基于知识工程的重型商用车空气悬架系统设计与研究

论文摘要

人们生活的质量越来越高,汽车也日益在人类的生活中扮演着重要的角色。对于汽车的舒适性、便捷的操作性能,也成为人们重要的关注点之一。对于重型商用车,汽车悬架也是重中之重。本文是在对国内外汽车悬架的研究现状进行分析,根据悬架设计的理论知识,对某款重型商用车的悬架系统进行的设计开发和研究。重型商用车是物流行业的重要支柱,是中国汽车行业的重要关注点之一,同时也在全世界占据着重要的位置。重型商用车的载重量、运输效率和舒适性也是客户关注的重点。为了更好的提高舒适性,优化车辆的平顺性,达到更好的提高重型商用汽车的运输效率,就需要减轻汽车各大总成的重量,进行轻量化设计,还需要增加货箱的容积,然后根据具体车型的具体用途,匹配出不同的底盘高度调节功能。对于现有的材料、工艺技术没有大幅提高的前提下,仅仅是通过减轻各总成的总量和选用承载能力更强的总成,这样汽车工程师的思维拓展和设计空间相当有限。因此,随着重型汽车的发展,对其底盘的负载能力和高度调节、高度记忆功能的要求愈来愈高,各大汽车生产厂都陆续在高端商用车底盘上匹配使用空气悬架系统。本文在第一部分首先是分析了汽车悬架研究的意义,从车辆舒适性和平顺性的要求对汽车悬架的设计意义进行分析;接着分析了重型商用车悬架结构的特点和目前国内外的发展趋势;然后对本文主要研究的空气悬架的结构形式、特点、发展过程和趋势进行了分析;最后是对本文研究内容的简要介绍。第二部分主要是研究汽车悬架设计的理论、思路和方法。首先研究悬架系统的基本概念、系统构成,充分理解汽车悬架的基本构成;接着是分析在以往工作过程中,经过不断的学习、研究和改进形成的悬架设计的基本思想,总结悬架系统设计的主要要求和重要关注点;然后是对空气悬架的基本概念、构成、布置方法、控制系统和设计思想进行分析和研究;最后是对汽车悬架设计思想的总结和归纳。第三部分主要是基于知识工程的汽车悬架系统设计。首先是将汽车悬架设计的基本流程进行分析;接着是根据基本设计思想、工作经验总结出本文研究的重型商用车悬架设计的开发流程;然后是基于知识工程概念进行的参数化悬架系统设计模块的开发;第四点是基于TOP-DOWN设计方法的悬架系统开发模块的应用分析;最后是对基于知识工程的汽车悬架系统设计方法的研究和总结。第四部分是对某款重型商用车电控空气悬架的整个设计过程、方法、计算流程和设计思想的分析和研究。第五部分是对该款车型空气悬架的有限元分析验证和实车验证。最后一部分是对本文的总结,包括研究方法、设计思路和研究成果,以及从中得到的经验和教训。总之,本文对基于知识工程的汽车悬架系统的设计与研究能够达到一定的深度,在产品开发设计中,可以起到重要的作用。本文所进行的悬架开发流程的研究,已经应用于重型商用车开发过程中,有一定的实用价值。由于汽车悬架设计涉及舒适性能和平顺性能,路况也是复杂多变,因此也具有一定的局限性。本文只是对基于知识工程的悬架系统设计的初步理论研究,分析的还不够透彻,还需要一定时间和经验的累积,达到更好的验证效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 汽车悬架的研究意义
• 1.2 重型商用车悬架结构特点及发展趋势
• 1.3 空气悬架的结构特点及发展趋势
• 1.3.1 空气悬架特点
• 1.3.2 空气悬架结构和特点比较
• 1.4 本文主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 汽车悬架系统设计的基本思想
• 2.1 悬架系统的基本概念及其主要构成部件
• 2.2 悬架系统设计需要关注的问题
• 2.2.1 悬架系统设计的要点
• 2.2.2 悬架系统设计的基本要求
• 2.3 悬架系统设计的主要环节
• 2.3.1 悬架的运动学分析
• 2.3.2 悬架的静力学分析
• 2.3.3 气囊和减振器的计算、选择
• 2.3.4 横向稳定杆的计算
• 2.3.5 空气悬架电控系统的设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于知识工程的悬架系统开发的研究
• 3.1 普遍意义的汽车悬架系统设计流程
• 3.2 本文相关的悬架系统开发设计流程
• 3.3 知识工程定义和概念
• 3.4 基于 TOP-DOWN 规范化设计的悬架系统开发流程
• 3.4.1 TOP-DOWN 规范化设计的基本信息
• 3.4.2 设计 TOP-DOWN 规范化设计的接口
• 3.4.3 TOP-DOWN 规范化设计方法的具体实施过程
• 3.4.3.1 控制参数和校核参数
• 3.4.3.2 骨架参数设定
• 3.4.3.3 在基础模型上进行校核的举例
• 3.5 本章小结
• 第4章 电控四气囊空气悬架系统开发
• 4.1 项目开发背景
• 4.2 项目开发的困难点
• 4.3 骨架参数设定及布置
• 4.3.1 悬架骨架参数设定
• 4.3.2 四气囊后空气悬架布置参数
• 4.3.3 四气囊后空气悬架布置工作要点
• 4.4 模型建立及分析
• 4.4.1 模型建立
• 4.4.2 模型分析
• 4.5 运动学校核及间隙分析
• 4.5.1 高度传感器的运动校核
• 4.5.2 后桥运动轨迹分析
• 4.5.3 间隙校核及运动分析
• 4.5.3.1 气囊与轮胎间隙校核
• 4.5.3.2 减振器与车架间隙校核
• 4.5.3.3 横向稳定杆吊臂与气囊的间隙校核
• 4.5.3.4 制动弹簧缸与气囊及托臂间隙校核
• 4.5.3.5 杆件运动分析
• 4.5.3.6 校核结果
• 4.6 气囊的选择及校核
• 4.7 储气筒容量的计算
• 4.8 压力传感器及其接头
• 4.9 气路管径的选择
• 4.10 ECAS 功能描述
• 4.11 横向稳定杆侧倾角刚度的计算
• 4.12 本章小结
• 第5章 开发验证
• 5.1 主要零件有限元分析及结果
• 5.2 电控四气囊空气悬架系统的整车对标试验结果
• 5.2.1 整车状态参数测量结果
• 5.2.2 主观评价试验结果
• 5.2.3 平顺性试验结果－脉冲
• 5.2.4 平顺性试验－随机输入试验：驾驶室底板
• 5.2.5 平顺性试验－空气悬架振动传递率
• 5.2.6 平顺性试验－前悬架振动传递率
• 5.2.7 平顺性试验－驾驶室悬置振动传递率
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论
• 6.1 研究及应用效果
• 6.2 知识积累
• 参考文献
• 作者简介
• 致谢