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1、空氣懸架氣動(dòng)系統(tǒng)的AMESim研究,喬紅嬌,本論文的主要內(nèi)容,空氣懸架系統(tǒng)特性分析； 空氣懸架氣動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成； 建立AMESim空氣懸架氣動(dòng)系統(tǒng)模型；,空氣懸架圖,1.本課題的研究目的和意義,空氣懸架能極大改善車輛的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。沿著歐美國(guó)家空氣懸架技術(shù)發(fā)展軌跡發(fā)展，優(yōu)先發(fā)展汽車的電控空氣懸架技術(shù)是國(guó)內(nèi)汽車業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)的車輛空氣懸架系統(tǒng)部分是直接采取從國(guó)外進(jìn)口，自制空氣懸架系統(tǒng)也是引進(jìn)國(guó)外技術(shù)生產(chǎn)，無自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。國(guó)內(nèi)企業(yè)掌握空氣懸架關(guān)鍵技術(shù)，可快速縮短國(guó)產(chǎn)汽車與國(guó)外汽車技術(shù)、等級(jí)差距和市場(chǎng)份額。因此，國(guó)內(nèi)汽車業(yè)需要加強(qiáng)空氣懸架關(guān)鍵技術(shù)的研究，發(fā)展有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的空

2、氣懸架技術(shù)。,2.汽車空氣懸架簡(jiǎn)介,空氣懸架系統(tǒng)是高檔車輛關(guān)鍵部件，是汽車鋼板彈簧懸架系統(tǒng)的更新?lián)Q代產(chǎn)品，現(xiàn)已成為提升汽車性能的主要部件之一，其獨(dú)特的變剛度、低振動(dòng)頻率、抗道路沖擊的特性，更加有效地提高了汽車行駛平順性以及操縱穩(wěn)定性，同時(shí)還具有提高運(yùn)行速度、減少路面破壞等多項(xiàng)性能。,2.1汽車空氣懸架的工作原理,空氣懸架工作原理就是用空氣壓縮機(jī)形成壓縮空氣，并將壓縮空氣送到彈簧和減振器的空氣室中，以此來改變車輛的高度。在前輪和后輪的附近設(shè)有車高傳感器，按車高傳感器的輸出信號(hào)，微機(jī)判斷出車身高度的變化，再控制壓縮機(jī)和排氣閥，使彈簧壓縮或伸長(zhǎng)，從而起到減振的效果。,2.2汽車空氣懸架的組成,汽車空

3、氣懸架由兩部分組成： 第一部分主要為結(jié)構(gòu)件 包括空氣彈簧、導(dǎo)向傳力機(jī)構(gòu)、減振器阻尼裝置、橫向穩(wěn)定器及各種安裝支架等； 第二部分為氣路和控制系統(tǒng) 包括空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣筒、空氣濾清器、干燥器、限壓閥、安全閥、高度控制傳感器、管路、密封件等。,空氣懸架系統(tǒng)圖,1空壓機(jī)；2、7空氣濾清器；3車身高度控制閥；4控制桿；5空氣彈簧；6儲(chǔ)氣罐；8貯氣筒；9壓力調(diào)節(jié)器；10油水分離器,3.汽車空氣懸架的特性,優(yōu)點(diǎn) 1）空氣懸架剛度低；2）空氣懸架剛度呈非線性且可調(diào)節(jié)；3）空氣懸架高度可調(diào)；4）空氣懸架質(zhì)量輕；5）空氣彈簧噪聲低,壽命長(zhǎng)。 缺點(diǎn) 1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高；2）空氣彈簧尺寸大,布置困難；3）密封困

4、難。,3.1空氣彈簧的剛度特性,空氣彈簧剛度可以直接由載荷F對(duì)位移s求導(dǎo)得到 ，考慮到 考慮到 ， ， 則有， P0為大氣壓力，A為相對(duì)氣壓，V為氣體容積,,,空氣彈簧的剛度是可變的，它取決于其工作壓力、有效面積和工作時(shí)的容積；空氣彈簧剛度隨位移的變化是非線性的；在工作壓力一定的情況下，減小有效面積變化率，增大空氣彈簧容積可減小其剛度。,3.2空氣彈簧有效面積特性,在上式中 表示有效面積變化率對(duì)空氣彈簧剛度的影響。由于空氣彈簧是一個(gè)彈性體，一般情況下在空氣彈簧變形時(shí)有效面積A是變化的，而且不同結(jié)構(gòu)型式的空氣彈簧，其有效面積A的變化是不同的。在這里假設(shè)其有效面積幾乎不隨位移

5、變化而變化，即 此時(shí)空氣彈簧剛度計(jì)算公式可簡(jiǎn)化為：,3.3空氣懸架頻率特性,汽車在行駛過程中，假定不考慮輪胎的質(zhì)量、剛度和阻尼，可將汽車簡(jiǎn)化為單質(zhì)量彈簧系統(tǒng)。懸架系統(tǒng)的固有頻率可由如下公式得到：,可以通過降低空氣彈簧的工作壓力、減小有效面積變化率、增大空氣彈簧容積等簡(jiǎn)單的措施減小其剛度，從而使空氣懸架具有較低的固有頻率。,4.空氣懸架氣動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成,氣源設(shè)備 氣源處理元件 氣動(dòng)執(zhí)行元件 氣動(dòng)輔助元件,4.1空氣壓縮機(jī),空壓機(jī)的選擇上，首先按空壓機(jī)的特性要求，選擇空壓機(jī)的類型。再根據(jù)氣動(dòng)系統(tǒng)所需要的工作壓力和流量?jī)蓚€(gè)參數(shù)，確定空壓機(jī)的輸出壓力P和吸入流量q，最終選出空壓機(jī)的型號(hào)。本文選擇二級(jí)

6、活塞式空氣壓縮機(jī),4.2干燥器,氣動(dòng)回路在充排氣過程中，元件內(nèi)部存在高速流動(dòng)處或氣流發(fā)生絕熱膨脹處，溫度要下降，空氣中的水蒸氣就會(huì)冷凝成水滴，這對(duì)氣動(dòng)元件的工作產(chǎn)生不利的影響。本文選擇吸附式干燥器。,吸附式干燥器的工作原理圖,4.3空氣彈簧,空氣彈簧是以橡膠、簾布為結(jié)構(gòu)的氣囊，以空氣為介質(zhì)，利用空氣具有壓縮彈性的性質(zhì)制成的彈簧。根據(jù)橡膠氣囊工作時(shí)的變形方式，空氣彈簧一般分囊式空氣彈簧和膜式空氣彈簧。本文選擇囊式空氣彈簧。,囊式空氣彈簧,膜式空氣彈簧,4.4溢流閥,空氣彈簧供氣儲(chǔ)氣筒前，增加開啟壓力為6bar溢流閥，確保 氣動(dòng)回路最大工作壓力不超過儲(chǔ)氣筒額定壓力，保證儲(chǔ)氣筒安全工作； 空氣懸架氣

7、路不受其他用氣單元干涉； 同時(shí)優(yōu)先保證制動(dòng)系統(tǒng)用氣。,4.5管接頭,管接頭是連接管道的元件。在本次設(shè)計(jì)中，主要使用的是可回轉(zhuǎn)式管接頭。,可回轉(zhuǎn)式管接頭結(jié)構(gòu)原理圖,5.AMESim軟件簡(jiǎn)介,AMESIM軟件由三部分組成 1.基本環(huán)境：AMESIM（系統(tǒng)仿真平臺(tái)）、AMESET（模型和文檔生成器）、AMECUSTOM（模型定制工具）、AMERUN（運(yùn)行版本）。 2.各類應(yīng)用庫(kù)：控制應(yīng)用庫(kù)、機(jī)械應(yīng)用庫(kù)、流體應(yīng)用庫(kù)、電磁應(yīng)用庫(kù)、 熱分析應(yīng)用庫(kù)、內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用庫(kù)。 3、MESIM具有多種接口。,空氣懸架氣動(dòng)系統(tǒng)AMESim建模圖,空壓機(jī)、壓力開關(guān)、單向閥、干燥器、溢流閥、儲(chǔ)氣筒、排水閥、ECAC 電磁閥、空氣彈簧、ECU、壓力變送器及二次儀表、ECAS 高度傳感器,請(qǐng)各位專家、老師批評(píng)指正,謝謝,