机场牵引车悬架系统设计(附件)
为了简化机场牵引车悬架结构及减轻悬架质量，本文对影响悬架运动的各种因素进行了分析。先分析悬架结构，选择适用于机场牵引车的悬架类型；再计算与校核麦弗逊式悬架（前悬架）弹性元件以及减振器的选型计算；设计钢板弹簧（后悬架）各片长度、宽度及厚度；计算各片的弧高及曲率半径；然后再进行刚度验算和强度校核；最后根据设计结果利用Pro/E、Auto CAD分别绘制三维图、二维图。悬架是决定机场牵引车行驶平顺性和操纵稳定性的重要系统，因此，高性能悬架系统研究占有非常重要的地位。关键词 悬架，麦弗逊式悬架，钢板弹簧目 录
1 绪论1
1.1 课题研究背景和意义1
1.2 国内外研究现状1
1.3 课题主要工作内容2
2 悬架系统主要结构与分析2
2.1 悬架的组成2
2.2 悬架的分类3
2.3 悬架的作用4
2.4 悬架的工作过程5
2.5 悬架的主要参数5
3 前悬架系统的设计7
3.1 减振器的设计7
3.2 导向机构的设计9
3.3 螺旋弹簧的设计12
4 后悬架系统的设计13
4.1 钢板弹簧的布置方案13
4.2 钢板弹簧的设计13
5 基于Pro/E技术的悬架零部件的2D和3D建模22
5.1 Pro/E软件的简介22
5.2 减振器零部件的3D建模22
5.3 钢板弹簧零部件的3D建模26
5.4 悬架零部件3D装配图28
5.5 悬架零部件2D工程图28
结论30
致谢31
参考文献32
1 绪论
1．1 课题研究背景和意义
随着国民经济的不断增强，飞机航空运输业迅猛增长，机场牵引车成为现代机场必不可少的一种地面保障设备，对机场牵引车的需求同时也与日俱增，研发高技术指标和高牵引友好性的机场牵引车具有重要意义。
悬架是决定机场牵引车行驶平顺性和操纵稳定性的重要系统，因此，高性能悬架系统研究占
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1
参考文献32
1 绪论
1．1 课题研究背景和意义
随着国民经济的不断增强，飞机航空运输业迅猛增长，机场牵引车成为现代机场必不可少的一种地面保障设备，对机场牵引车的需求同时也与日俱增，研发高技术指标和高牵引友好性的机场牵引车具有重要意义。
悬架是决定机场牵引车行驶平顺性和操纵稳定性的重要系统，因此，高性能悬架系统研究占有非常重要的地位。
安全、节能、环保、舒适性和耐用性是评价机场牵引车质量好坏的五个主要指标，其中最重要的便是汽车的乘坐舒适性，目前已得到各科研小组的广泛关注。其中对机场牵引车行驶平顺性能、操作稳定性能、横向稳定性能及纵向稳定性能、通过性能、燃油经济性能、噪音和隔振性能影响十分关键的机场牵引车结构，便是悬架。
该设计的目的，是设计一款机场牵引车专用前后悬架系统，既能实现满载运货的安全性，又能实现乘坐舒适性，还能减轻悬架系统重量。
1．2 国内外研究现状
欧美等发达国家的产品，代表着当今世界的先进水平。发达国家的机场牵引车以德、法、英、美等国为主，尚有意大利、澳大利亚等国生产的少量产品。发展中国家几乎不生产机场牵引车，甚至像俄罗斯这样的发达国家也无专业机场牵引车生产厂。
在磁流变减振器半主动悬架方面，美国的Maryland大学在磁流变减振器领域里处于全球领先水平，研制了带有气体补偿装置的磁流变液减振器；J.Swevers基于对悬架物理结构的研究以及对半主动悬架动力学特性的线性化和解耦，提出了一种不依靠汽车或减振器模型的、清晰且灵活的控制结构，该控制结构可以运用少量物理概念明确的参数在线直观地进行调整，容易在低内存、低价格的DSP上运行，利用主观评价法对此控制策略进行了验证，在多种工况下，车辆的表现都非常好；Riccardo Morselli将port-Hamiltonian结构进行了修改，将其应用到了半主动悬架系统当中，充分发挥了port-Hamiltonian在处理非线性系统问题时的强大作用；John H. Crews提出了一种多重目标优化控制愿望，对半主动悬架进行了控制研究，多目标主要是指行驶平顺性和减振器热耗散性。运用多目标遗传算法建立了控制器模型，采用天棚阻尼控制、反馈线性化、滑模控制对多目标遗传算法初始化，使其快速收敛，同时还建 立起了一套评价其他控制器性能优劣的基准。
我国机场牵引车的起步虽然较晚但发展较快，总体技术水平与国外机场牵引车相比还有一定距离，但其中某些技术已能达到国际水平。国内无锡等地的数家企业可以生产多种型号的传统牵引车，产品主要以中小型为主。目前以威海广泰为代表的部分生产厂家生产的机场牵引车已达到国外同类产品技术水平。
半主动悬架的研制与开发大多表现在控制算法的研究和如何实现阻尼孔连续可变或分级可变两方面。夏光等将天棚阻尼控制思想应用到电磁阀式的半主动悬架中，获得了良好的控制效果；王维锐通过研究理想状况下悬架系统弹性元件应具有的特性，提出了在弹簧平衡点处并联负刚度的半主动作动器的控制方法，并对其进行了仿真和试验，与天棚阻尼控制进行比较后，得出此方法在提高车辆性能方面优于天棚阻尼控制；贝绍轶、赵景波等等研究了白噪声路面下，采用模糊神经网络控制的半主动控制悬架系统的响应，根据前轴处的路面输入以及车速确定后轴的输入，符合车辆的行驶特点，解决了悬架控制系统的时间延迟问题；徐志强在Adams/Car环境下创建了七自由度的整车模型，采用改进的遗传算法对模糊控制进行优化，通过联合仿真证明了算法的有效性。
1．3 课题主要工作内容
第一，分析机场牵引车悬架系统的主要结构，包括悬架的组成、分类、作用、工作过程、主要参数的选择。
第二，完成机场牵引车悬架系统的设计计算，包括减振器、螺旋弹簧、钢板弹簧等的设计计算。
第三，建立机场牵引车悬架系统的几何模型，用Pro/E、Auto CAD分别绘制悬架零部件的3D、2D图。
2 悬架系统主要结构与分析
2．1 悬架的组成
悬架系统是连接车身和车轮之间一切传力装置的总称，主要由弹性元件、减振器和导向机构三部分构成。弹性元件用来传递垂直力，并和轮胎一起缓和路面不平造成的冲击和振动。减振器将振动迅速衰减。导向机构用来确定车轮相对于车架或车身的运动，传递除垂直力以外的各种力矩和力。但是有的汽车悬架系统弹性元件刚度比较 小，容易造成车身倾斜过大，所以，在悬架系统中增加了第四部分-横向稳定器。
2．2 悬架的分类
1.按左右车轮关联程度分
悬架结构与车轮运动关系有着密不可分的关系，根据汽车左右两侧的运动是否相互关联，大致上可分为两个大类：独立悬架与非独立悬架。
（1）非独立悬架
非独立悬架其结构特点是汽车两侧车轮安装在一根整体式车轴的两端。一侧车轮上下跳动时，必然会影响到另一侧车轮的定位参数（主要是车轮外侧）的改变，但车轮轮距不会变动。非独立悬架通常总是和非断开式车桥联系在一起，如图2-1所示。
非独立悬架因其结构简单、工作可靠、易于维修和使用寿命长等优势而受到青
1 绪论1
1.1 课题研究背景和意义1
1.2 国内外研究现状1
1.3 课题主要工作内容2
2 悬架系统主要结构与分析2
2.1 悬架的组成2
2.2 悬架的分类3
2.3 悬架的作用4
2.4 悬架的工作过程5
2.5 悬架的主要参数5
3 前悬架系统的设计7
3.1 减振器的设计7
3.2 导向机构的设计9
3.3 螺旋弹簧的设计12
4 后悬架系统的设计13
4.1 钢板弹簧的布置方案13
4.2 钢板弹簧的设计13
5 基于Pro/E技术的悬架零部件的2D和3D建模22
5.1 Pro/E软件的简介22
5.2 减振器零部件的3D建模22
5.3 钢板弹簧零部件的3D建模26
5.4 悬架零部件3D装配图28
5.5 悬架零部件2D工程图28
结论30
致谢31
参考文献32
1 绪论
1．1 课题研究背景和意义
随着国民经济的不断增强，飞机航空运输业迅猛增长，机场牵引车成为现代机场必不可少的一种地面保障设备，对机场牵引车的需求同时也与日俱增，研发高技术指标和高牵引友好性的机场牵引车具有重要意义。
悬架是决定机场牵引车行驶平顺性和操纵稳定性的重要系统，因此，高性能悬架系统研究占
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
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参考文献32
1 绪论
1．1 课题研究背景和意义
随着国民经济的不断增强，飞机航空运输业迅猛增长，机场牵引车成为现代机场必不可少的一种地面保障设备，对机场牵引车的需求同时也与日俱增，研发高技术指标和高牵引友好性的机场牵引车具有重要意义。
悬架是决定机场牵引车行驶平顺性和操纵稳定性的重要系统，因此，高性能悬架系统研究占有非常重要的地位。
安全、节能、环保、舒适性和耐用性是评价机场牵引车质量好坏的五个主要指标，其中最重要的便是汽车的乘坐舒适性，目前已得到各科研小组的广泛关注。其中对机场牵引车行驶平顺性能、操作稳定性能、横向稳定性能及纵向稳定性能、通过性能、燃油经济性能、噪音和隔振性能影响十分关键的机场牵引车结构，便是悬架。
该设计的目的，是设计一款机场牵引车专用前后悬架系统，既能实现满载运货的安全性，又能实现乘坐舒适性，还能减轻悬架系统重量。
1．2 国内外研究现状
欧美等发达国家的产品，代表着当今世界的先进水平。发达国家的机场牵引车以德、法、英、美等国为主，尚有意大利、澳大利亚等国生产的少量产品。发展中国家几乎不生产机场牵引车，甚至像俄罗斯这样的发达国家也无专业机场牵引车生产厂。
在磁流变减振器半主动悬架方面，美国的Maryland大学在磁流变减振器领域里处于全球领先水平，研制了带有气体补偿装置的磁流变液减振器；J.Swevers基于对悬架物理结构的研究以及对半主动悬架动力学特性的线性化和解耦，提出了一种不依靠汽车或减振器模型的、清晰且灵活的控制结构，该控制结构可以运用少量物理概念明确的参数在线直观地进行调整，容易在低内存、低价格的DSP上运行，利用主观评价法对此控制策略进行了验证，在多种工况下，车辆的表现都非常好；Riccardo Morselli将port-Hamiltonian结构进行了修改，将其应用到了半主动悬架系统当中，充分发挥了port-Hamiltonian在处理非线性系统问题时的强大作用；John H. Crews提出了一种多重目标优化控制愿望，对半主动悬架进行了控制研究，多目标主要是指行驶平顺性和减振器热耗散性。运用多目标遗传算法建立了控制器模型，采用天棚阻尼控制、反馈线性化、滑模控制对多目标遗传算法初始化，使其快速收敛，同时还建 立起了一套评价其他控制器性能优劣的基准。
我国机场牵引车的起步虽然较晚但发展较快，总体技术水平与国外机场牵引车相比还有一定距离，但其中某些技术已能达到国际水平。国内无锡等地的数家企业可以生产多种型号的传统牵引车，产品主要以中小型为主。目前以威海广泰为代表的部分生产厂家生产的机场牵引车已达到国外同类产品技术水平。
半主动悬架的研制与开发大多表现在控制算法的研究和如何实现阻尼孔连续可变或分级可变两方面。夏光等将天棚阻尼控制思想应用到电磁阀式的半主动悬架中，获得了良好的控制效果；王维锐通过研究理想状况下悬架系统弹性元件应具有的特性，提出了在弹簧平衡点处并联负刚度的半主动作动器的控制方法，并对其进行了仿真和试验，与天棚阻尼控制进行比较后，得出此方法在提高车辆性能方面优于天棚阻尼控制；贝绍轶、赵景波等等研究了白噪声路面下，采用模糊神经网络控制的半主动控制悬架系统的响应，根据前轴处的路面输入以及车速确定后轴的输入，符合车辆的行驶特点，解决了悬架控制系统的时间延迟问题；徐志强在Adams/Car环境下创建了七自由度的整车模型，采用改进的遗传算法对模糊控制进行优化，通过联合仿真证明了算法的有效性。
1．3 课题主要工作内容
第一，分析机场牵引车悬架系统的主要结构，包括悬架的组成、分类、作用、工作过程、主要参数的选择。
第二，完成机场牵引车悬架系统的设计计算，包括减振器、螺旋弹簧、钢板弹簧等的设计计算。
第三，建立机场牵引车悬架系统的几何模型，用Pro/E、Auto CAD分别绘制悬架零部件的3D、2D图。
2 悬架系统主要结构与分析
2．1 悬架的组成
悬架系统是连接车身和车轮之间一切传力装置的总称，主要由弹性元件、减振器和导向机构三部分构成。弹性元件用来传递垂直力，并和轮胎一起缓和路面不平造成的冲击和振动。减振器将振动迅速衰减。导向机构用来确定车轮相对于车架或车身的运动，传递除垂直力以外的各种力矩和力。但是有的汽车悬架系统弹性元件刚度比较 小，容易造成车身倾斜过大，所以，在悬架系统中增加了第四部分-横向稳定器。
2．2 悬架的分类
1.按左右车轮关联程度分
悬架结构与车轮运动关系有着密不可分的关系，根据汽车左右两侧的运动是否相互关联，大致上可分为两个大类：独立悬架与非独立悬架。
（1）非独立悬架
非独立悬架其结构特点是汽车两侧车轮安装在一根整体式车轴的两端。一侧车轮上下跳动时，必然会影响到另一侧车轮的定位参数（主要是车轮外侧）的改变，但车轮轮距不会变动。非独立悬架通常总是和非断开式车桥联系在一起，如图2-1所示。
非独立悬架因其结构简单、工作可靠、易于维修和使用寿命长等优势而受到青
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