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空气悬架设计一、设计所需参数（1）平顺性m1=3000m2=6000前、后轴荷质量（kg）m31=370 m32=590 m4= 汽车前、后非簧载质量（kg）簧载质量绕其质心的转动惯量（kg.m2）M5=驾驶员座椅坐垫上承受的那部分人体质量（kg）k1= k2=K1=205 K2=305 前、后轮胎刚度（N/m）前、后悬架刚度(N/mm)k5= 座椅刚度（N/m）c1= c2= 前、后轮胎垂直阻尼系数（N.s/m）c3= c4= 前、后减震器阻尼系数（N.s/m）c5= 人座椅系统阻尼系数（N.s/m）L1= 座椅中心到簧载质量质心的水平距离（m）（2）操纵稳定性l=3800（mm）轴距I Z整车绕垂直轴线的转动惯量(kg.m2)I XC悬架上质量绕通过悬挂质量重心的X轴的转动惯量(kg.m2) I XZ悬架上质量绕通过悬挂质量重心的X，Z的轴惯性积(kg.m2) K f前轮侧偏刚度(单轮)k r后轮侧偏刚度(单轮)fN前轮回正力矩系数(N.m/rad)rN后轮回正力矩系数(N.m/rad)f E前侧倾转向系数 r E 后侧倾转向系数1φC 前侧倾角刚度(N.m/rad)2φC 后侧倾角刚度(N.m/rad)f D 前侧倾角阻尼(N.m/rad/s)r D 后侧倾角阻尼(N.m/rad/s)h侧倾力臂(m)二、悬架布置要求满载工况：为了在汽车驱动时车身后部能接近水平，所以车身前面要低一些。
δ=0.5-1.5 °。
满载工况前轮中心比后轮中心低31mm 。
轮胎：7.50—20 14PR 最大使用直径尺寸972mm空气弹簧布置：在布置允许的情况下，尽可能把空气弹簧布置在车架以外，以便加大弹簧 的中心距，提高汽车的横向角刚度。
1、 前悬[1] 前桥参数：主销内倾角7.5°，主销后倾角0°。
[2] 满载前桥仰角：动力转向（楔铁3.7°+ 板簧1°=4.7°，增加回正力矩）；非动 力转向（楔铁2°+板簧1°=3°）。
空气悬架系统的设置介绍空气悬架系统设置的实质，是选择空气弹簧的弹性、减振器的阻尼力以及车身的高度，以达到安全和舒适性要求。
下面以奥迪汽车装备的空气悬架系统为例予以说明。
1.车身高度几个数据的测量各车桥的规定高度分别存储在控制单元中，首先测量与车身高度有关的几个数据。
①高度x：指车轮中心至挡泥板中部下边缘的距离，单位为mm。
②尺寸a：指轮辅的直径。
③尺寸b：指轮辆上边缘至挡泥板中部下边缘的距离。
然后根据公式x=a/2+b计算车身的高度。
奥迪汽车标准车身高度数值为前桥386mm，后桥384mm（各车型可能有区别）。
奥迪汽车在拆卸和安装悬架控制单元J197之后，必须对可调式空气悬架系统重新编码，然后匹配车身高度的默认位置。
2.悬架工作模式的设置方法以奥迪汽车为例，首先按下控制面板上的“CAR”键，调出MMl 显示屏上的可调式空气悬架系统菜单，然后转动操纵杆，并且按下按钮，就可以设置所需要的悬架模式。
当前模式用白色高亮显示。
当升高或降低悬架时，调整方向用白色的上箭头或下箭头表示。
由于故障或系统限制不允许选择的模式用灰色显示。
（1）自动模式（正常车身高度）。
减振器的特性将调整到本车的最佳状态。
当车速高于120km/h （在高速公路上）时，汽车的车身高度在30s内自动降低l5mm；当车速低于70km/h时，2min后车身高度自动升高，或者在车速低于35km/h时立即降低。
（2）舒适模式（正常车身高度）。
减振器的特性将调整到舒适状态，不执行高速公路降低车身高度功能。
（3）动态模式。
车身高度比正常高度低15mm，减振器自动调整为运动型配置，没有高速公路降低车身高度功能。
（4）野地模式（又称为“模式”）。
当汽车在崎岖不平路面上（例如田间道路）行驶时，可以选择野地模式。
（5）高位模式（又称为“提升模式”）。
3.空气弹簧的放气与充气空气弹簧的放气与充气必须在汽车静止的状态下进行，而且故障存储器中不得有故障信息。
具体操作方法如下：连接专用诊断仪，进入空气悬架系统，选择04功能“基本设置”，然后进入下列显示组一—显示组20：储压器放气；显示组21：前桥放气；显示组22：后桥放气；显示组23：储压器充气（最大压力1.6MPa）；显示组24：前桥空气弹簧充气；显示组25：后桥空气弹簧充气。
SR6906TH空气悬架计算书编制/日期：审核/日期：批准/日期：技术中心九米团体车空气悬架计算书一、稳定性计算一）、纵向稳定性汽车的纵向稳定性即保证汽车上坡时不致纵向翻车，其条件为：L2/hg＞ψ式中：L2—汽车质心至后轴距离hg—汽车质心高ψ—道路附着系数，取ψ=0.7L2/hg=1466.7/1297 =1.13＞0.7满足条件。
因L1＞L2，故汽车下坡时也不会纵向翻车。
二）、横向稳定性1．侧倾稳定角β=arctg（B/2hg）式中：B—汽车前轮距根据GB7258-2017《机动车运行安全技术条件》的规定，乘客区满载、行李舱空载，最大侧倾稳定角不允许小于28°空载时：β=arctg（B/2hg）= arctg（2078÷（2×1237））=40°＞35°满载时：β=arctg（B/2hg）= arctg（2078÷（2×1297））=38.7°＞28°以上计算结果可以看出，SR6906TH客车不仅空载，即使满载也完全满足侧倾稳定角的要求。
2．汽车在横坡上行驶时应保证侧滑发生在侧翻以前即：B/（2hg）＞ψ空载时：B/（2hg）= 2078÷（2×1237）=0.84 ＞0.7满载时：B/（2hg）= 2078÷（2×1297）=0.81 ＞0.7由此可见，SR6906TH客车可以保证侧滑发生在侧翻以前。
二、侧倾计算一）用整车原始数据及其符号二）悬架刚度的计算1．满载时单边簧上负荷（N ）8.92⨯-=uG G P 式中：G 为轴荷，G u 为非簧载质量三）前悬架系统布置前悬架装单只高度阀，空气弹簧的安装高度为260mm,车轮中心至车架下平面距离为175mm 。
1.垂直工况的核算1.1．由于采用全空气悬架系统，选用1007K1161205气囊（带腹腔），空气弹簧承受全部垂直负荷。
越野车空气悬架控制系统设计说明图3.1空气悬架电子控制系统空气悬架电子控制系统如图3.1所示，系统由空气弹簧、蓄能器、空气压缩机、充放气分配阀、控制器、车高传感器等构成。
能够实现车高的不同档位的调节，越野路况下，可以将车高升至最高，从而提高车辆的越野通过能力，在良好路况下，可以将车高降至最低，从而利于高速行驶的安全性。
目前空气悬架系统只考虑了车姿的升降功能，还未有行驶中防侧翻的功能。
控制器设计时考虑到了功能拓展，在传感器采样通道兼容电压与电流采样功能，在频率量采样通道兼容频率量与开关量采样功能。
3.1控制系统的设计采用MC9S12XEP100单片机，负责采集传感信号，实现CAN总线通讯，输出信号控制输出电路。
由频率量采样电路、模拟量采样电路、驱动电路、CAN总线通讯电路组成，通讯速率250kps。
图3.2硬件系统原理频率量采样电路实现对转速、空气流量传感器等具有脉冲输出的功能信号的采集，同时也能实现对开关信号的采集。
模拟量采样电路可以实现对开关信号的采集，也能实现对方向盘转角、车高角位移、气压、气温等传感器信号的采集。
驱动电路实现对气泵电机继电器的通断控制、悬架充放气阀件的控制。
CAN总线接口电路实现与整车总线的连接，采集车姿指令信息、当前车速信息、行驶操纵信息等信号；实现数据的上传；实现软件升级下载。
1.供电电路设计图3.3供电电路设计设定车载供电为24V，电压波动范围是16V至32V。
如果车载供电电压为12V，则将LM2937－12的输入与输出短接即可。
在此电路设计中增加输入电压钳位保护，利用SMCJ36A将输入电压保护在36V以下，实现对LM2575的保护；利用SMAJ6.0A将单片机工作电压保护在6V以下，防止在调试时操作不当，由于电压过高损坏单片机。
车载传感器可由VCC或+12VDC供电。
2.CAN总线电路设计图3.4CAN总线电路设计相对而言，PCA82C251相对其它芯片TJA1050、TJA1040、具有更广范围的供电电压，因此选用82C51。
半挂车，具有机动灵活、倒车方便和适应性好的特点，这种车可以提高装载量，降低运输成本，提高运输效率。
由于装载量的不同要求，对于车架的承受载荷也有不同，该半挂车的轴距较大，因而对车架的强度与刚度的要求也较高。
对车架的强度与刚度进行了分析计算。
半挂车参数表车架结构设计本车架采用采平板式，为了具有足够的强度和刚度，所设计车架材料选用Q235钢板,采用焊接式结构。
2.1总体布置纵梁是车架的主要承载部件，在半挂车行驶中受弯曲应力。
为了满足半挂车公路运输、道路条件差等使用性能的要求，纵梁采用具有很好抗弯性能的箱形结构，纵梁断面如图2所示。
上翼板是一块覆盖整个车架的大板，图中只截取一部分。
—上典板|厂-下眞板图2纵梁截面示意图为了保证纵梁具有足够的强度，在牵引销座近增加了加强板；为减小局部应力集中,在一些拐角处采用圆弧过渡。
在轮轴座附近也增加了加强板（图1中轮轴座附近）。
由于半挂车较宽，为防止中间局部变形过大，车架的中间增加了倒T形的纵梁加强板。
图3部分加强板示意图2.3横梁横梁是车架中用来连接左右纵梁，构成车架的主要构件。
横梁本身的抗扭性能及其分布直接影响着纵梁的内应力大小及其分布。
本车架的 19根横梁，主要结构形状为槽形 2.4纵梁和横梁的连接车架结构的整体刚度，除和纵梁、横梁自身的刚度有关外，还直接受节点连接刚度的影响, 节点的刚度越大，车架的整体刚度也越大。
因此，正确选择和合理设计横梁和纵梁的节点 结构，是车架设计的重要问题，下面介绍几种节点结构。
一、横梁和纵梁上下翼缘连接（见图4（a ））这种结构有利于提高车架的扭转刚度, 但在受扭严重的情况下，易产生约束扭转，因而在纵梁翼缘处会出现较大内应力。
该结 构形式一般用在半挂车鹅劲区、支承装置处和后悬架支承处。
（c ）图4半挂车纵梁和横梁的连接、横梁和纵梁的腹板连接（见图 4 （b ））这种结构刚度较差，允许纵梁截面产生自由翘 曲，不形成约束扭转。
这种结构形式多用在扭转变形较小的车架中部横梁上三、 横梁与纵梁上翼缘和腹板连接（见图 故应用较多。
AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计某6x2车空气悬架及后提升系统设计孟祥虎 周旋 王凯 朱龙 黄帅徐州徐工汽车制造有限公司 江苏省徐州市 221000摘 要： 随着汽车控制智能化的发展，司机对车辆的舒适性、经济性要求提高，自调节的电控空气悬架应用愈加广泛，文章主要阐述6x2中置轴汽车空气悬架及提升桥的电控系统的设计应用，详细介绍了空气悬架及提升桥的架构组成、电气原理和系统标定流程，使其实现空气气囊的自调节和后桥提升的工况应用。
关键词：智能化；提升桥；电控空气悬架；中置轴车1 引言GB1589-2016的推出，中置轴汽车列车已陆续进入汽车运输主流行业，且中置轴挂车与可卸车厢组成汽车列车。
带提升桥的中置轴车可以根据工况需求，提升或降下提升桥。
在空载或非全载荷时，升起提升桥，降低轮胎磨损减少油耗，另提升时载货相应向驱动轮转移，增加驱动轮的牵引力；在轴重载时，提升桥降下，成为支撑桥，合理分配载荷，提高物流效率。
目前市面有根据轴荷进行升降的机械式提升机构，但操作性不高[1]，另传统悬架多为少片簧形式，车辆振动的舒适性需要提升[2]，文中提出一种6x2中置轴汽车空气悬架及提升桥的电控系统的设计应用。
2 电控空气悬架及提升桥架构电控空气悬架及提升桥架构如图1所示，架构如下：1）高度传感器，采用两点采集方式，使用电子式高度传感器，直接将角度信号转为电信号，比传统机械高度阀更加简单，稳定性更高。
高度传感器固定在车架上，通过横杆和竖杆相连，竖杆再通过焊接支架连接到车桥；2）储气筒，用来储存空压机过来的压缩空气，是气动提升的气源，需要接干燥器；3）溢流阀，主要用来稳压溢流，在高气压下，可以卸掉多于载荷，起到安全保护作用；4）组合阀体，有两个两位三通电磁阀，11口为气源接入口，22口连左侧空气气囊，23口连右侧空气气囊，一个安装在驱动桥位置横梁处，对6x2驱动桥支撑桥气路进行充放气控制，另一个安装在提升桥位置横梁处对6x2提升桥支撑气路和提升气囊气路进行充放气控制，实现提升车桥提升或降下；5）ECU，ECU根据高度传感器信号，通过电磁阀对气囊充放气，维持车身高度。
优秀完整毕业设计资料，欢迎下载借鉴！！！摘要本论文根据有关汽车模型简化的理论，在现有的四分之一模拟悬架机械装置的基础上，用空气弹簧代替普通螺旋弹簧设计空气悬架试验台系统。
本试验台实现的是悬架的刚度可调。
设计一个副气室，通过一个步进电机控制主、副气室间通路的大小来实现空气弹簧刚度的调节。
本试验台由空气压缩机、滤清器、安全阀、空气弹簧、减振器和其它的相关部件组成机械振动系统，由传感器、ECU和执行元件组成测控系统，利用传感器采集信号，通过计算机处理，控制高度阀和步进电机，从而使簧上质量的高度和振动频率都在一定的范围之内。
本论文首先进行了弹簧的选用并计算以及减振器、传感器、气动元件和步进电机的选用，然后是设计台架总体结构，布置信号采集装置以及校核重要零件，最后是画出总成的装配图、重要零件的零件图。
关键词：汽车振动；空气弹簧；可控空气悬架；悬架试验台AbstractThe thesis according to the theory which simplifies about the model of vehicle, on the base of a quarter car simulation suspension mechanism rig, the ordinary helical spring is replaced by an air spring, and the air suspension testing rig have been designed.The test rig put the suspension rigidity adjustment into practice. Designs an accessory airspace, controls the pipeline size between the main and the accessory airspace with the stepper motor and realizes the air spring variable stiffness. The mechanical vibrating system of the test rig is composed of the air compressor、the filter、the safety valve、the air spring、the shock absorber and other related parts, the measure and control system is composed of the sensor、ECU and the performance element. Using the sensor gathers signal, then the ECU analyses and controls the height valve and the stepper motor to make the height and the vibration frequency of the objects on the air spring in certain scope. The thesis has first carried on spring selection and calculates as well as the shock absorber, the sensor, the air operated part and the stepper motor selection, then designs the test rig structure, arranges signal gathering equipment and examine the important components, finally draws the assembly drawing and the detail drawings of the important parts.Key Words:Automobile vibration, Air spring, Controllable air suspension, The suspension test rig目录前言 (4)第一章绪论 (5)第二章汽车振动的简化及分析 (10)第三章空气悬架系统元件概述 (14)第四章信号采集、控制元件的选择 (21)第五章机械元件的设计、校核 (25)前言悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架(或车身)与车轴(或车轮)弹性地连接起来，主要功能是传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩，并且缓和由不平路面传给车架(或车身)的冲击载荷，削弱由此引起的承载系统的振动，以保证汽车平顺的行驶。
空气悬架在挂车上的安装与调试随着我国高速公路的迅速发展、运输量的增加及政府列高速公路养护的逐渐重视，对汽车的操纵稳定性、平顺性、安全性等提出了更高的要求，这使得空气悬架在汽车上的应用将得到进一步的推广。
空气悬架使用气体弹簧作为悬架的弹性元件，其刚度呈非线性变化。
作用在弹簧上的载荷增加时，气囊内的气体受压缩，气压升高，则弹簧的刚度增大。
反之，当载荷减小时，气囊内的气体下降，刚度减小，故它具有较理想的弹性特性。
以我公司为部队研制的专用挂车上配置的空气悬架装置为例，介绍一下它的结构、控制系统及安装调试。
1 空气悬架结构空气悬架主要由固定牵引架、导向臂、空气弹簧、减震器等组成（见图1）。
固定牵引架上端与车架连接，下端与挂车牵引臂的前端连接，承受路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力。
导向臂使车轮按一定轨迹相对于车架和车身跳动的任务，还起车轴的导向作用。
空气弹簧是悬架的主要弹性元件，用于缓和冲击。
减震器安装在固定牵引架和车轴之间，使震动迅速衰减（振幅迅速减小），提高乘座舒适性乘员不易疲劳。
悬架的前、后端由牵引固定架和空气弹簧与车架连接，下端由导向臂与车轴连接。
2 控制系统空气悬架配有一套完整的控制系统，主要由闸阀、高度阀、高度限位阀、提升阀、感载阀、过滤器、检验接头、储气筒及管路等组成（见图2）。
闸阀控制空气悬架的压力。
当供气压力低于0.5 MPa时闸阀关闭，给制动系统供气。
高于0.5 MPa时闸阀打开制动和悬架系统同时充气。
当悬架系统的压力高于供气系统压力，闸阀关闭防止悬架系统气体倒流。
高度阀调节车架的高度。
高度阀安装在车架上，其上设有一平衡杆连接车轴上，通过调节平衡杆的长度使车轮中心和车架下平面保持设计距离。
满载时空气弹簧的压力增大，车体下降高度阀打开给气囊充气，气囊达到设定的高度后阀自动关闭。
空载时空气弹簧的压力小，车体上升，高度阀打开气囊放气，气囊达到设定的高度后，阀自动关闭。
该阀可使车体保持一定高度，不受载荷的影响。
