可举升复合悬架性能分析与设计

吉林大学本科生毕业设计可举升复合悬架性能分析与设计学院汽车学院指导教师作者学号摘要悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，它是汽车上不可缺少的重要部分。

它可以把路面作用于车轮上的垂直反力，纵向反力和侧向反力以及有这些力造成的力矩都传到车架上。

悬架部分设计好坏对汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性又十分重要的影响。

可举升悬架可以利用液压系统将车身举高，增大了汽车最小离地间隙，从而提高任何悬架形式的各类汽车在不平坦道路条件下的越障能力。

当汽车在良好路面上行驶时，又可以将车身降低，从而使车辆重心降低，提高了汽车的安全性能。

本次毕业设计的主要任务是对某减振器进行改造，将活塞杆直径加大，使其具有承受静载荷的能力；并在活塞杆中间增加了可调阻尼的装置；对减振器的尺寸进行了计算，确定了减振器与弹簧的基本结构；将悬架结构进行改造，增加可举升油路系统，使悬架具有可举升性能。

建立减振器工作过程的数学模型，运用Matlab软件对减振器性能进行仿真，得出减振器的阻尼特性、刚度特性、位移特性、速度特性等。

最后对活塞杆强度进行了校核，并对减振器的生产工艺做了简单分析。

关键词：减振器阻尼特性AbstractSuspension is one of the compositions,which are necessary and important.It is to affect the drive stability,maneuver ability and comfortable of vichcle whether the structure of suspension is reasonable.With hydraulic system,The lifting suspension can lift the Car body up and down .As a result,the least clearance between the Car body and ground surface is increased. Accordingly ,the ability of vichcle with any form of suspension to overcome obstacles is enhanced.When the car is running on good condition road, the center of gravity of the car can becaome lower,so as to enhance the security performance of the car.The main mission of this design is to alter the structure of one damper,making the diameter of the piston rod longer so as to enable the damper to endure static load..And then a damping force adjustment has been installed. Some calculation of the suspension dimension has been accomplished so as to ascertain the structure of the damper and spring.The alteration of the suspension structure has been accomplished,installed the oil lifting system so that the suspension can be lifted up and down.The mathematical model of the damper’s working state has been ing the Matlab software to simulate the damper peformance,we got the damper’s damping force peformance, rigidity peformance, displacement peformance and velocity peformance etc.At last,the rod intension checking has been carried out,and the manufacture craft has been analysed simply.Key Words:damper damping performance目录1.绪论 (1)1.1汽车悬架的功用和组成 (1)1.2汽车悬架的分类 (2)1.3汽车悬架的设计要求 (3)1.4油气悬架及其特点 (3)2.悬架结构参数的确定 (4)2.1 蓄能器内气体状态参数的确定 (4)2.2活塞尺寸确定 (6)2.3减振器伸缩范围的确定 (7)2.4活塞阀片变形与阻尼力的关系 (7)2.5螺旋弹簧计算 (11)3.减振器阻尼特性与刚度特性 (12)3.1 减振器的阻尼特性 (12)3.2考虑可调阻尼孔的减振器的阻尼特性 (18)3.3 减振器的刚度特性 (22)4.减振器位移特性与速度特性 (24)4.1数学模型 (24)4.2图中符号含义 (24)4.3流量系数的确定 (27)4.4油气悬架性能的计算机仿真 (28)4.5仿真的输入信号 (28)4.6减振器输出力速度特性与位移特性仿真曲线 (29)5.可举升液压油路系统 (32)5.1可举升悬架的原理与技术特点 (32)5.2可举升悬架液压系统的基本要求与设计方案 (33)5.3液压阀 (34)5.4阀体 (35)6.外文翻译 (36)全文总结 (46)参考文献 (47)致谢 (48)附：外文翻译原文 (49)第一章绪论悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。

1.1 汽车悬架的功用和组成悬架的主要作用有以下几个方面：1.支撑车体；2.控制车身和车轮的姿态，即控制高度、俯仰运动及侧倾运动；3.隔开车轮与车身，使路面不平对车轮的作用力得到过滤和隔阻，不直接传递给车身，保持驾驶人员的乘坐舒适性；4.保持车辆在各种平衡力作用下的稳定性；5.控制轮胎与路面之间的垂直作用力。

悬架在上述作用中实现的车辆乘坐舒适性、操作性能、最小轮胎对道路垂直作用力等性能指标要求往往是相互矛盾的，改变舒适性指标，则可能影响操纵稳定性与行驶安全性。

因此，先进的悬架就是在车辆乘坐舒适性和操纵稳定性相矛盾的方面寻找折中；在车辆乘坐舒适性、车辆安全性和生产经济性等之间寻求最合适的折中。

悬架系统是指由路面、轮胎、非悬挂质量、悬架、悬挂质量组成的一个整体。

路面是车辆行驶的道路或越野地面。

根据道路纵断面平度测量数据的表示方法和路面分级标准，国家标准GB703-86《车辆振动输入路面平度表示方法》把路面按照功率谱密度分为A B C D E F G H八级。

轮胎是车辆的重要元件，通常为橡胶充气轮胎，支承整车重量，缓和路面的冲击传递，同路面共同作用产生驱动力和制动力，保持车辆正常的转向行驶等功能。

悬挂质量是由悬架支承的质量与悬架本身质量的l／2之和；非悬挂质量是由车轮、轮胎、车轴(桥)及装配在它们上面的制动器、差速器等的质量与悬架本身质量的l／2之和。

悬架是连接车架和车轴(桥)之间的所有元件的总成，通常意义上是由弹簧装置、减振器和导向机构等三部分元件组成。

虽然在车辆的结构实现上，组成悬架的各元件未必都以独立的形式出现，但所体现的功能是各环节需要实现的。

例如常用的纵置钢板弹簧，既有弹簧装置的功能，又兼备了导向机构的功能，所以常用的纵置钢板弹簧悬架结构不再单独装设导向机构元件。

目前进行较为广泛研究的主动悬架是将弹簧装置和减振器合二为一的。

本文研究的油气悬架也是这种结构形式。

典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。

弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。

1.2 汽车悬架的分类1. 刚性悬架、半刚性悬架和弹性悬架根据车身和车轴(桥)之间有无悬架的连接方式可毗把悬架分为刚性悬架、半刚性悬架和弹性悬架。

把轮胎也作为一级减振元件考虑，又可以把刚性悬架分为有轮胎减振的刚性悬架和无轮胎减振的刚性悬架。

半刚性悬架是对整车而言的，可能是前桥采用刚性悬架，后桥采用弹性悬架或者前桥采用弹性悬架，后桥采用刚性悬架。

弹性悬架也可分为有轮胎减振的弹性悬架和无轮胎减振的弹性悬架。

2. 独立悬架和非独立悬架弹性悬架(通常直接称之为悬架)按照结构特点可以分为独立悬架和非独立悬架。

独立悬架（Individual wheel suspension）是车轮通过各自独立的悬架与车架（或车身）相连。

独立悬架的特点是：(1)车辆非悬挂质量减小，乘座舒适性得到改善；（2）在悬架弹性元件一定的变形范围内，两侧车轮可以单独运动，互不影响，有助于消除前轮摆振的不良现象；（3）在结构上便于实现车辆重心降低，提高车辆行驶稳定性；独立悬架也存在结构复杂，制造成本高；保养、维修困难，轮胎磨损较大等缺陷。

独立悬架广泛地用于轿车，非独立悬架的结构特点是两侧车轮由一根整体式车架相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架悬挂在车架或车身的下面。

非独立悬架的特点是：(1)采用刚性车轴(桥)，制造简单。

(2)保养维修方便。

非独立悬架存在非悬挂质量大，左右车轮相互影响，车(轴)桥会倾斜等缺陷。

非独立悬架广泛用作货车、载重车辆的前、后悬架。

3.主动悬架、被动悬架和半主动悬架被动悬架一悬架刚度和阻尼不可调，在特定工况下能获得最佳行驶平顺性和操纵稳定性。

主动悬架一以作动器(液压元件)代替弹簧和阻尼元件，作动器接收控制指令、产生保证良好行驶性能的悬架力。

缺点：能耗大、所需传感器多、成本高。

半主动悬架一性价比介于主动悬架和被动悬架之间，已实现小批量装车；半主动悬架执行器为可调阻尼减振器，其阻尼调节级别少则两级，多则十几级，接近阻尼系数连续可调。

1.3汽车悬架的设计要求为实现汽车悬架的功用，对悬架提出以下设计要求：1．保证汽车有良好的行驶平顺性2．具有良好的衰减振动能力3．保证汽车有良好的操纵稳定性4．汽车制动或加速时要保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时车身侧倾角要合适5．有良好的隔声能力6．结构紧凑、占用空间尺寸要小7．可靠地传递各种力，力矩，在满足零部件质量要小的同时, 还要保证有足够的强度和寿命1.4 油气悬架及其特点油气悬架指的是以油液传递压力，用情性气体(通常为氦气，其化学符号为N2)作为弹性介质，由蓄能器(相当于气体弹簧)和具有减振器功能的悬架缸组成。