空气悬架气动系统的AMESim研究

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1、空气悬架气动系统的AMESim研究乔红娇本论文的主要内容空气悬架系统特性分析；空气悬架气动系统的构成；建立AMESim空气悬架气动系统模型；空气悬架图1.本课题的研究目的和意义空气悬架能极大改善车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。沿着欧美国家空气悬架技术发展轨迹发展，优先发展汽车的电控空气悬架技术是国内汽车业发展的必然趋势。目前国内的车辆空气悬架系统部分是直接采取从国外进口，自制空气悬架系统也是引进国外技术生产，无自主知识产权。国内企业掌握空气悬架关键技术，可快速缩短国产汽车与国外汽车技术、等级差距和市场份额。因此，国内汽车业需要加强空气悬架关键技术的研究，发展有完全自主知识产权的空气悬架

2、技术。2.汽车空气悬架简介空气悬架系统是高档车辆关键部件，是汽车钢板弹簧悬架系统的更新换代产品，现已成为提升汽车性能的主要部件之一，其独特的变刚度、低振动频率、抗道路冲击的特性，更加有效地提高了汽车行驶平顺性以及操纵稳定性，同时还具有提高运行速度、减少路面破坏等多项性能。2.1汽车空气悬架的工作原理空气悬架工作原理就是用空气压缩机形成压缩空气，并将压缩空气送到弹簧和减振器的空气室中，以此来改变车辆的高度。在前轮和后轮的附近设有车高传感器，按车高传感器的输出信号，微机判断出车身高度的变化，再控制压缩机和排气阀，使弹簧压缩或伸长，从而起到减振的效果。2.2汽车空气悬架的组成汽车空气悬架由

3、两部分组成：第一部分主要为结构件包括空气弹簧、导向传力机构、减振器阻尼装置、横向稳定器及各种安装支架等；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、高度控制传感器、管路、密封件等。空气悬架系统图1—空压机；2、7—空气滤清器；3—车身高度控制阀；4—控制杆；5—空气弹簧；6—储气罐；8—贮气筒；9—压力调节器；10—油水分离器3.汽车空气悬架的特性优点1）空气悬架刚度低；2）空气悬架刚度呈非线性且可调节；3）空气悬架高度可调；4）空气悬架质量轻；5）空气弹簧噪声低,寿命长。缺点1）结构复杂、成本高；2）空气弹簧尺寸大,布置困难；3）密封困难。3

4、.1空气弹簧的刚度特性空气弹簧刚度可以直接由载荷F对位移s求导得到，考虑到考虑到，，则有，P0为大气压力，A为相对气压，V为气体容积空气弹簧的刚度是可变的，它取决于其工作压力、有效面积和工作时的容积；空气弹簧刚度随位移的变化是非线性的；在工作压力一定的情况下，减小有效面积变化率，增大空气弹簧容积可减小其刚度。3.2空气弹簧有效面积特性在上式中表示有效面积变化率对空气弹簧刚度的影响。由于空气弹簧是一个弹性体，一般情况下在空气弹簧变形时有效面积A是变化的，而且不同结构型式的空气弹簧，其有效面积A的变化是不同的。在这里假设其有效面积几乎不随位移变化而变化，即此时空气弹簧刚度计算公式可简化为

5、：3.3空气悬架频率特性汽车在行驶过程中，假定不考虑轮胎的质量、刚度和阻尼，可将汽车简化为单质量弹簧系统。悬架系统的固有频率可由如下公式得到：可以通过降低空气弹簧的工作压力、减小有效面积变化率、增大空气弹簧容积等简单的措施减小其刚度，从而使空气悬架具有较低的固有频率。4.空气悬架气动系统的构成气源设备气源处理元件气动执行元件气动辅助元件4.1空气压缩机空压机的选择上，首先按空压机的特性要求，选择空压机的类型。再根据气动系统所需要的工作压力和流量两个参数，确定空压机的输出压力P和吸入流量q，最终选出空压机的型号。本文选择二级活塞式空气压缩机4.2干燥器气动回路在充排气过程中，元件内部存

6、在高速流动处或气流发生绝热膨胀处，温度要下降，空气中的水蒸气就会冷凝成水滴，这对气动元件的工作产生不利的影响。本文选择吸附式干燥器。吸附式干燥器的工作原理图4.3空气弹簧空气弹簧是以橡胶、帘布为结构的气囊，以空气为介质，利用空气具有压缩弹性的性质制成的弹簧。根据橡胶气囊工作时的变形方式，空气弹簧一般分囊式空气弹簧和膜式空气弹簧。本文选择囊式空气弹簧。囊式空气弹簧膜式空气弹簧4.4溢流阀空气弹簧供气储气筒前，增加开启压力为6bar溢流阀，确保①气动回路最大工作压力不超过储气筒额定压力，保证储气筒安全工作；②空气悬架气路不受其他用气单元干涉；③同时优先保证制动系统用气。4.5管接头管接头

7、是连接管道的元件。在本次设计中，主要使用的是可回转式管接头。可回转式管接头结构原理图5.AMESim软件简介AMESIM软件由三部分组成1.基本环境：AMESIM（系统仿真平台）、AMESET（模型和文档生成器）、AMECUSTOM（模型定制工具）、AMERUN（运行版本）。2.各类应用库：控制应用库、机械应用库、流体应用库、电磁应用库、热分析应用库、内燃机应用库。3、MESIM具有多种接口。空气悬架气动系统AMESim建模图空压机、压力开关、单向阀、干燥