【正文】 雖然朱 老師 平日里工作繁多， 但 從 畢業(yè)設(shè)計 選題到最后的完成都得到了 朱 老師的認(rèn)真指導(dǎo)和親切關(guān)懷 。 在這里首先要感謝我的 指導(dǎo)老 師 朱寶全 老 師 ， 朱 老師 以他 深厚的理論和專業(yè)知識，給予了我們孜孜不倦的 指導(dǎo)。 由于時間與個人能力所限， 在設(shè)計中同時也遇到很多問題，尤其是節(jié)流閥的設(shè)計，因沒有查到結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計計算公式，只能參照類似閥體結(jié)構(gòu)繪制圖形。可有效的降低車身加速度幅值，懸架動撓度和輪胎動載荷，使汽車行駛平順險和操作穩(wěn)定性得到改善。 因此，這種懸架通常用于一些車載變化較大的重型貨車和大型客車，也有些用于高級豪華轎車。 在液壓式主動懸架系統(tǒng)上應(yīng)用電液伺服閥控制液壓油的流向，可以較好的控制液壓缸的動作，從而獲得理想的車身高度控制效果。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（論文） 45 結(jié) 論 本設(shè)計通過了解和掌握汽車懸架的發(fā)展?fàn)顩r和水平，立足于我國汽車懸架發(fā)展的實際情 況，設(shè)計了一種以伺服閥控制的液壓缸為執(zhí)行元件的液壓式主動懸架系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析。還進(jìn)行了 蓄能器及 空氣壓縮機(jī)的選擇 。此蓄能器在系統(tǒng)中還起到空氣彈簧的作用。 1 1 2 2n n nP V P V P V?? ? ? ? 常 數(shù) (54) 則有： 3P MPa? ? ， 1 6P MPa? 。 為了保證系統(tǒng)壓力 2P 時，蓄能器還能釋放壓力油，應(yīng)取充氣壓力 2PP?? ，對于皮囊式取 (? ? ～ )P 有利于提高其使用壽命。在液壓系統(tǒng)中，當(dāng)液壓泵停止工作時蓄能器可以向系統(tǒng)提供壓力油，充當(dāng)應(yīng)急能源，使系統(tǒng)在一段時間內(nèi)維持壓力。此種蓄能器的氣 體與 液 體 完全隔開，氣囊慣性小、反映靈敏、體積小、質(zhì)量輕、安裝方便，適用于儲能和吸收壓力沖擊，工作壓力可達(dá) 32MPa，是目前應(yīng)用最廣泛的蓄能器之一。當(dāng)系統(tǒng)的壓力高于蓄能器的壓力時，壓力油經(jīng)殼體底部的限位閥進(jìn)入蓄能器，壓縮氣囊內(nèi)的氣體，蓄能器儲存能量；當(dāng)系統(tǒng)的壓力低于蓄能器的壓力時，氣囊膨脹將壓力油通過限位閥輸出，蓄能器釋放能量。蓄能器的壓力小于 10MPa ， 所以選擇輸出壓力為中壓的空氣壓縮機(jī) ( ～ 10 )MPa 。 1 2 3 maxczq k k k q? (53) ?? minm? 式中 maxzq ——氣動系統(tǒng)的最大總耗氣 (自由空氣 )量； 1k ——漏損系數(shù)，考慮元件、管接頭及風(fēng)動工具磨損泄漏， 1 ? ～； 2k ——備用系數(shù)，考慮系統(tǒng)中增添新氣動設(shè)備的余量， 2 ? ～ ； 3k ——利用系數(shù)，若所有設(shè)備同時使用時， 3 1k? ； 通常情況下，可令 1 2 3 k ? ～ 。 輸出壓力 cP cP P P? ??? (51) 6 ?? ? 式中 P——各氣動執(zhí)行元件使用的最高壓力 ()MPa ； P?? ——氣動系統(tǒng)的總壓力損失，一般令 MPa?? ? ； 輸出流量 cq 計算出各氣動設(shè)備所需的壓縮空氣流量后，轉(zhuǎn)換成自由空氣流量，再計算哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（論文） 42 出空氣壓縮機(jī)的流量。 特殊需要時，也可選用中壓 1MPa ～ 10MPa 、高壓 10MPa ～ 100MPa 甚至超高 100 MPa 以上的空氣壓縮機(jī)。 空壓機(jī)的額定壓力應(yīng)略高于氣動系統(tǒng)的工作壓力。用于氣壓傳動是較新的具有發(fā)展前途的空壓機(jī) 。目前仍是應(yīng) 用廣泛的一種空壓機(jī)。排氣壓力高于 的習(xí)慣上稱為壓縮機(jī)。 1油箱； 2粗過濾器； 3精過濾器； 4冷卻器； 5溢流閥； 6單向閥； 7壓力繼電 器； 8伺服閥； 11蓄能器； 10液壓缸； 12排氣閥； 13單向閥； 14空氣干燥器； 15空氣壓縮機(jī)； 1 18電動機(jī)； 17壓力表； 19液壓泵 。液壓缸壓力高出正常行駛壓力范圍時， ECU 發(fā)送指令，控制空氣壓縮機(jī)電路，空氣壓縮機(jī)工作向蓄能器補(bǔ)氣，同時 ECU 還控制液壓系統(tǒng)電磁閥，向蓄能器供液壓油，提高系統(tǒng)剛度。液壓缸的壓力減小，需要向蓄能器補(bǔ)氣來保持正常行駛壓力， ECU 發(fā)送指令，通過電路控制，接通空氣壓縮機(jī)的電路，使空氣壓縮機(jī)開始工作，向蓄能器補(bǔ)氣。液壓缸的壓力在設(shè)定范圍內(nèi)變化時，通過蓄能器的排氣及空氣壓縮機(jī)的補(bǔ)氣，使懸架的剛度減小，系統(tǒng)處于 “軟 ”狀態(tài)。 懸架剛度的自動調(diào)節(jié) 蓄能器與空氣壓縮機(jī)相連 ， 通過液壓缸的壓力信號，由 ECU 控制空氣壓縮機(jī)向蓄能器補(bǔ)氣及蓄能器的排氣，利用蓄能器中壓縮空氣的多少來進(jìn)行剛度控制。根據(jù)空氣彈簧和普通減震器改變懸架剛度的原理，設(shè)計液壓式懸架剛度調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用一個蓄能器代替空氣彈簧，液壓缸代替普通減震器，通過空氣壓縮機(jī)的供氣及蓄能器的排氣改變蓄能器內(nèi)壓縮空氣的壓力，進(jìn)而改變懸架的剛度。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（論文） 39 第 5 章 懸架 剛度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計 在部分 小轎車、越野汽車和大型豪華客車上的電子控制懸架系統(tǒng)中，每個車輪上都采用了 空氣彈簧和普 通減震器。介紹了 阻尼調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的 工作原理 。 選擇二位三通電磁換向閥來實現(xiàn)液壓缸的供油與節(jié)流閥的卸油。 電磁換向閥 的選擇 換向閥 是利用閥芯相對閥體的相對運(yùn)動，達(dá)到特定的工作位置，使不同的油路接通、關(guān)閉，從而變換液壓油的流動方向，改變執(zhí)行元件的運(yùn)動方向。 圖 節(jié)流閥 傳感器的選擇 根據(jù)控制工程經(jīng)驗 ， 檢測元件的精度必須高于控制系統(tǒng)控制精度 的 4 倍以上，其響應(yīng)速度則為系統(tǒng)頻寬 的 8～ 10 倍以上。 節(jié)流閥外形尺寸的選擇 外形尺寸根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊中 球閥 確定 ，如圖 所 示。以上堆積 、 吸附物增長到一定厚度時，會被液流沖刷掉，隨后又重新附在閥口上。但是油中不可避免有臟物，節(jié)流口開得太小就容易被臟物堵住， 使通過節(jié)流口的流量不穩(wěn)定。 阻塞對流量穩(wěn)定性的影響 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（論文） 36 當(dāng) 流量小時，流量穩(wěn)定性與油液的性質(zhì)和節(jié)流口的結(jié)構(gòu)都有關(guān)。所以節(jié)流通道長時溫度對流量的穩(wěn)定性影響大。 油溫變化對流量穩(wěn)定性的影響 當(dāng) 開口度不變時，若油溫升高，油液粘度會降低。 m 越大， ΔP 變化后對流量的影響就越大，薄壁孔 （ m ＝ ）比細(xì)長孔（ m ＝ 1）的流量穩(wěn)定性受 ΔP 變化的影響要小。 當(dāng)節(jié)流口壓差一定時，剛度與流量成反比，通過節(jié)流口的流量越小，剛度也越大； 見 式 (324)可知： 它定義為節(jié)流口前后壓差 ΔP 的變化與流量 Q 的波動值的比值。 壓差變化對流量穩(wěn)定性的影響 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（論文） 35 當(dāng)節(jié)流口前后壓差變化時，通過節(jié)流口的流量將隨之改變，節(jié)流口的這種特性可用流量剛度來表征。 2pA q C P?? ?? (42) 式中 A? ——孔的截面積 2()m ； pC ——長孔的流量系數(shù) pC =； P? ——孔口兩端的壓差 ()Pa ； ? ——液壓油的密度 3()Kg m ； q ——流量 3()ms； 阻尼孔兩端的壓差由空載壓力與滿載沖擊力最大時壓差定，設(shè) P? =2MPa ，液壓 油的密度一般為 900 3Kgm ， 流量為 10q m s??? ，則： 2pA q C P?? ?? 3623 . 2 1 0 0 . 8 2 2 1 0900?? ? ? ? 10 m??? 圓形節(jié)流孔的半徑 R RA??? (43) 10 4??? 10m??? 影響流量穩(wěn)定性的因素 液壓系統(tǒng)在工作時，希望節(jié)流口大小調(diào)節(jié)好后 ，流量 Q 穩(wěn)定 不變。 孔口根據(jù)長徑比可分為三種：當(dāng)孔口的長徑 比 ld≤ 時稱為薄壁孔 ； 當(dāng)孔口的長徑 比ld≤4 時稱為短孔； 當(dāng)孔口的長徑 比 ld≥4 時稱為細(xì)長空孔。節(jié)流孔口的流量 壓差特性曲線如圖 所示。它的特殊情況是 m =。 ECU 根據(jù)傳感器信號向電液比例閥通電 流 I，通過電流 I 的大 小控制 節(jié)流閥阻尼孔通流截面積的大小，更加準(zhǔn)確的實現(xiàn)阻尼控制。在懸架的伸張行 程（車輪與車身相互遠(yuǎn)離）中節(jié)流 閥應(yīng)產(chǎn)生較大阻尼力，以迅速衰減振動。 阻尼力 越大，振動消除的越快，但也會使地面過大的沖擊載荷傳向車身，不利于乘坐舒適性的提高，同時，阻尼力過大還可能導(dǎo)致液壓缸連接零件及車身（車架）的損壞。 圖 扇形齒輪旋轉(zhuǎn)方向和位置 阻尼“柔 軟 ”的控制過程 當(dāng) ECU 根據(jù)傳感器和控制開關(guān)信號確定阻尼為“堅硬”狀態(tài)時，控制單元向步進(jìn)電機(jī)和電磁線圈發(fā)出控制指令，使步進(jìn) 電機(jī)和扇形齒輪從阻尼 “中等”或“堅硬” 的極限 位置旋轉(zhuǎn)到如 圖 (b)所示位置（從 “中等 ”的極限位置逆時針旋轉(zhuǎn) 60? ，從 “堅硬 ”的極限位置順時針旋轉(zhuǎn) 90? ）接 通電磁線圈電流，其電磁吸哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（論文） 32 力將擋塊吸出，使擋塊進(jìn)入 扇形齒輪 凹槽中間部位的一個傲坑內(nèi)。直到扇形齒輪凹槽的另一邊靠在擋塊上為止 （從 “中等 ”位置開始計算，其轉(zhuǎn)角約為 150? ） ，如圖 (c)所示 與此同時，扇形齒輪帶動閥桿和閥芯轉(zhuǎn)動，閥芯上的阻尼孔完全關(guān)閉，液壓缸油液不能流動，因此液壓缸伸縮非常緩慢，使阻尼處于 “堅硬”狀態(tài)。 圖 阻尼調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)原理圖 扇形齒輪轉(zhuǎn)動時 ， 將同時帶動節(jié)流閥閥桿和閥芯轉(zhuǎn)動 ， 閥芯上的阻尼孔也轉(zhuǎn)過 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（論文） 31 60? ，此時，打開阻尼孔 的 13截面積 ，允許液壓缸油液流過節(jié)流閥的流動速度不快也不慢，因此液壓缸能以緩慢速度伸縮，使阻尼處于“中等” 狀態(tài)。直到扇形齒輪凹槽的一邊靠在擋塊上為止，即扇形齒輪順時針轉(zhuǎn)動 60? ，如圖 (a)所示。 阻尼調(diào)節(jié) 控制系統(tǒng)原理圖 ，如圖 所示。執(zhí)行機(jī) 構(gòu)放在節(jié)流閥閥桿頂部，由 直流電機(jī)、小齒輪、扇形齒輪、擋塊以及電磁線圈等組成 。它們分別向控制裝置 （ ECU） 提供車速、加速狀況、方向盤轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速、車身運(yùn)動狀態(tài) 和汽車制動等信號， ECU 通過電磁控制節(jié)流閥改變阻尼力，以適應(yīng)行駛需要。 阻尼調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由 電控裝置、 動力源、 電液 伺服閥、 電磁換向閥、節(jié)流閥、油液作動器 （液壓缸） 等組成。但是，當(dāng)行駛于城市街道時，減弱阻尼力更有利于改善乘坐舒適性。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（論文） 29 第 4 章 懸架 阻尼調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計 汽車液壓式主動懸架對阻尼的控制是跟據(jù)汽車負(fù)荷、行車狀態(tài)和路面條件控制調(diào)節(jié)節(jié)流閥阻尼孔過流截面， 進(jìn)而 改變油液作動器的阻尼力實現(xiàn)的。該伺服放大器的頻寬大于 1KHz， 可近似為比例環(huán)節(jié)，其增益可調(diào)，為 1～ 。 伺服放大器的選擇 伺服放 大器主要有兩個作用：其一是電壓 —— 電流轉(zhuǎn)換作用，即控制給電液伺服閥力矩馬達(dá)線圈的電流；其二 是 能保持力矩馬達(dá)電流在要求的安全值范圍內(nèi)。從本質(zhì)上看，力反饋式電液伺服閥是閉環(huán)控制，故性能較好。擋板位移雖小而閥芯的位移量 vX 卻可以較大 ， 伺服閥的輸出流量 LQ 因 vX 較大而較大，伺服閥的線性因擋板位移 X 較小而較好。反饋桿彎曲變形后作用于閥芯上的彈簧力與閥芯端面上的液壓力平衡。反饋彈簧桿將向逆時針方向彎曲變形。 1力矩馬達(dá) ； 2彈簧管 ； 3擋板 ； 4噴嘴 ； 5反饋彈簧管 ； 6閥芯 ； 7固定節(jié)流口 ； 8精油哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（論文） 27 濾 。當(dāng)有輸入電流 i? 時，假定擋板向左偏轉(zhuǎn)，左噴嘴中的壓力升高而右 噴嘴的壓力下降，兩個噴嘴的壓力差LpP作用在閥芯端面上，推動閥芯向右移動。 在零位時，力矩馬達(dá)輸入差動電流 0i?? ，銜鐵在零位時，擋板在零位，兩個噴嘴控制腔間沒有壓差，閥芯在反饋桿的作用下?lián)茉诹阄弧? 根據(jù)系統(tǒng)要求本文選擇了力反饋式噴嘴擋板閥，其結(jié)構(gòu)原理如圖 所示。缺點是 ： 特性不易預(yù)測，慣性大，動態(tài)響應(yīng)較慢。故一般把它作為前置放大級。 噴嘴擋板閥的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動部分慣量小，位移小，所以反應(yīng)快，精度和靈敏度高，對油液污染不太敏感。 滑閥 式伺服閥放大倍數(shù)高，在多級伺服閥中常做功率放大級。 伺服閥的選擇 在電液控制系統(tǒng)中，電液伺服閥既起電氣信號與液壓信號之間的轉(zhuǎn)換作用，又起信號放大作用，因此，其性能對系統(tǒng)的特性影響很大，是系統(tǒng)的核心元件[16]。 車身 高度 傳感器安 裝于車身與車橋之間，用來測量車 身