工精度要求高，增加了生产成本。3、 基本思路1） 根据选定的车型确定减震器的结构类型和主要参数（现选定的是单气室活塞分隔式被动悬挂,如下图所示）。2） 对减震器气体弹簧刚度进行计算分析（计算得出影响弹簧刚度特性的参数包括蓄能器初始充气压力、蓄能器初始充气体积、悬挂负载M、活塞直径D）。3） 对减震器阻尼特性进行计算分析（计算得出影响悬挂阻尼特性的参数包括活塞移动速度V、活塞直径D、阻尼阀直径d）。4） 基于AmeSim对油气模型进行建模。利用液压仿真软件AMESim对车辆的1/4油气悬挂进行建模仿真分析及参数优

11、化。（该模型忽略椅子和人，其余包括车轮质量、1/4车体质量、缸筒内经、活塞杆直径、蓄能器初始体积、阻尼阀孔直径、车轮刚度和阻尼）。5） 建立好仿真模型后，通过改变油气悬挂的各个参数，运行模拟仿真模型，可得到各参数对油气悬挂性能的影响。9101112131415研究的重点难点1、学习和熟练AMESim软件，重点掌握液压、气动模块。2、使用AMESim软件建立1/4悬挂模型并作性能分析。研究的具体内容1) 选定的是BJZ3900车型50吨自卸矿用车，具体参数如下表格所示:车轮质量kg 500车体质量空载和满载/kg 6500、27000缸筒内经mm 260活塞杆直径 mm 220空载时油气悬挂的气

12、体压力MPa、容积 1.81 3.771 x满载时油气悬挂的气体压力MPa、容积7.2 9.48x阻尼孔直径mm车轮刚度（）车轮阻尼（）2)矿用自卸车分空载和满载两种工况，根据轴荷分配比分别计算出空载和满载时的轴荷，确定研究的1/4车模型的质量。3)根据轮胎型号，确定它的刚性系数和阻尼系数。4) 根据减震器已知参数建立1/4车辆模型，这模型由车轮、油气悬挂、1/4车质量等组成。通过AmeSim 软件模拟1/4模型，把车轮看成是弹簧、阻尼、质量组成的模块，油气悬挂看成可变容积活塞缸和阻尼阀及蓄能器组成，作用在悬挂上的是1/4车体质量。5）改变油气悬挂各个参数，运行模拟仿真，得出车身竖直位移的图像

13、曲线图，最后提出优化悬挂参数的方案。毕业设计课题工作进度计划 起讫日期 工 作 内 容 2016年2月29日3月29日 查阅背景资料、学习软件、翻译资料、撰写开题报告，参加 答辩； 3月30日4月30日 学习软件、对1/4悬挂数学模型进行分析，得出主要性能参 数；写出书面总结； 5月1日5月30日 使用AMESim软件建立1/4悬挂模型，分析各参数对悬挂性能 的影响，提出改进依据，写出书面总结； 6月1日6月10日 撰写毕业设计说明书，参加毕业答辩。参考文献：1张玉春 , 王良曦.汽车主动悬挂控制的研究现状和未来挑战【D】.北京：装甲兵工程学院.2012.2名车志DaiL.3中国汽车消费网4甄

14、龙信 张文明 王国彪 .国内外油气悬挂的研究方法、现状与研究【J】.矿山机械，2004（08）5东北工业集团蓬翔油气悬挂矿用车填补国内空白http:/www.ccm-6王欣，蔡福海，高顺德.车辆油气悬架技术现状与发展趋势【J】.建筑机械，2007.7刘宏友，曾京，李莉.国内外半主动悬挂系统的研发及应用综述【J】国外铁道车辆，2012（49）.8刘宏友，李莉，张康行，武立国阻尼连续可调式半主动悬挂系统研制总结报告 青岛：青岛四方车辆研究所有限公司，2011.9孔 燕，姚树新 .基于AMESim的液压矿车悬挂系统研究【J】.流体传动与控制,2014(65).10封士彩.起重机油气悬挂建模试验和仿真.【J】机床与液压.11晁智强.基于 AMESim 的油气悬挂性能影响因素分析【J】.机械与液压，2012（20）12 何存兴，张铁华. 液压传动与气压传动M. 湖北：华中科 技大学出版社，2000.13关晋凯，郭剑锋，翟海涛.基于AMESim的油气悬挂缸仿真分析【J】.流体传动与控制，2013（02）14Yang Jue, Huang Xiaxu.”Research on Test and Simulation of Hydro-pneumatic Suspension”. 15K. Deprez, K. Maertens, “H. Ramon.Comf