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1、空氣懸架氣動系統(tǒng)的AMESim研究,喬紅嬌,本論文的主要內(nèi)容,空氣懸架系統(tǒng)特性分析; 空氣懸架氣動系統(tǒng)的構(gòu)成; 建立AMESim空氣懸架氣動系統(tǒng)模型;,空氣懸架圖,1.本課題的研究目的和意義,空氣懸架能極大改善車輛的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。沿著歐美國家空氣懸架技術(shù)發(fā)展軌跡發(fā)展,優(yōu)先發(fā)展汽車的電控空氣懸架技術(shù)是國內(nèi)汽車業(yè)發(fā)展的必然趨勢。目前國內(nèi)的車輛空氣懸架系統(tǒng)部分是直接采取從國外進口,自制空氣懸架系統(tǒng)也是引進國外技術(shù)生產(chǎn),無自主知識產(chǎn)權(quán)。國內(nèi)企業(yè)掌握空氣懸架關(guān)鍵技術(shù),可快速縮短國產(chǎn)汽車與國外汽車技術(shù)、等級差距和市場份額。因此,國內(nèi)汽車業(yè)需要加強空氣懸架關(guān)鍵技術(shù)的研究,發(fā)展有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的空
2、氣懸架技術(shù)。,2.汽車空氣懸架簡介,空氣懸架系統(tǒng)是高檔車輛關(guān)鍵部件,是汽車鋼板彈簧懸架系統(tǒng)的更新?lián)Q代產(chǎn)品,現(xiàn)已成為提升汽車性能的主要部件之一,其獨特的變剛度、低振動頻率、抗道路沖擊的特性,更加有效地提高了汽車行駛平順性以及操縱穩(wěn)定性,同時還具有提高運行速度、減少路面破壞等多項性能。,2.1汽車空氣懸架的工作原理,空氣懸架工作原理就是用空氣壓縮機形成壓縮空氣,并將壓縮空氣送到彈簧和減振器的空氣室中,以此來改變車輛的高度。在前輪和后輪的附近設(shè)有車高傳感器,按車高傳感器的輸出信號,微機判斷出車身高度的變化,再控制壓縮機和排氣閥,使彈簧壓縮或伸長,從而起到減振的效果。,2.2汽車空氣懸架的組成,汽車空
3、氣懸架由兩部分組成: 第一部分主要為結(jié)構(gòu)件 包括空氣彈簧、導向傳力機構(gòu)、減振器阻尼裝置、橫向穩(wěn)定器及各種安裝支架等; 第二部分為氣路和控制系統(tǒng) 包括空氣壓縮機、儲氣筒、空氣濾清器、干燥器、限壓閥、安全閥、高度控制傳感器、管路、密封件等。,空氣懸架系統(tǒng)圖,1空壓機;2、7空氣濾清器;3車身高度控制閥;4控制桿;5空氣彈簧;6儲氣罐;8貯氣筒;9壓力調(diào)節(jié)器;10油水分離器,3.汽車空氣懸架的特性,優(yōu)點 1)空氣懸架剛度低;2)空氣懸架剛度呈非線性且可調(diào)節(jié);3)空氣懸架高度可調(diào);4)空氣懸架質(zhì)量輕;5)空氣彈簧噪聲低,壽命長。 缺點 1)結(jié)構(gòu)復雜、成本高;2)空氣彈簧尺寸大,布置困難;3)密封困
4、難。,3.1空氣彈簧的剛度特性,空氣彈簧剛度可以直接由載荷F對位移s求導得到 ,考慮到 考慮到 , , 則有, P0為大氣壓力,A為相對氣壓,V為氣體容積,,,空氣彈簧的剛度是可變的,它取決于其工作壓力、有效面積和工作時的容積;空氣彈簧剛度隨位移的變化是非線性的;在工作壓力一定的情況下,減小有效面積變化率,增大空氣彈簧容積可減小其剛度。,3.2空氣彈簧有效面積特性,在上式中 表示有效面積變化率對空氣彈簧剛度的影響。由于空氣彈簧是一個彈性體,一般情況下在空氣彈簧變形時有效面積A是變化的,而且不同結(jié)構(gòu)型式的空氣彈簧,其有效面積A的變化是不同的。在這里假設(shè)其有效面積幾乎不隨位移
5、變化而變化,即 此時空氣彈簧剛度計算公式可簡化為:,3.3空氣懸架頻率特性,汽車在行駛過程中,假定不考慮輪胎的質(zhì)量、剛度和阻尼,可將汽車簡化為單質(zhì)量彈簧系統(tǒng)。懸架系統(tǒng)的固有頻率可由如下公式得到:,可以通過降低空氣彈簧的工作壓力、減小有效面積變化率、增大空氣彈簧容積等簡單的措施減小其剛度,從而使空氣懸架具有較低的固有頻率。,4.空氣懸架氣動系統(tǒng)的構(gòu)成,氣源設(shè)備 氣源處理元件 氣動執(zhí)行元件 氣動輔助元件,4.1空氣壓縮機,空壓機的選擇上,首先按空壓機的特性要求,選擇空壓機的類型。再根據(jù)氣動系統(tǒng)所需要的工作壓力和流量兩個參數(shù),確定空壓機的輸出壓力P和吸入流量q,最終選出空壓機的型號。本文選擇二級
6、活塞式空氣壓縮機,4.2干燥器,氣動回路在充排氣過程中,元件內(nèi)部存在高速流動處或氣流發(fā)生絕熱膨脹處,溫度要下降,空氣中的水蒸氣就會冷凝成水滴,這對氣動元件的工作產(chǎn)生不利的影響。本文選擇吸附式干燥器。,吸附式干燥器的工作原理圖,4.3空氣彈簧,空氣彈簧是以橡膠、簾布為結(jié)構(gòu)的氣囊,以空氣為介質(zhì),利用空氣具有壓縮彈性的性質(zhì)制成的彈簧。根據(jù)橡膠氣囊工作時的變形方式,空氣彈簧一般分囊式空氣彈簧和膜式空氣彈簧。本文選擇囊式空氣彈簧。,囊式空氣彈簧,膜式空氣彈簧,4.4溢流閥,空氣彈簧供氣儲氣筒前,增加開啟壓力為6bar溢流閥,確保 氣動回路最大工作壓力不超過儲氣筒額定壓力,保證儲氣筒安全工作; 空氣懸架氣
7、路不受其他用氣單元干涉; 同時優(yōu)先保證制動系統(tǒng)用氣。,4.5管接頭,管接頭是連接管道的元件。在本次設(shè)計中,主要使用的是可回轉(zhuǎn)式管接頭。,可回轉(zhuǎn)式管接頭結(jié)構(gòu)原理圖,5.AMESim軟件簡介,AMESIM軟件由三部分組成 1.基本環(huán)境:AMESIM(系統(tǒng)仿真平臺)、AMESET(模型和文檔生成器)、AMECUSTOM(模型定制工具)、AMERUN(運行版本)。 2.各類應(yīng)用庫:控制應(yīng)用庫、機械應(yīng)用庫、流體應(yīng)用庫、電磁應(yīng)用庫、 熱分析應(yīng)用庫、內(nèi)燃機應(yīng)用庫。 3、MESIM具有多種接口。,空氣懸架氣動系統(tǒng)AMESim建模圖,空壓機、壓力開關(guān)、單向閥、干燥器、溢流閥、儲氣筒、排水閥、ECAC 電磁閥、空氣彈簧、ECU、壓力變送器及二次儀表、ECAS 高度傳感器,請各位專家、老師批評指正,謝謝,