汽車懸架設(shè)計(jì)概述課件-資料下載頁
2025-01-20 04:28本頁面
【正文】 。67 主動(dòng)與半主動(dòng)懸架系統(tǒng) 1 主動(dòng)懸架系統(tǒng) 主動(dòng)懸架中不再有傳統(tǒng)意義上的 “彈簧剛度 ”和 “阻尼特性 ”，懸架中的彈簧和減振器全部或者至少部分被執(zhí)行元件所取代?；驹?是靠自身的能源通過執(zhí)行元件對(duì)振動(dòng)進(jìn)行 “主動(dòng) ”干預(yù)。分類： 根據(jù)執(zhí)行元件的響應(yīng)帶寬可分為寬帶主動(dòng)懸架和有限帶寬主動(dòng)懸架兩種，兩種懸架又分別稱為全主動(dòng)懸架和慢主動(dòng)懸架。主動(dòng)與被動(dòng)懸架系統(tǒng)演示1） 全主動(dòng)懸架概念：全主動(dòng)懸架系統(tǒng)所采用的執(zhí)行元件具有較寬的響應(yīng)頻帶，以便對(duì)車輪的高頻共振也加以控制。執(zhí)行元件多采用電液或液氣伺服系統(tǒng)，控制帶寬一般應(yīng)至少覆蓋 0～ 15Hz，有的執(zhí)行元件響應(yīng)帶寬甚至高達(dá) 100Hz。 全主動(dòng)懸架工作原理的示意圖 (單個(gè)車輪 ) A執(zhí)行元件 E比較器 F力傳感器 P電位器 V控制閥1懸掛質(zhì)量 2加速度傳感器 3信號(hào)處理器 4控制單元 5進(jìn)油 6出油 7非懸掛質(zhì)量 8路面輸入 216。系統(tǒng)主要由執(zhí)行元件、各種必要的傳感器、信號(hào)處理器和控制單元等組成。216。控制單元根據(jù)檢測(cè)到的各種信號(hào)判斷汽車的當(dāng)前狀態(tài)，并根據(jù)事先設(shè)定的控制策略決定執(zhí)行元件該輸出多大的力。216。系統(tǒng)內(nèi)部靠力閉環(huán)控制保證執(zhí)行元件輸出的力滿足指令要求。216。實(shí)際使用時(shí)，還必須包括更多的傳感器以檢測(cè)必要的系統(tǒng)狀態(tài)量，比如轉(zhuǎn)向時(shí)與汽車運(yùn)動(dòng)相關(guān)的橫向加速度、方向盤角速度，還有汽車車速、發(fā)動(dòng)機(jī)油門開度、制動(dòng)踏板位置以及汽車車身高度等系統(tǒng)狀態(tài)量。系統(tǒng)工作原理及過程主動(dòng)懸架布置圖 1懸架位移傳感器 2后懸架執(zhí)行元件3車門開關(guān)傳感器4隔離閥 5前懸架執(zhí)行元件6控制閥 7液壓泵 8油門位置傳感器 9車速傳感器 10控制踏板位置傳感器 11方向盤傳感器 12中央控制單元 性能指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主動(dòng)懸架的性能指標(biāo)可以用多個(gè)系統(tǒng)輸出變量的均方根值的加權(quán)和來表征。這些變量可以包括車身加速度、車輪與地面間的動(dòng)載、車輪相對(duì)于車身的位移以及執(zhí)行元件的作用力等。 系統(tǒng)的控制變量也比傳統(tǒng)的被動(dòng)懸架要多，并且參數(shù)的選擇范圍也更寬。 主動(dòng)懸架特點(diǎn) 要求執(zhí)行元件所產(chǎn)生的力能夠很好地跟蹤任何力控制信號(hào) 因此，它為控制律的選擇提供了一個(gè)廣闊的設(shè)計(jì)空間，即如何確定控制律以使系統(tǒng)能夠讓車輛達(dá)到最佳的總體性能。研究表明，主動(dòng)懸架能夠在不同路面及行駛條件下顯著地提高車輛性能。 2） 慢主動(dòng)懸架 慢主動(dòng)懸架將執(zhí)行元件的頻響帶寬降低到只考慮車身的垂直、俯仰和側(cè)傾振動(dòng)以及汽車的轉(zhuǎn)向反應(yīng)，不考慮車輪剛度所對(duì)應(yīng)的頻率，也即帶寬降至 3～ 4Hz。它與前述的主動(dòng)懸架在被測(cè)狀態(tài)量和控制實(shí)施等方面都有類似，唯一的差異就是執(zhí)行元件帶寬的降低。 一類為當(dāng)其不起作用 (激勵(lì)頻率超過響應(yīng)帶寬 )時(shí)可以像普通彈簧一樣工作，比如氣壓執(zhí)行元件，在這種情況下由于執(zhí)行元件可以支持車身的重量，所以系統(tǒng)中可以不加彈簧或并聯(lián)一個(gè)彈簧。另一類為不起作用時(shí)變?yōu)閯傂泽w的執(zhí)行元件，如滑閥控制的液力作動(dòng)器，在這種情況下系統(tǒng)中必須串聯(lián)彈性元件 在慢主動(dòng)懸架中，可以選用兩類執(zhí)行元件轎車用慢主動(dòng)懸架原理圖 1懸掛質(zhì)量2空氣彈簧3阻力閥4比例流量控制閥5接油泵6接油罐 7輪胎剛度8非懸掛質(zhì)量 9執(zhí)行元件 慢主動(dòng)懸架特點(diǎn)216。由于慢主動(dòng)懸架執(zhí)行元件僅需在一窄帶頻率范圍內(nèi)工作，降低了系統(tǒng)的成本及復(fù)雜程度。216。比全主動(dòng)懸架便宜得多。216。它的主動(dòng)控制仍然覆蓋了主要的車身振動(dòng)，包含縱向、俯仰、側(cè)傾及轉(zhuǎn)向控制等要求的頻率范圍，改善了車身共振頻率附近的行駛性能，提高了對(duì)車身姿態(tài)的控制。216。性能可達(dá)到與全主動(dòng)懸架系統(tǒng)很接近的程度。216。就實(shí)用性及商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力而言，慢主動(dòng)懸架有較好的應(yīng)用前景。2 半主動(dòng)式懸架 與主動(dòng)懸架的比較216。半主動(dòng)懸架與主動(dòng)懸架的區(qū)別在于用可控阻尼的減振器取代了執(zhí)行元件。216?？煽刈枘釡p振器所起的作用與主動(dòng)懸架中執(zhí)行元件的作用類似，都是通過系統(tǒng)內(nèi)的力閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)控制單元提出的力要求。216。所不同的是執(zhí)行元件要做功，而減振器則是通過調(diào)節(jié)阻尼力控制耗散掉的能量的多少，幾乎不消耗汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的能量。顯然，在半主動(dòng)懸架中，必須并聯(lián)彈簧以支持懸掛質(zhì)量，一般情況下該彈簧剛度是不變的。 216。半主動(dòng)懸架不需要油泵、過濾器、儲(chǔ)油器、冷卻器及輸油管等附件，幾乎不消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率，并且制造可控阻尼減振器不像制造電液伺服液力執(zhí)行元件那樣復(fù)雜，懸架系統(tǒng)的制造成本和運(yùn)行成本可大大降低。 分類半主動(dòng)懸架包括 阻尼連續(xù)可調(diào)式 和 可切換阻尼式 兩類，前者的阻尼系數(shù)在一定的范圍內(nèi)可以連續(xù)變化，后者的阻尼系數(shù)只能在幾個(gè)離散的阻尼值之間進(jìn)行切換。 各自特點(diǎn)216?？汕袚Q阻尼系統(tǒng)與前面介紹的阻尼可調(diào)自適應(yīng)懸架的區(qū)別在于阻尼值停留在特定設(shè)置的時(shí)間長(zhǎng)短不同。阻尼可調(diào)自適應(yīng)懸架在每一設(shè)置上停留的時(shí)間較長(zhǎng) (一般在 5s以上 )216。而可切換阻尼式懸架的設(shè)置則可在每一車輛振動(dòng)周期變化范圍內(nèi)在頻繁地改變 (切換速度為十幾毫秒 )。 常見的可切換阻尼式懸架一般設(shè)置 2至 3個(gè)檔位，阻尼系數(shù)可在幾檔之間快速切換，切換的時(shí)間通常為 10～ 20S?？刂品椒ㄍǔ２捎?Karnopp等提出的算法，即根據(jù)車身的相對(duì)速度和絕對(duì)速度來改變系統(tǒng)阻尼的設(shè)置。以兩擋切換系統(tǒng)為例，如果二者符號(hào)相同，阻尼為硬設(shè)置；否則為軟設(shè)置。 可切換阻尼懸架的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是發(fā)展先進(jìn)的控制閥技術(shù)，保證切換時(shí)間能足夠短，以便使復(fù)雜的控制策略的應(yīng)用成為可能。但這也將導(dǎo)致阻尼器的制造成本升高，目前這種快速切換阻尼系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中仍不多見。 可切換阻尼式懸架應(yīng)用連續(xù)可調(diào)減振器的兩種基本結(jié)構(gòu)形式 216。一種是通過調(diào)節(jié)減振器節(jié)流閥的面積而改變阻尼特性的孔徑調(diào)節(jié)式，其孔徑的改變一般可由電磁閥或其它類似的機(jī)電式驅(qū)動(dòng)閥來實(shí)現(xiàn)；216。另一種是電流變或磁流變可調(diào)阻尼器，其工作原理是通過改變電場(chǎng)或磁場(chǎng)強(qiáng)度來改變流變體的阻尼特性。216。兩種結(jié)構(gòu)中，前者技術(shù)較為成熟，后者屬于新興技術(shù)，隨著對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的研究和突破，將會(huì)成為一種較有前途的半主動(dòng)懸架 。練習(xí)題1. 懸架的作用是什么？2. 懸架的靜撓度是什么？動(dòng)撓度又是什么？3. 懸架的頻率，撓度，前后懸架的頻率（或撓度）是什么關(guān)系？4. 汽車為什么要采用非線性懸架？貨車為什么？轎車又是為什么？5. 鋼板彈簧主副簧配置可實(shí)現(xiàn)非線性特性？問 Fk應(yīng)如何選擇，適用于什么工況？6. 影響選取鋼板彈簧長(zhǎng)度、片數(shù)、片寬、片厚的因素有哪些？ 鋼板彈簧強(qiáng)度驗(yàn)算哪幾種情況？
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