旅游观光车整车悬架设计与动力学仿真毕业设计(编辑修改稿)

旅游观光车整车悬架设计与动力学仿真毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

，且结构简单， 无需力源，能量消耗小，因而是进气最有可能走向市场推广应用的新兴技术。 现在半主动悬架控制系统已进入实际应用阶段，主动悬架控制系统由于其造价昂贵，需要额外的控制功率等原因，目前仍停留在实验室阶段。 [10]今后的研究目标是研究和开发控制有效、耗能低、成本低廉的汽车悬架控制系统， 为此， 必须解决一些基础性的理论研究问题和实际应用的技术问题。 1） 研究和开发高效高性能的减振器，如液力减振器、阻尼连续可调的磁流变 （或电流变） 减振器等。 尤其是以磁流变可控流体器件为作动器的半主动悬架系统是一 个全新概念的可控悬架系统，它具有简单、耗能低、反应迅速等特点，具有广阔的应用前景。 2） 汽车悬架是一个复杂的非线性机、电、液一体化系统，研究这类系统的建模， 分析其非线性动力学行为甚至可能出现的分岔、混沌现象，将会为汽车（半）主动悬架的设计提供重要的理论依据和保证。 3） 充分运用智能控制技术和非线性控制理论及动力系统的分岔理论，研究并开发高效、快速、可靠、智能型的控制方法和成本低廉的控制器。 各种控制方法的交叉融合将是今后的一个主要研究方向。 论文的主要研究内容 研究的基本内容：首先深入的了解旅游观 光车目前的发展状况及研究动态。 其次了解旅游观光车工作原理及结构，它自身的特点及与传统车辆的差异。 最后根据自己根据自己的课题以及旅游观光车的要求，深入的去研究车辆的悬架系统。 解决的主要问题： ； 悬架结构设计与模型建立； Adams 建立电动旅游观光车的整车悬架模型，仿真其动力学性能，主要分析车身的侧倾、俯仰、不同激励的响应等 第二章 汽车悬架概述 悬架的组成 悬架是连接车身和车轮之间一切传力装置的总称，主要由 弹性元件、 减振器和导向机构三部分组成。 弹性元件用来传递垂直力，并和轮胎一起缓和路面不平引起的冲击和振动，减振器将振动迅速衰减。 导向机构用来确定车轮相对于车架或车身的运动，传递除垂直力以外的各种力矩和力。 但是有的汽车悬架弹性元件刚度较小，容易造成车身倾斜过大，因此，在悬架中增加了第 4 部分 —— 横向稳定器 [2]。 (1)弹性元件 弹性元件用来承受并传递垂直载荷，缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。 弹性元件种类包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧等 1） 钢板弹簧 由多片不等长和不等曲率的钢板叠合而成。 安装好后两端自然向上弯曲。 钢板弹簧除具有缓冲作用外，还有一定的减振作用，纵向布置时还具有导向传力的作用，非独立悬挂大多采用钢板弹簧做弹性元件，可省去导向装置和减振器，结构简单。 2） 螺旋弹簧 只具备缓冲作用，多用于轿车独立悬挂装置。 由于没有减振和传力的功能，还必须设有专门的减振器和导向装置。 3） 油气弹簧 以气体作为弹性介质，液体作为传力介质，它不但具有良好的缓冲能力，还具有减振作用，同时还可调节车架的高度，适用于重型车辆和大客车使用。 4） 扭杆弹簧 将用弹簧杆做成的扭杆一端固定于车架，另一端通过摆臂与车轮相连，利用车轮跳动时扭杆 的扭转变形起到缓冲作用，适合于独立悬挂使用。 悬架系统的功能 悬架系统是车架（或承载式车身）和车桥（或车轮）之间弹性连接并传递力和力矩的装置的总称。 悬架系统的主要功能有： （ 1） 把路面作用于车轮的垂直反力（支撑力）、纵向反力（驱动力和制动力）、侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架（或车身）上； （ 2） 与轮胎一起，吸收和缓冲汽车行驶中由于路面不平所造成的各种振动和冲击，从而保证乘客乘坐舒适和货物的安全； （ 3） 使车身与车轮之间保持有适当的动态几何关系，即车轮跳动时应有正确的运动规律。 悬架的分类 （ 1） 按左右车轮关联程度分 悬架结构与车轮运动关系密切，根据汽车左右两侧的运动是否相互关联，基本上可分为两个大类：独立悬架和非独立悬架 [2]。 1)非独立悬架 非独立悬架其结构特点是汽车两侧车轮安装在一根整体式车轴的两端。 一侧车轮上下跳动时，必然会影响到另一侧车轮的定位参数（主要是车轮外侧）的改变，但车轮轮距不会变动。 非独立悬架通常总是和非断开式车桥联系在一起。 如图 11（ a） 所示。 非独立悬架因其结构简单、工作可靠、易于维修和使用寿命长等优点而受到青睐。 尤其是钢板弹簧非独立悬架，钢板弹簧可兼 起导向机构的作用，并有一定的阻尼减振作用，更使悬架结构大为简化，故而广泛地为载重车的前、后悬架所采用。 这类悬架常有两种形式：钢板弹簧式和螺旋弹簧式。 ① 钢板弹簧式非独立悬架 钢板弹簧被用做非独立悬架的弹性元件，由于它兼起导向机构的作用，使得悬架系统大为简化。 如下图 2 所示。 这种悬架广泛用于货车的前、后悬架中。 它中部用 U 型螺栓将钢板弹簧固定在车桥上。 悬架前端为固定铰链，也叫死吊耳。 它由钢板弹簧销钉将钢板弹簧前端卷耳部与钢板弹簧前支架连接在一起，前端卷耳孔中为减少摩损装有衬套。 后端卷耳通过钢板弹簧吊耳销与后端 吊耳与吊耳架相连，后端可以自由摆动，形成活动吊耳。 当车架受到冲击弹簧变形时两卷耳之间的距离有变化的可能。 这种非独立悬架，由于其制造陈本非常低，常在一些货上采用，尤其是作为 后轮的悬架使用。 ② 螺旋弹簧式非独立悬架 因为螺旋弹簧作为弹性元件，只能承受垂直载荷，所以其悬架系统要加设导向机构和减振器。 2）独立悬架 独立悬架左右两侧车轮之间没有刚性的车轴，车轮独自通过悬架的弹性元件和导向杆件与车架相连。 在左右车轮的运动关系上，当一侧车轮跳动时，对另一侧车轮的定位参数不产生影响，因此称为独立悬架。 如图 11(b)所示。 在汽车悬架系统中，尤其是在轿车的前悬架中已无例外地采用了独立悬架，前后悬架均采用独立悬架的情况也越来越常见。 独立悬架的结构特点是两侧的车轮各自独立地与车架或车身弹性连接（如图 11(b)所示），因而具有以下优点： (a)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，而互不影响，这样在道路上行驶时可减少车轮跳动时的陀螺效应，有助于消除转向轮摆振的不良现象。 (b)减少了汽车的非簧载质量。 非簧载质量越小，悬架所受到的冲击载荷也越小，采用独立悬架可以提高汽车的平均行驶速度。 (c)左右车轮间无车桥 直接联系（所谓采用断开式车桥），发动机总成的位置高度可以大大降低，使汽车的高度和质心下降，提高了汽车行驶稳定性，悬架刚度可设计得较小，有利于提高汽车行驶平顺性。 （ a） 非独立悬架 （ b） 独立悬架 图 11 悬架的类型 (2)按控制形式分 根据对悬架性能控制的状况，汽车悬架又可分为两大类：被动式悬架和主动式悬架： 1） 被动式悬架 被动式悬架是指汽车悬架的刚度和阻尼事先确定，汽车在行驶中无法依据路面状况随时调节这些参数以获得最佳性能。 被动式悬架目前为绝大多数汽车上锁采用。 2） 主动式悬架 主动式悬架可以根据路面和行驶工况动态地自适应调节悬架的性能，使悬架系统始终保持在最佳状态。 主动式悬架中按其是否包含动力源，可分为有源主动悬架（全主动悬架）和无源主动悬架（半主动悬架）。 悬架工作过程 虽 然现代汽车的悬架种类繁多，结构差异较大，但其工作过程都差不多。 当汽车轮胎受到冲击时，弹性元件对冲击进行缓冲，防止对汽车构件和人员造成损伤，弹性元件受到冲击会产生长时间的持续振动，容易使驾驶员疲劳而发生车祸，故减振元件必须快速衰减振动，当车轮受到冲击而跳动时，使其运动轨迹符合一定的要求，导向机构在传力的同时，也对方向进行了控制。 悬架在减振过程也在传力。 车轮滚动过程，车轮受到地面给的力，这个力通过悬架的导向机构传到车身。 这个过程，悬架还将车轮滚动的力转化成了车身水平的力。 悬架上有横向推力杆和横向稳定杆等，这些 机构能将车轮上的侧向力传到车身上，使车身产生转向或横向运动。 第三章 总体方案的设计 过上一章的分析，比较，可以知道当前汽车悬架的前沿技术是带反馈的闭环自控悬架系统。 比如，主动，半主动悬架系统，已经在一些高档轿车上得以应用。 普通乘用车所使用的仍旧是传统的机械式的悬架系统，发展趋势是，四轮全部采用独立悬架系统。 目前，乘用车上应用的悬架系统，五花八门，全部采用非独立，全部独立，抑或是将二者结合，这主要源于汽车厂商的不同市场定位，市场策略。 不管在一辆车上采用何种技术对比，目的只有一个 提供一 台操纵稳定性，平 顺性，舒适性兼顾的车子。 以尽可能低的成本制造出技术性能尽可能好的产品是每一个汽车设计人员的最大追求。 这也是与车场利益相吻合的。 虽然，采用四轮全独立悬架的轿车操纵稳定性，平顺性及舒适性都比较理想。 从设计角度来讲，倾向于采用。 但是，相对来说，总成本比较高，不适和本车的实际情况。 出于。