车辆智能悬架系统发展趋势研究_陈兵

《基于Arduino的智能小车自动避障系统设计与研究》篇一一、引言随着科技的不断发展，智能化和自动化成为现代社会发展的重要方向。

其中，智能小车作为智能交通系统的重要组成部分，具有广泛的应用前景。

自动避障系统作为智能小车的关键技术之一，对于提高小车的安全性和智能化水平具有重要意义。

本文将介绍一种基于Arduino的智能小车自动避障系统的设计与研究。

二、系统设计1. 硬件设计本系统采用Arduino作为主控制器，通过连接超声波测距模块、电机驱动模块、LED灯等硬件设备，实现对小车的控制。

其中，超声波测距模块用于检测小车前方障碍物的距离，电机驱动模块用于控制小车的运动，LED灯则用于指示小车的状态。

2. 软件设计本系统的软件设计主要包括Arduino程序的编写和上位机界面的开发。

Arduino程序采用C++语言编写，实现了对小车的控制、数据采集和处理等功能。

上位机界面则采用图形化界面设计，方便用户进行参数设置和系统监控。

三、自动避障原理本系统的自动避障原理主要基于超声波测距模块的测距数据。

当小车运行时，超声波测距模块不断检测前方障碍物的距离，并将数据传输给Arduino主控制器。

主控制器根据测距数据判断是否存在障碍物以及障碍物的距离，然后通过控制电机驱动模块，使小车进行避障动作。

四、系统实现1. 超声波测距模块的实现超声波测距模块通过发射超声波并检测其反射时间，计算出与障碍物的距离。

本系统中，超声波测距模块采用HC-SR04型号，具有测量精度高、抗干扰能力强等优点。

2. 电机驱动模块的实现电机驱动模块采用L298N型号的H桥驱动芯片，可以实现对电机的正反转和调速控制。

本系统中，通过Arduino的PWM输出功能，实现对电机的精确控制。

3. 系统调试与优化在系统实现过程中，需要进行多次调试和优化。

通过调整超声波测距模块的灵敏度、电机驱动模块的控制参数等，使系统达到最佳的避障效果。

同时，还需要对系统的稳定性、响应速度等进行测试和优化。

油气悬架技术是一种新型的车辆悬架技术，是发展现代特种车辆及大型工程车辆的关键技术，本文结合由徐州工程机械集团公司从德国利勃海尔公司引进的LTM系列全路面汽车起重机为例对油气悬架系统的结构、原理和特征作一初步介绍关键词：油气悬架结构原理1 悬架概述悬架是指车架与车桥之间一切传力连接装置的总称，一般是由弹性元件、减振器和导向机构三部分组成，其作用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩按人们预定的目的传递车架上，以保证汽车的正常行驶。

按车辆在行驶过程中，悬架的性能是否受到控制，可将悬架分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架三种基本类型。

凡不需要输入能量进行控制的悬架称为被动悬架；输入少量能量调节阻尼系数的可控阻尼悬架称为半主动悬架；通过输入外部能量实现控制力调节的可控悬架称为主动悬架。

当然，一些文献并不严格区分半主动悬架和主动悬架的界限。

认为只要有外部能源改变动力特性，该悬架系统就称作是“主动”的。

被动悬架是发展最早、应用最为普遍的一种悬架，经过百余年的发展与不断完善，被动悬架的设计、制造已比较成熟，其成本也比较低廉，但是被动悬架的弹性元件、减振器一旦安装在车辆上，悬架的性能就固定不变，不可再施加控制；半主动悬架和主动悬架是目前乘坐动力学领域的研究热点，采用半主动悬架和主动悬架后，车辆乘坐动力学性能确实得到提高，但与被动悬架相比其成本高、可靠性差，仅用于高档轿车、赛车及重要的载重车辆中。

2 油气悬架的特性及其应用现状油气悬架类属于被动悬架，但油气悬架又具有主动悬架的结构型式，达到了只有主动悬架才能实现的部分功能和性能。

1992年徐州工程机械集团有限公司从德国利勃海尔公司引进的LTM系列全路面汽车起重机以及2002年徐州重型机械厂设计生产的QAY25全路面汽车起重机使用的都是油气悬架。

所谓油气悬架是指以油液传递压力、用惰性气体（通常为氮气）作为弹性介质，悬架油缸内部的节流孔、单向阀等作为减振器元件的一种悬架。

军事交通学院（第三届亚军、第四届冠军）2012年11月24日，军事交通学院猛狮3号（JJUV-3）从北京台湖收费站出发，沿着京津高速一路飞奔，85分钟后安全到达天津东丽收费站。

根据国家自然科学基金委和北京理工大学有关专家现场宣布的测试结果，该无人驾驶智能车全程行驶114公里，最高时速105千米，共完成12次自主超车，36次换道操作，30次刹车操作。

“军交猛狮Ⅲ号”无人驾驶车到目前为止已经完成了一万多公里测试，最高时速曾达到120公里。

军事交通学院JJUV-3军事交通学院三代智能车国防科技大学（第三届冠军）我国从20世纪80年代开始进行无人驾驶汽车的研究，国防科技大学在1992年成功研制出我国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。

我国自主研制的无人车——由国防科技大学自主研制的红旗HQ3无人车，2011年7月14日首次完成了从长沙到武汉286公里的高速全程无人驾驶实验，创造了我国自主研制的无人车在复杂交通状况下自主驾驶的新纪录，标志着我国无人车在复杂环境识别、智能行为决策和控制等方面实现了新的技术突破，达到世界先进水平。

红旗HQ3无人车由国防科技大学自主研制，它从京珠高速公路长沙杨梓冲收费站出发，历时3小时22分钟到达武汉，总距离286公里。

实验中，无人车自主超车67次，途遇复杂天气，部分路段有雾，在咸宁还遭逢降雨。

红旗HQ3全程由计算机系统控制车辆行驶速度和方向，系统设定的最高时速为110公里。

在实验过程中，实测的全程自主驾驶平均时速为87公里。

国防科技大学方面透露，该车在特殊情况下进行人工干预的距离仅为2.24公里，仅占自主驾驶总里程的0.78%。

从20世纪80年代末开始，在贺汉根教授带领下，2001年研制成功时速达76公里的无人车，2003年研制成功我国首台高速无人驾驶轿车，最高时速可达170公里；2006年研制的新一代无人驾驶红旗HQ3，则在可靠性和小型化方面取得突破。

此次红旗HQ3无人车实验成功创造了我国自主研制的无人车在复杂交通状况下自主驾驶的新纪录，这标志着我国在该领域已经达到世界先进水平。

车辆防溜铁鞋智能管理系统的研究和设计车辆防溜铁鞋智能管理系统的研究和设计摘要：随着现代社会车辆数量的快速增长，车辆安全问题也日益引起关注。

其中，车辆溜坡事故成为严重威胁行车安全的一个问题。

为了解决这一问题，本文提出了一种车辆防溜铁鞋智能管理系统，该系统集成了传感器技术、物联网技术和智能控制技术，能够实时监测车辆状态、预测溜坡风险，并通过智能控制手段来防止车辆的溜坡现象发生，从而有效保障行车安全。

1. 引言车辆溜坡事故是指车辆在停放或行驶的过程中，由于道路坡度的原因，车辆自身重力不受控制地滑动或滑动速度超出驾驶员的控制，导致交通事故的发生。

车辆溜坡事故在日常生活中频繁发生，给人们的生命财产安全造成了巨大威胁。

因此，研究车辆防溜铁鞋智能管理系统对于解决车辆溜坡问题至关重要。

2. 系统框架车辆防溜铁鞋智能管理系统主要由传感器子系统、通信子系统、控制子系统和显示子系统等组成。

其中，传感器子系统用于实时监测车辆状态，通信子系统负责与外界服务器进行数据交互，控制子系统通过控制铁鞋的状态防止车辆溜坡，显示子系统用于向驾驶员展示车辆状态和预测的溜坡风险等信息。

3. 传感器子系统传感器子系统包括重力传感器、倾斜传感器和压力传感器等。

通过这些传感器可以实时感知车辆在停放、行驶过程中的状态变化，如倾斜角度、重力变化以及轮胎与地面之间的压力等，为后续的预测和控制提供准确的数据支持。

4. 通信子系统通信子系统采用物联网技术，通过无线网络将传感器获取的数据传输到外界服务器，并接收来自服务器的指令和控制信号。

这样可以实现车辆状态的远程监测和控制，方便驾驶员和相关管理人员随时了解车辆的情况。

5. 控制子系统控制子系统是车辆防溜铁鞋智能管理系统的核心部分。

根据传感器获取的数据，通过智能控制算法预测车辆溜坡的风险，并根据预测结果控制铁鞋的状态。

当系统判断有溜坡风险时，铁鞋会自动张开，与地面产生摩擦力，阻止车辆滑动或减缓滑动速度，保障行车安全。

毕业设计（论文）文献综述题目十九座客车悬架系统设计专业车辆工程（汽车工程）班级08级2班学生指导教师2012 年汽车悬架系统文献综述1.前言悬架是安装在车桥和车轮之间用来吸收汽车在高低不平的路面上行驶所产生的颠簸力的装置。

因此，汽车悬架系统对汽车的操作稳定性、乘坐舒适性都有很大的影响。

由于悬架系统的结构在不断改进，其性能及控制技术也得到了迅速提高。

尽管一百多年来汽车悬架从结构形式到作用原理一直在不断地演进，但从结构功能而言，它都是由弹性元件、减振装置和导向机构三部分组成。

在有些情况下，某一零部件兼起两种或三种作用，比如钢板弹簧兼起弹性元件和导向机构的作用，麦克弗逊悬架中的减振器柱兼起减振器及部分导向机构的作用，有些主动悬架中的作动器则具有弹性元件、减振器和部分导向机构的功能。

其作用是传递路面作用在车轮和车架上的支承力、牵引力、制动力和侧向反力以及这些力所产生的力矩，并且缓冲和吸收由不平路面通过车轮传给车架或车身的振动与冲击，抑制车轮的不规则振动，提高车辆平顺性(乘坐舒适性)和安全性(操纵稳定性)，减少动载荷引起的零部件和货物损坏[1]。

2.汽车悬架系统的发展状况非独立悬架早期广泛应用于轿车及轿车以外的其它车型中，由于其可靠性和简单的特性，现在还被广泛的用于轿车的后桥，轻型货车和越野汽车的后桥，重型货车的前后桥都采用非独立悬架。

独立悬架早期只单纯用于轿车上，目前大部分轻型货车和越野汽车为了提高舒适性也开始采用独立悬架，同时一些中型卡车及客车为了提高驾乘的舒适性和行驶平顺性也开始采用独立悬架，在国外甚至一些轮式工程机械如吊车和重型卡车也开始采用独立悬架。

因此对于独立悬架的设计技术，国内外都进行了研究，这些研究主要集中在以下几个方面：独立悬架设计方法，独立悬架参数对汽车行驶平顺性的影响；独立悬架对汽车操纵稳定性的影响。

国内的研究主要表现为：独立悬架和转向系的匹配；独立悬架与转向横拉杆长度和断开点的确定；悬架弹性元件的设计分析；导向机构的运动分析；独立悬架对前轮定位参数的影响；独立悬架的优化设计等。

车辆主动悬架系统控制方案设计车辆主动悬架系统是一种利用电子控制和传感器技术来调节车辆悬挂系统的功能。

通过检测车辆的动态状况和路况情况，主动悬架系统能够实时调节悬挂的刚度和阻尼，提升车辆的稳定性和行驶舒适性。

本文将针对车辆主动悬架系统的控制方案进行设计，共分为传感器模块、控制模块和执行模块三个部分。

传感器模块是主动悬架系统的基础，负责采集车辆的动态信息和路况情况。

常用的传感器包括加速度传感器、角度传感器、车速传感器和路况传感器等。

加速度传感器用于检测车辆的加速度和减速度，角度传感器用于检测车辆的倾斜角度，车速传感器用于检测车辆的速度，路况传感器用于检测路面的平整度和颠簸程度。

传感器采集到的数据需要经过滤波和处理后方能使用。

控制模块是主动悬架系统的核心，负责根据传感器模块采集到的数据，进行实时的控制和调节。

控制模块包括控制算法和控制器两部分。

控制算法通常采用PID控制算法，即比例、积分、微分控制算法。

PID控制算法能够根据车辆的动态状况和路况情况，计算出合适的悬挂刚度和阻尼，以提升车辆的稳定性和行驶舒适性。

控制器通常采用微控制器或程序控制器，用于控制悬挂系统的执行器。

执行模块是主动悬架系统的实施部分，负责根据控制模块的指令，实时地调节悬挂的刚度和阻尼。

执行模块包括悬挂系统的执行器和悬挂系统的控制阀。

悬挂系统的执行器通常为液压或电液混合执行器，用于实现悬挂系统的加压或减压。

悬挂系统的控制阀用于控制液压或电液混合执行器的操作，根据控制模块的指令，调节液压或电液混合执行器的工作状态。

在车辆主动悬架系统的控制方案设计中，传感器模块负责采集车辆的动态信息和路况情况，控制模块负责根据传感器模块采集到的数据，进行实时的控制和调节，执行模块负责根据控制模块的指令，实时地调节悬挂的刚度和阻尼。

三个模块之间需要进行信息的传递和交互，以实现整个系统的协调工作。

在实际应用中，车辆主动悬架系统的设计还需要考虑到成本、可靠性和安全性等因素。

汽车设计讲稿-第六章悬架设计第六章悬架设计§6-1 概述：一、功用：传力、缓冲、减振：保证平顺性、操纵稳定性二、组成：弹性元件：传递垂直力，评价指标为单位质量储能等导向装置：车轮运动导向，并传递垂直力以外的力和力矩减振器：减振缓冲块：减轻车轴对车架的撞击，防止弹性元件变形过大横向稳定器：减少转弯时车身侧倾太大和横向角振动三、设计要求：1）良好的行驶平顺性：簧上质量 + 弹性元件的固有频率低；前、后悬架固有频率匹配：乘：前悬架固有频率要低于后悬架尽量避免悬架撞击车架；簧上质量变化时，车身高度变化小。

2）减振性好：衰减振动、抑制共振、减小振幅。

3）操纵稳定性好：车轮跳动时，主销定位参数变化不大；前轮不摆振；稍有不足转向（δ1>δ2）4）制动不点头，加速不后仰，转弯时侧倾角合适5）隔声好6）空间尺寸小。

7）传力可靠、质量小、强度和寿命足够。

§6-2 悬架结构形式分析：一、非独立悬架和独立悬架：二、独立悬架结构形式分析：1、评价指标：1）侧倾中心高度：A、侧倾中心：车身在通过左、右车轮中心的横向垂直平面内发生侧倾时，相对于地面的瞬时转动中心，叫侧倾中心。

B、侧倾中心高度：侧倾中心到地面的距离。

C、侧倾中心位置影响：位置高：侧倾中心到质心的距离缩短，侧向力臂和侧倾力矩↓，车身侧倾角↓；过高：车身倾斜时轮距变化大，加速轮胎车轮外倾角α磨损。

2）车轮定位参数：车轮外倾角α，主销内倾角β，主销后倾角γ，车轮前束等会发生变化。

主销后倾角γ变化大→转向轮摆振车轮外倾角α化大→直线行驶稳定性；轮距变化，轮胎磨损3）悬架侧倾角刚度A、车厢侧倾角：车厢绕侧倾轴线转动的角度B、影响：车厢侧倾角与侧倾力矩和悬架总的侧倾角刚度有关，影响操纵稳定性和平顺性4）横向刚度：影响操纵稳定性转向轴上悬架横向刚度小，转向轮易摆振，5）空间尺寸：占用横向尺寸→影响发动机布置和拆装；占用高度尺寸→影响行李箱大小和油箱布置。

汽车悬架系统毕业论文汽车悬架系统毕业论文目录1 引言引言引言 ............................................................. 1 1.1 汽车及汽车工业的发展汽车及汽车工业的发展汽车及汽车工业的发展 ........................................... 1 1.2 汽车的结构组成汽车的结构组成汽车的结构组成 ................................................. 2 1.3 汽车悬架系统的作用、组成与分类汽车悬架系统的作用、组成与分类汽车悬架系统的作用、组成与分类 ................................. 3 1.3.1 汽车悬架系统的作用汽车悬架系统的作用汽车悬架系统的作用 ........................................... 3 1.3.2 悬架系统的组成悬架系统的组成悬架系统的组成 ............................................... 4 1.3.3 汽车悬架系统的分类汽车悬架系统的分类汽车悬架系统的分类 ........................................... 6 1.4 该项研究的目的与意义该项研究的目的与意义该项研究的目的与意义 ........................................... 8 1.5 国内外研究现状、发展动态国内外研究现状、发展动态国内外研究现状、发展动态 ....................................... 9 1.6 钢板弹簧钢板弹簧钢板弹簧 ...................................................... 10 1.6.1 钢板弹簧的基本结构和作用原理钢板弹簧的基本结构和作用原理钢板弹簧的基本结构和作用原理 ................................ 10 2 钢板弹簧的布置方案及材料选择钢板弹簧的布置方案及材料选择钢板弹簧的布置方案及材料选择 .................................... 11 3 汽车后悬架系统钢板弹簧的设计计算汽车后悬架系统钢板弹簧的设计计算汽车后悬架系统钢板弹簧的设计计算 ................................ 12 3.1 设计给定参数设计给定参数设计给定参数 .................................................. 12 3.2 钢板弹簧主要参数的确定钢板弹簧主要参数的确定钢板弹簧主要参数的确定 ........................................ 12 3.2.1 前后悬架静挠度和动挠度的选择前后悬架静挠度和动挠度的选择前后悬架静挠度和动挠度的选择 ................................ 13 3.2.2 钢板弹簧满载弧高的选择钢板弹簧满载弧高的选择钢板弹簧满载弧高的选择 ...................................... 14 3.2.3 钢板弹簧长度钢板弹簧长度L 的确定的确定........................................ 14 3.2.4 后悬架钢板弹簧的刚度计算后悬架钢板弹簧的刚度计算后悬架钢板弹簧的刚度计算 .................................... 15 3.2.5 钢板弹簧所需的总惯性矩的计算钢板弹簧所需的总惯性矩的计算钢板弹簧所需的总惯性矩的计算 ................................ 15 3.2.6 根据强度要求计算钢板弹簧总截面系数根据强度要求计算钢板弹簧总截面系数根据强度要求计算钢板弹簧总截面系数 .......................... 16 3.2.7 钢板弹簧平均厚度的计算钢板弹簧平均厚度的计算钢板弹簧平均厚度的计算 ...................................... 17 3.2.8 验算在最大动行程时的最大应力验算在最大动行程时的最大应力验算在最大动行程时的最大应力 (17)汽车悬架系统毕业论文 3.2.9 验算比应力验算比应力验算比应力 .................................................. 17 3.2.10 钢板弹簧叶片断面形状及尺寸的选择钢板弹簧叶片断面形状及尺寸的选择............................ 18 3.3 钢板弹簧的设计及校核钢板弹簧的设计及校核钢板弹簧的设计及校核 .......................................... 20 3.3.1 钢板弹簧各片长度的确定钢板弹簧各片长度的确定钢板弹簧各片长度的确定 ...................................... 20 3.3.2 弹簧刚度计算弹簧刚度计算弹簧刚度计算 ................................................ 22 3.4 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高和曲率半径计算钢板弹簧总成在自由状态下的弧高和曲率半径计算钢板弹簧总成在自由状态下的弧高和曲率半径计算 .................. 23 3.4.1 钢板弹簧总成在自由状态下的弧高钢板弹簧总成在自由状态下的弧高钢板弹簧总成在自由状态下的弧高 .............................. 23 3.4.2 钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径钢板弹簧总成在自由状态下的曲率半径 .......................... 25 3.4.3 钢板弹簧叶片在自由状态下曲率半径的计算钢板弹簧叶片在自由状态下曲率半径的计算钢板弹簧叶片在自由状态下曲率半径的计算 ...................... 25 3.4.4 钢板弹簧各叶片在自由状态下的曲率半径和弧高的计算钢板弹簧各叶片在自由状态下的曲率半径和弧高的计算钢板弹簧各叶片在自由状态下的曲率半径和弧高的计算 ............ 26 3.4.5 钢板弹簧总成弧高核算钢板弹簧总成弧高核算钢板弹簧总成弧高核算 ........................................ 28 3.5 钢板弹簧各片的应力验算钢板弹簧各片的应力验算钢板弹簧各片的应力验算 ........................................ 29 3.6 叶片端部形状的选择叶片端部形状的选择叶片端部形状的选择 ............................................ 30 3.7 钢板弹簧两端与车架的连接钢板弹簧两端与车架的连接钢板弹簧两端与车架的连接 ...................................... 31 3.8 钢板弹簧弹簧销和卷耳的设计钢板弹簧弹簧销和卷耳的设计钢板弹簧弹簧销和卷耳的设计 .................................... 31 3.8.1 弹簧销的设计弹簧销的设计弹簧销的设计 ................................................ 32 3.8.2 卷耳尺寸的确定卷耳尺寸的确定卷耳尺寸的确定 .............................................. 32 3.8.3 钢板弹簧衬套的设计钢板弹簧衬套的设计钢板弹簧衬套的设计 .......................................... 33 3.9 弹簧夹的设计弹簧夹的设计弹簧夹的设计 .................................................. 34 3.10 中心螺栓的设计中心螺栓的设计................................................ 34 4 结论结论............................................................. 35 参考文献参考文献........................................................... 36 致 谢 . (38)汽车悬架系统毕业论文1 引言 1．1 汽车及汽车工业的发展汽车是借助于自身的动力装置驱动，且具有4个（或4个以上）车轮的非轨道无架线车辆。

空气悬架的历史、现状和发展趋势东风汽车工程研究院陈耀明2009年3月25日空气悬架的历史、现状和发展趋势一、历史1、国外（1）早期①在商业应用之前，空气弹簧的想法早已出现。

其理论基础是1660年爱尔兰人罗伯特·波义尔的论文：“新试验----探索空气弹性”，提出了“温度保持常数时空气绝对压力和容积成反比”，这就是著名的“波义尔定律”。

后来又发展成为气体状态方程式：⋅p m=Vconst式中p容器中气体绝对压力V容器中气体容积m多变指数等温过程1=m绝热过程4.1=m对于空气弹簧，一般过程33m=.1②空气弹簧最早的实用记录是1847年2月授予约翰·路易斯的一项专利，这是在世界上第一辆汽车1886年被发明之前。

1910年本杰明·贝尔已进行了“袖筒式”空气弹簧的试验工作，并且研究了不同活塞形状的影响，这已是现代空气弹簧的雏形。

③上世纪30年代初，美国凡士通轮胎和橡胶公司就开始将空气弹簧用于汽车工业。

到1935年，已有多种实验性的轿车，如别克、普利茅斯、克莱斯勒、林肯等已配备了空气弹簧。

但到了30年代末期，因成本高，改动量大等原因，就不再采用。

④1938年，通用汽车公司对在其客车上安装新型空气弹簧悬架感兴趣。

与凡士通合作，于1944年试验了第一辆空气悬架客车。

（2）实用期----上世纪50年代①载货车通用汽车公司（GMC）1958年生产12～15吨空气悬架挂车，采用圆形、枕形囊式空气弹簧。

②客车a)1953年，通用汽车公司第一辆实用的空气悬架客车投入批量生产；b)1956年，德国大陆橡胶公司将空气弹簧投放市场。

c）50年代中期，美国古特异尔橡胶公司发明了并获得专利的卷绕膜片式空气弹簧，并投入生产。

③轿车a）美国5种新车型50年代中期采用空气弹簧取代螺旋弹簧，但延用期不长。

b）德国奔驰600采用空气悬架，延用至今。

④轨道车辆（轻轨、地铁、火车列车）也开始采用空气悬架。

（3）大发展时期----上世纪60年代以后（我国文革动乱期）①1961年开始，美国在大多数公交车上使用空气悬架，到1964年，美国生产的25种公交车，有23种用空气悬架，占92%。