大客车双纵臂式四气囊空气悬架的结构分析与试验研究

论文摘要

随着时代进步和人民生活水平的提高,国民出行对客车的舒适性、安全性要求也越来越高。客车乘坐舒适性与车身的固有振动特性有关,而车身的固有振动特性又与悬架特性相关。所以,汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。同时,汽车悬架作为连接车架(或车身)与车轴(或车轮)之间的传力机件,又是保证汽车行驶安全的重要部件。因此,悬架及其结构形式往往是使用者(用户)十分关注的整车总成之一被编入技术规格表,作为衡量汽车质量及水平的重要指标。设计选型时悬架结构型式和性能参数的选择合理与否,不仅直接影响汽车行驶平顺性、操纵稳定性和乘坐舒适性,而且对缓和车辆行驶时对路面的冲击、减少道路损坏、延长路桥的使用寿命也具有十分重要的意义。由此可见,悬架系统在现代汽车上的重要作用。对空气悬架的研究我国虽然起步较早,但由于种种原因直到上世纪末才重新得到重视。随着国产客车技术发展和市场需求的强烈,围绕空气悬架的研究逐渐深入,但大多数集中在空气弹簧和主动悬架的研究范围,而对悬架受载和总成性能方面的研究则不多见。本文在研究了汽车空气悬架的现状与发展、悬架结构及基本理论的基础上,结合有限元分析仿真技术和振动试验技术,以某大型客车双纵臂式四气囊空气悬架总成为研究对象,首先利用有限元分析技术(ANSYS)对空气悬架各组成部分进行模拟分析,利用液压动力环境模拟系统对空气悬架总成进行载荷试验,得出悬架各部件的应变结果和悬架的静、动态刚度结果,然后将模拟分析结果和实际实验得出的应变数据进行了比对,最后对空气悬架总成进行运动效果仿真。研究表明,对空气悬架进行有限元分析和振动试验的有机结合研究,能够更好地优化空气悬架的结构和在实际使用中的刚度特性,从而有助于解决空气悬架在设计和生产中遇到的结构、性能和技术问题,提高安装使用空气悬架大客车的安全性和舒适性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的发展现状
• 1.1.1 空气悬架的发展与现状
• 1.1.2 有限元分析技术的研究现状
• 1.2 本课题研究的目的和意义
• 1.3 主要研究内容和技术路线
• 1.4 本课题研究需要解决的关键技术
• 第二章 空气悬架研究的理论基础
• 2.1 空气悬架结构与空气悬架研究的基本理论
• 2.1.1 空气悬架的结构组成
• 2.1.2 空气悬架的工作原理
• 2.1.3 汽车空气悬架的基本特性
• 2.1.4 空气悬架对整车性能的影响
• 2.2 有限元法介绍
• 2.2.1 有限元法概述
• 2.2.2 有限元法的特点
• 2.2.3 有限元法的基本要素
• 2.2.4 有限元分析的力学基础
• 2.2.5 有限元分析的求解过程
• 2.3 结构强度理论
• 2.3.1 第一强度理论
• 2.3.2 第二强度理论
• 2.3.3 第三强度理论
• 2.3.4 第四强度理论
• 第三章 空气悬架的有限元分析
• 3.1 软件介绍
• 3.1.1 CATIA 介绍
• 3.1.2 ANSYS 介绍
• 3.2 有限元模型的建立
• 3.2.1 几何模型的建立及简化
• 3.2.2 几何模型的导入
• 3.2.3 定义材料属性
• 3.2.4 网格划分
• 3.3 有限元的静力分析
• 3.3.1 约束及载荷的确定
• 3.3.2 结果分析
• 3.4 有限元的固有频率分析
• 3.4.1 有限元模型的建立和网格划分
• 3.4.2 固有频率分析
• 第四章 空气悬架的台架试验
• 4.1 试验目的
• 4.2 试验方法
• 4.2.1 试验设备
• 4.2.2 试验地点
• 4.2.3 试验对象
• 4.2.4 试验系统安装图
• 4.2.5 静载荷应力试验测点位置的选择
• 4.2.6 载荷的选定
• 4.3 试验过程
• 4.3.1 静载荷应力试验
• 4.3.2 空气悬架静态刚度试验
• 4.3.3 空气悬架动态刚度试验
• 4.3.4 空气悬架静、动刚度对比分析
• 第五章 悬架运动仿真
• 5.1 悬架整体模型的建立
• 5.1.1 悬架模型的建立
• 5.1.2 悬架模型的装配
• 5.2 悬架模型的运动仿真
• 第六章 总结与下一步工作的建议
• 6.1 总结
• 6.2 下一步工作的建议
• 参考文献
• 致谢