毕业设计（论文）-汽车油气弹簧缸设计及其动态特性仿真

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1、辽宁工程技术大学毕业设计（论文）.前言车辆悬架系统是影响汽车性能的重要因素。良好的悬架系统设计可以有效地隔离路面的振动,抑制车轮与车身的共振,提供良好的乘坐舒适性、行驶平顺性;同时还可以提供良好的操纵稳定性和行驶安全性,提高汽车的平均行驶车速。普通汽车上采用的机械式被动悬架系统大都由减振器和螺旋弹簧或者是钢板弹簧组成。弹簧刚度通常是一个定值,为了保证在不同路面上车辆行驶的平顺性,需要悬架的刚度较软,因而需要较大的悬架空间。为此在被动悬架系统中人们设计了不同的变刚度弹簧来解决这一问题。比如变中径、变节距的螺旋弹簧,主副钢板弹簧悬架等

2、等。油气悬架系统由于其刚度的非线性,与其他型式的被动悬架相比较有着显著的优越性。油气悬架最早应用于重型矿用自卸汽车的后悬架,以及坦克的首尾两处,以后逐渐扩展应用到重型越野车和多轴重型吊车上。采用油气悬架系统可得到较低的固有振动频率,而且容易实现车身高度调节及车身姿态调节。大吨位的自卸汽车,尤其是工地和矿山用车,其工作的道路条件和装载条件都很恶劣,采用油气悬架后,可显著地缓和冲击,减少颠簸,改善驾驶员的劳动条件和提高平均车速。油气弹簧缸（又称为油气悬架缸），作为油气悬架最重要的部件，决定着整个油气悬架的主要性能，使得油气悬架具有其他

3、悬架所不能比拟的特性。因此，对油气弹簧缸的研究便成为了首要任务。到目前为止，国外在这方面的研究比较成熟，远远超过国内的研究水平。本论文将通过粗略的结构设计，重点对油气弹簧缸进行数学建模和对其性能进行仿真分析研究。为进一步详细准确的结构设计和同类相关研究提供参考。83辽宁工程技术大学毕业设计（论文）1绪论1.1油气悬架系统概述油气悬架技术始于上世纪60年代特卡尔朋发明的油气减振器，并首先在赛车和轿车上得到应用。七十年代后期出现了集减振器与支撑弹簧于一体的油气悬架系统。现代工程车辆其发动机功率及单位车重的功率较以前有很大提高，但其悬架

4、系统却改进不大，而提高车辆的机动性在很大程度上取决于悬架系统的性能。目前提高工程车辆的平均行驶速度常受悬架性能的限制，车辆在一定路面以一定速度行驶时，车体的颠簸和振动的大小取决于悬架系统的结构和其性能的好坏。车辆在高速行驶时常因悬架系统性能较差，颠簸很大而不得不降低车速，即使装备了大功率的发动机的车辆也不能充分利用发动机的功率，这样就降低了车辆的重要性能——最大速度的发挥，也降低了平均行驶速度，因此改进悬架系统结构对提高车辆性能具有重要的意义。目前工程车辆大多采用扭杆弹簧，其悬架特性基本上是线性的，悬架刚性基本上是不变的。具有这种

5、悬架的车辆在平坦路面行驶时，悬架的刚性就显得较大，振动频率较高，行驶平稳性差，持续行驶时乘员容易疲劳。在凹凸不平地面行驶，来自地面的冲击很大，车体振动猛烈，要求有足够大的悬架刚性和动行程来吸收振动能量，而此时悬架刚性又显得太小，吸收振动能量不大，缓冲性能太差，因此经常发生平衡肘撞击限制器的现象，此时振动加速度很大，影响了行驶速度的提高。理想的悬架装置当车辆在较好的路面行驶时，负重轮振动行程较小，并有较低的悬架刚性，此时行驶平稳性较好。在起伏路面行驶时负重轮行程振动较大，悬架刚性较大，则吸振缓冲能力较强，允许高速行驶。这种悬架系统其

6、悬架刚性应该是可变的，悬架特性是非线性的。油气悬架系统就具有这种特性。83辽宁工程技术大学毕业设计（论文）为提高车辆行驶平顺性，国外小客车、载重卡车及工程机械上早已采用了油气悬架系统，特别在矿山自卸载重卡车上用的更为普遍。当车辆在不平道路上行驶时可以减少地面传递给车身的冲击力，当采用电铲装载矿石时可减少矿石下落时对汽车的冲击，特别在空载时可得到较小的振动频率。由于空载和满载载荷变化幅度大，车身高度变化较大，此时如装有能随载荷变化可自动调节车身高度的油气悬架则可获得理想的弹性特性而使车辆具有良好的平顺性，从而改善驾驶员的劳动条件，提

7、高车辆的平均行驶速度和车辆的运输生产率。我国自行设计的矿山载重汽车SH380，采用了油气悬架，美国WABCO公司生产的矿山载重汽车35C（载重313kN）、75B（载重666.82kN）、120（载重980.67kN）、前苏联别拉斯540、日本小松HD－320、法国TX－40及意大利伯里尼公司生产的矿山载重汽车等也都采用了油气悬架。对牵引形工程机械来说，由于它本身工作的特点，在行驶状态需要有良好的弹性悬架以保证较高的平均行驶速度，而在作业状态则希望将弹性悬架变成刚性悬架。油气悬架可以做到在作业状态将弹性消除，而在行驶状态又能恢复其

8、弹性。美国UET－A和UETEZ万能工程履带牵引车就具有这种性能。如采用一般的扭杆悬架，要将弹性悬架变成刚性悬架，其结构会很复杂[1]。1.2油气悬架系统优点[2][3]1）油气悬架具有非线性、变刚性、渐增性的特性，它可实现平坦路面行驶，即动行程较