汽车油气悬架系统设计与仿真
本课题对汽车油气悬架系统组成以及功用进行了一些描述，阐述了汽车油气悬架系统的工作原理。计算出汽车油气悬架系统的主要参数，得出了某型SUV汽车油气悬架系统参数的可行设计范围。在此基础上用AMESim软件进行仿真，然后对汽车在不同工况下的行驶进行平顺性分析，得出影响汽车行驶平顺性的因素。关键词 油气悬架，AMESim，平顺性，仿真
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 课题研究手段 1
1.3 课题研究的具体过程 1
1.4 汽车油气悬架系统研究现状 1
2 汽车油气悬架系统概述 3
2.1 汽车油气悬架系统工作原理 4
2.2 汽车油气悬架系统的组成 4
2.3 汽车油气悬架系统的功用 6
2.4 汽车油气悬架的分类及特点 6
3 汽车油气悬架系统设计 8
3.1 蓄能器 8
3.2 汽车油气悬架系统参数设计计算 9
4 汽车油气悬架系统仿真 12
4.1 AMESim介绍 12
4.2 AMESim仿真步骤 12
4.3 汽车油气悬架系统AMESim模型 13
4.4 汽车油气悬架系统AMESim仿真结果 13
结论 17
致谢 18
参考文献 19
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
随着我国经济的飞速发展和相关政策的影响，汽车产业在国民经济中所占的比重愈来愈大。在“十二五”计划期间，我国汽车产业飞速发展，获得了优异的成绩。至2016年，我国汽车保有量达1.94亿辆，再一次刷新了记录。然而，伴随着相关刺激政策的退出，汽车保有量的迅速提高以及市场竞争压力加大等一系列因素，我国汽车产业转入了稳步发展阶段，并由“增长速度”向“增长质量”转变。一时间“稳增长、调结构”成为汽车产业的发展主题[1]。为了能让我国汽车产业得到更好地发展，在短时间内能与世界相接轨，我国特别制定了《汽车产业发展政策》。根据政策的要求，从调整以及升级汽车产业结构入手，促进了汽车产业的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
健康发展，满足了消费者的需求，加大了汽车产业在国际市场上的竞争能力。然而，在一些方面，比如汽车悬架系统，虽然我国也进行了一定程度的研究，但是与一些汽车制造发达国家相比还是存在着很大的差距。本课题主要研究油气悬架系统并进行仿真，提高汽车行驶的平顺性。
1.2 课题研究手段
（1）文献法：通过网络和图书馆查阅相关书籍和资料，对汽车油气悬架系统有全面的理解和掌握；
（2）分析归纳法：经过综合分析和精确计算得出汽车油气悬架系统的设计方案。
1.3 课题研究的具体过程
本文把汽车油气悬架系统作为研究对象，通过对汽车油气悬架系统的背景和意义以及国内外现状的研究，阐明汽车油气悬架系统的重要性。然后对其工作原理、结构、特点以及一些关键元件进行阐述说明。接着对油气悬架的参数进行理论计算，随后使用AMESim软件对汽车油气悬架系统进行设计仿真，根据仿真出来的结构在理论分析的基础上得出结论。最终达到提高汽车油气悬架系统的优越性的目的。整个过程中的关键环节是汽车油气悬架系统的参数计算（需大量查找公式）及AMESim软件的设计与仿真。
1.4 汽车油气悬架系统研究现状
1.4.1 国外研究现状
在国外，诸多科研人员对汽车油气悬架系统进行了新的开发，并且对它的结构和性能有了进一步的分析和研究。目前，国外研究人员对汽车油气悬架系统的研究主要着重于下面两个方面[2]：
（1）设计新型汽车油气悬架系统数学模型。
要设计新型汽车油气悬架系统首先要建立准确合理的数学模型，把拥有非线性的弹性元件以及影响非线性的因素输入数学模型中。其中悬架油缸是非线性弹性元件；非线性阻尼、刚度特性是影响非线性的因素。通过这些元素的输入，使理论悬架系统与实际悬架系统相一致，进而成为非线性系统。当前，数学模型的建立形式基本能够分为参数化形式以及非参数化形式。运用参数化形式设计的数学模型能够更加清晰地阐述内部工作状况，而且个个参数都有与之相对应的物理含义，非常适用于研究汽车油气悬架缸本身的特性，所以这种设计方法与非参数化设计法相比具备相当大的优越性[3]。20世纪80年代以后，国外著名的亚琛工业大学、加拿大大学的科研人员分别对汽车油气悬架系统进行了详细的研究。他们根据相关能量的频率等效性理论，设计了汽车油气悬架缸的参数模型，该模型与实际汽车油气悬架缸相比具有等效线性关系。从进一步的参数分析中得出了影响汽车油气悬架系统性能的主要原因，并且运用优化参数的方法又改善了系统的相关性能。在整个设计新型汽车油气悬架系统数学模型过程中，MDI公司开发的ADAMS软件为国外的科研人才进行非线性设计和参数化设计提供了巨大的帮助，在一定程度上方便了数学模型的建立，而且可靠性得到提高。
（2）研究主动控制策略并开发新型结构的汽车油气悬架系统。
研究主动控制策略并开发新型结构的汽车油气悬架系统主要是针对半主动油气悬架系统以及主动油气悬架系统而言的。充分运用汽车油气悬架系统阻尼相对刚度易调节的特点来实现汽车油气悬架系统的半主动控制以及主动控制。主动控制策略研究方法有很多中，然而，运用主动控制策略设计出来的主动悬架不仅制造费用贵、可靠性低，而且只适用于一些特种车辆上，应用范围十分狭窄。如果降低能源消耗、减轻额外重量、合理设计元件和控制系统，不仅节约成本，而且能够有效地达到提高汽车行驶的平顺性的要求[4]。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 课题研究手段 1
1.3 课题研究的具体过程 1
1.4 汽车油气悬架系统研究现状 1
2 汽车油气悬架系统概述 3
2.1 汽车油气悬架系统工作原理 4
2.2 汽车油气悬架系统的组成 4
2.3 汽车油气悬架系统的功用 6
2.4 汽车油气悬架的分类及特点 6
3 汽车油气悬架系统设计 8
3.1 蓄能器 8
3.2 汽车油气悬架系统参数设计计算 9
4 汽车油气悬架系统仿真 12
4.1 AMESim介绍 12
4.2 AMESim仿真步骤 12
4.3 汽车油气悬架系统AMESim模型 13
4.4 汽车油气悬架系统AMESim仿真结果 13
结论 17
致谢 18
参考文献 19
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
随着我国经济的飞速发展和相关政策的影响，汽车产业在国民经济中所占的比重愈来愈大。在“十二五”计划期间，我国汽车产业飞速发展，获得了优异的成绩。至2016年，我国汽车保有量达1.94亿辆，再一次刷新了记录。然而，伴随着相关刺激政策的退出，汽车保有量的迅速提高以及市场竞争压力加大等一系列因素，我国汽车产业转入了稳步发展阶段，并由“增长速度”向“增长质量”转变。一时间“稳增长、调结构”成为汽车产业的发展主题[1]。为了能让我国汽车产业得到更好地发展，在短时间内能与世界相接轨，我国特别制定了《汽车产业发展政策》。根据政策的要求，从调整以及升级汽车产业结构入手，促进了汽车产业的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
健康发展，满足了消费者的需求，加大了汽车产业在国际市场上的竞争能力。然而，在一些方面，比如汽车悬架系统，虽然我国也进行了一定程度的研究，但是与一些汽车制造发达国家相比还是存在着很大的差距。本课题主要研究油气悬架系统并进行仿真，提高汽车行驶的平顺性。
1.2 课题研究手段
（1）文献法：通过网络和图书馆查阅相关书籍和资料，对汽车油气悬架系统有全面的理解和掌握；
（2）分析归纳法：经过综合分析和精确计算得出汽车油气悬架系统的设计方案。
1.3 课题研究的具体过程
本文把汽车油气悬架系统作为研究对象，通过对汽车油气悬架系统的背景和意义以及国内外现状的研究，阐明汽车油气悬架系统的重要性。然后对其工作原理、结构、特点以及一些关键元件进行阐述说明。接着对油气悬架的参数进行理论计算，随后使用AMESim软件对汽车油气悬架系统进行设计仿真，根据仿真出来的结构在理论分析的基础上得出结论。最终达到提高汽车油气悬架系统的优越性的目的。整个过程中的关键环节是汽车油气悬架系统的参数计算（需大量查找公式）及AMESim软件的设计与仿真。
1.4 汽车油气悬架系统研究现状
1.4.1 国外研究现状
在国外，诸多科研人员对汽车油气悬架系统进行了新的开发，并且对它的结构和性能有了进一步的分析和研究。目前，国外研究人员对汽车油气悬架系统的研究主要着重于下面两个方面[2]：
（1）设计新型汽车油气悬架系统数学模型。
要设计新型汽车油气悬架系统首先要建立准确合理的数学模型，把拥有非线性的弹性元件以及影响非线性的因素输入数学模型中。其中悬架油缸是非线性弹性元件；非线性阻尼、刚度特性是影响非线性的因素。通过这些元素的输入，使理论悬架系统与实际悬架系统相一致，进而成为非线性系统。当前，数学模型的建立形式基本能够分为参数化形式以及非参数化形式。运用参数化形式设计的数学模型能够更加清晰地阐述内部工作状况，而且个个参数都有与之相对应的物理含义，非常适用于研究汽车油气悬架缸本身的特性，所以这种设计方法与非参数化设计法相比具备相当大的优越性[3]。20世纪80年代以后，国外著名的亚琛工业大学、加拿大大学的科研人员分别对汽车油气悬架系统进行了详细的研究。他们根据相关能量的频率等效性理论，设计了汽车油气悬架缸的参数模型，该模型与实际汽车油气悬架缸相比具有等效线性关系。从进一步的参数分析中得出了影响汽车油气悬架系统性能的主要原因，并且运用优化参数的方法又改善了系统的相关性能。在整个设计新型汽车油气悬架系统数学模型过程中，MDI公司开发的ADAMS软件为国外的科研人才进行非线性设计和参数化设计提供了巨大的帮助，在一定程度上方便了数学模型的建立，而且可靠性得到提高。
（2）研究主动控制策略并开发新型结构的汽车油气悬架系统。
研究主动控制策略并开发新型结构的汽车油气悬架系统主要是针对半主动油气悬架系统以及主动油气悬架系统而言的。充分运用汽车油气悬架系统阻尼相对刚度易调节的特点来实现汽车油气悬架系统的半主动控制以及主动控制。主动控制策略研究方法有很多中，然而，运用主动控制策略设计出来的主动悬架不仅制造费用贵、可靠性低，而且只适用于一些特种车辆上，应用范围十分狭窄。如果降低能源消耗、减轻额外重量、合理设计元件和控制系统，不仅节约成本，而且能够有效地达到提高汽车行驶的平顺性的要求[4]。
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