空气悬架气动系统的AMESim研究.ppt
空气悬架气动系统的AMESim研究,乔红娇,本论文的主要内容,空气悬架系统特性分析；空气悬架气动系统的构成；建立AMESim空气悬架气动系统模型；,空气悬架图,1.本课题的研究目的和意义,空气悬架能极大改善车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。沿着欧美国家空气悬架技术发展轨迹发展，优先发展汽车的电控空气悬架技术是国内汽车业发展的必然趋势。目前国内的车辆空气悬架系统部分是直接采取从国外进口，自制空气悬架系统也是引进国外技术生产，无自主知识产权。国内企业掌握空气悬架关键技术，可快速缩短国产汽车与国外汽车技术、等级差距和市场份额。因此，国内汽车业需要加强空气悬架关键技术的研究，发展有完全自主知识产权的空气悬架技术。,2.汽车空气悬架简介,空气悬架系统是高档车辆关键部件，是汽车钢板弹簧悬架系统的更新换代产品，现已成为提升汽车性能的主要部件之一，其独特的变刚度、低振动频率、抗道路冲击的特性，更加有效地提高了汽车行驶平顺性以及操纵稳定性，同时还具有提高运行速度、减少路面破坏等多项性能。,2.1汽车空气悬架的工作原理,空气悬架工作原理就是用空气压缩机形成压缩空气，并将压缩空气送到弹簧和减振器的空气室中，以此来改变车辆的高度。在前轮和后轮的附近设有车高传感器，按车高传感器的输出信号，微机判断出车身高度的变化，再控制压缩机和排气阀，使弹簧压缩或伸长，从而起到减振的效果。,2.2汽车空气悬架的组成,汽车空气悬架由两部分组成：第一部分主要为结构件 包括空气弹簧、导向传力机构、减振器阻尼装置、横向稳定器及各种安装支架等；第二部分为气路和控制系统 包括空气压缩机、储气筒、空气滤清器、干燥器、限压阀、安全阀、高度控制传感器、管路、密封件等。,空气悬架系统图,1空压机；2、7空气滤清器；3车身高度控制阀；4控制杆；5空气弹簧；6储气罐；8贮气筒；9压力调节器；10油水分离器,3.汽车空气悬架的特性,优点1）空气悬架刚度低；2）空气悬架刚度呈非线性且可调节；3）空气悬架高度可调；4）空气悬架质量轻；5）空气弹簧噪声低,寿命长。缺点1）结构复杂、成本高；2）空气弹簧尺寸大,布置困难；3）密封困难。,3.1空气弹簧的刚度特性,空气弹簧刚度可以直接由载荷F对位移s求导得到，考虑到 考虑到，则有，P0为大气压力，A为相对气压，V为气体容积,空气弹簧的刚度是可变的，它取决于其工作压力、有效面积和工作时的容积；空气弹簧刚度随位移的变化是非线性的；在工作压力一定的情况下，减小有效面积变化率，增大空气弹簧容积可减小其刚度。,3.2空气弹簧有效面积特性,在上式中 表示有效面积变化率对空气弹簧刚度的影响。由于空气弹簧是一个弹性体，一般情况下在空气弹簧变形时有效面积A是变化的，而且不同结构型式的空气弹簧，其有效面积A的变化是不同的。在这里假设其有效面积几乎不随位移变化而变化，即 此时空气弹簧刚度计算公式可简化为：,3.3空气悬架频率特性,汽车在行驶过程中，假定不考虑轮胎的质量、刚度和阻尼，可将汽车简化为单质量弹簧系统。悬架系统的固有频率可由如下公式得到：,可以通过降低空气弹簧的工作压力、减小有效面积变化率、增大空气弹簧容积等简单的措施减小其刚度，从而使空气悬架具有较低的固有频率。,4.空气悬架气动系统的构成,气源设备气源处理元件气动执行元件气动辅助元件,4.1空气压缩机,空压机的选择上，首先按空压机的特性要求，选择空压机的类型。再根据气动系统所需要的工作压力和流量两个参数，确定空压机的输出压力P和吸入流量q，最终选出空压机的型号。本文选择二级活塞式空气压缩机,4.2干燥器,气动回路在充排气过程中，元件内部存在高速流动处或气流发生绝热膨胀处，温度要下降，空气中的水蒸气就会冷凝成水滴，这对气动元件的工作产生不利的影响。本文选择吸附式干燥器。,吸附式干燥器的工作原理图,4.3空气弹簧,空气弹簧是以橡胶、帘布为结构的气囊，以空气为介质，利用空气具有压缩弹性的性质制成的弹簧。根据橡胶气囊工作时的变形方式，空气弹簧一般分囊式空气弹簧和膜式空气弹簧。本文选择囊式空气弹簧。,囊式空气弹簧,膜式空气弹簧,4.4溢流阀,空气弹簧供气储气筒前，增加开启压力为6bar溢流阀，确保 气动回路最大工作压力不超过储气筒额定压力，保证储气筒安全工作；空气悬架气路不受其他用气单元干涉；同时优先保证制动系统用气。,4.5管接头,管接头是连接管道的元件。在本次设计中，主要使用的是可回转式管接头。,可回转式管接头结构原理图,5.AMESim软件简介,AMESIM软件由三部分组成1.基本环境：AMESIM（系统仿真平台）、AMESET（模型和文档生成器）、AMECUSTOM（模型定制工具）、AMERUN（运行版本）。2.各类应用库：控制应用库、机械应用库、流体应用库、电磁应用库、热分析应用库、内燃机应用库。3、MESIM具有多种接口。,空气悬架气动系统AMESim建模图,空压机、压力开关、单向阀、干燥器、溢流阀、储气筒、排水阀、ECAC 电磁阀、空气弹簧、ECU、压力变送器及二次仪表、ECAS 高度传感器,请各位专家、老师批评指正,谢谢,
