汽车座椅减振系统设计

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汽囊减震座椅原理

汽囊减震座椅原理

汽囊减震座椅原理
汽囊减震座椅是一种新型的座椅设计,它利用空气压力和弹性原理来提供舒适的乘坐体验。

汽囊减震座椅的原理基于以下几个方面:
1. 汽囊结构:汽囊减震座椅内部有多个充气的气囊,这些气囊由弹性材料制成,可以有效地吸收和分散乘坐过程中的冲击力。

2. 空气压力调控:气囊内有一个调节系统,可以调整气囊内的空气压力,从而实现座椅的软硬程度调节。

当乘坐者坐在座椅上时,系统会感应到体重的变化,并相应地调整气囊内的空气压力来提供最佳的支撑和减震效果。

3. 冲击力缓冲:当座椅受到外部冲击力时,气囊会膨胀或收缩来吸收部分冲击力,从而减轻对乘坐者的影响。

这种冲击力缓冲作用类似于弹簧的作用原理,使乘坐者感受到更加平滑和舒适的乘坐体验。

4. 稳定性提升:汽囊减震座椅还可以通过调节气囊的充气程度来提升座椅的稳定性。

当座椅受到侧向力或转向力时,系统可以通过增加或减少气囊内的空气压力来提供额外的支撑,从而使乘坐者更加稳定和舒适。

总的来说,汽囊减震座椅通过利用空气压力和弹性原理来减轻座椅受到的冲击力,提供舒适、稳定的乘坐体验。

这种座椅设计不仅可以应用于汽车座椅上,还可以用于其他交通工具座椅以及办公家具等领域。

《机械原理课程设计》卡车驾驶室座椅减震装置的设计及研究

《机械原理课程设计》卡车驾驶室座椅减震装置的设计及研究

卡车驾驶室座椅减震装置的设计及研究摘要:本篇论文旨在设计一种货车驾驶室座椅的减震器,在传统弹簧减震的基础上增加滚轮滑轨等增强减震性能。

减震器是货车悬架系统上的一个重要组成部分,尤其是座椅减震,良好的座椅减震系统可以给驾驶员提供一个更为舒适的驾驶环境,缓解驾驶员驾驶疲劳降低货车交通事故发生率。

此减震器通过滚轮等约束控制系统的自由度且使系统更为稳定,并且使用滑轨与弹簧、空气弹簧和剪式悬架滚轮机构的组合和减震座杆和弹簧的组合来缓冲货车行驶中所带来的震动,使座椅的减震功能更强。

关键词:减震器;滚轮;弹簧;滑轨;减震杆1、引言汽车座椅决定了一辆汽车的舒适性,毕竟对于我们来说汽车座椅的舒适度有更为直观的体现。

不过,看似没有什么技术含量的汽车座椅也有将近一百多年的历史了。

1921 年,美国人本杰明愠茨就发明了头枕,一个完整的汽车座椅也就诞生了,汽车座椅更为安全。

但在追随安全性的同时,人们也在不断的完善座椅的舒适性。

早期的老爷车通常是沙发式座椅,虽然舒适,但经过长途行车后,会极大增加人的疲劳感。

伴随着现代汽车的普及,人员对汽车的性能和乘坐的舒适要求大大增加,减震座椅也成为了人们追求的目标,车辆行驶在颠簸的路面上,不可避免的就会有震动传递到驾驶员身上。

人体各器官的固有频率为3到17Hz,头部的固有频率为 8到12Hz,腹部内脏的固有频率为4到6Hz。

如果车辆行驶时的震动频率与人体的固有频率相近,就容易和人体器官产生共振,长时间的共振对人体有很大的伤害性,严重的时能够导致人的死亡。

为提高乘员舒适性、减少乘员因共振而产生的伤害,各汽车厂家为此开发出了减震座椅。

早些年,受限于成本因数,国产商用车上的减震座椅应用较少。

随着国内经济的快速发展,人们对舒适性和安全性的要求越来越高,近些年减震座椅在国内的商用车上应用越来越多。

其中减震座椅的减震器尤为重要和复杂,直接决定着座椅的减震效果。

但目前现有的减震座椅其减震结构大多是在座椅底部增加弹性弹簧配合座椅上的弹性软垫来进行减震,但是这种减震结构过于简单,两者缓冲间缺乏联动性,对车辆颠簸的缓冲性较差,而且弹簧在压缩和形变回复中,人员的颠簸感明显,舒适度较差,随着货车的型号越来越多载货量越来越大,普通减震系统已经满足不了大多数大型货车的需求。

汽车座椅抗疲劳设计研究

汽车座椅抗疲劳设计研究

汽车座椅抗疲劳设计研究疲劳驾驶是引发交通事故的重要原因。

疲劳驾驶的出现,一方面是由于汽车驾驶员休息时间不足,另一方面是由于不合理的驾驶姿势导致疲劳加剧,最终引发危险事故。

基于此,本文就汽车座椅抗疲劳设计展开分析和探讨,并提出汽车座椅抗疲劳设计的思路和方法,以提高驾驶员的驾驶体验,保障交通安全。

标签:汽车座椅;抗疲劳;舒适1 驾驶疲劳的成因汽车驾驶是一项考验脑力和体力的劳动。

在汽车驾驶过程中,驾驶员不但需要大量的体力劳动来保持汽车的正常运转和行驶,同时还需要保持足够清醒的头脑和集中的注意力,以应对驾驶过程中可能会出现的各种情况。

长时间处于这种状态下,神经系统高度紧张,身体姿势长期保持,驾驶员很容易产生一定的疲劳感,从而造成疲劳驾驶。

在疲劳驾驶状态下,驾驶员的注意力容易被分散,意志也会被削弱,反应速度随之减慢,对外界信息的接收能力下降。

这种情况下,驾驶员极易产生操作上的失误,导致交通事故的发生。

2 汽车座椅的人体工程学分析2.1 人体坐姿生理特性不理想的坐姿,会形成驾驶员不合理的脊柱形态,在这种状态下长期驾驶,容易造成腰椎负荷和肌肉负荷的加大,从而使驾驶员产生疲劳感。

探索研究合适的座椅结构并进行尺寸设计,能使驾驶员保持合理的脊柱形态,有效缓解疲劳感。

驾驶员处于坐姿状态下,其身体重量所产生的压力由坐垫和靠背分担。

如果体压分布不合理,集中对肩胛骨和腰椎部位施以压力,就会导致驾驶员背部不适,同样会产生较大的疲劳感。

2.2 环境分析振动会对驾驶员产生较大影响。

振动所造成的影响主要体现为局部的生物动力学反应、生理反应以及人体机能的减退等,这对于驾驶员而言是非常严重的。

如果外界所产生的振动接近器官的共振频率,振幅就会迅速增大,此时驾驶员自身的器官生理反应将会达到最大,极易出現视觉作业效率下降和动作准确度下降等现象。

此外,温湿度也会对驾驶员疲劳感造成一定影响。

人体处于高温、高湿环境中时,会感受到不适,具体表现为四肢乏力、精力不集中等。

汽车减震器设计

汽车减震器设计

摘要减振器是汽车悬架系统的一个重要组成部件,特别是磁流变减振器,其良好的阻尼可调性,技术发展与理论研究早已引起了人们的广泛关注.本论文对减振器及其试验进行了分析和概述,根据国家机械工业部标准的要求选取了传感器、试验台,减振器等试验部件和设备。

主要任务是设计一个减振器试验台,试验台结构简单,拆装方便,便于采集信号进行磁流变减振器的阻尼特性试验,文中主要对立柱、横梁、托盘等重要部件进行了多次的改进和分析,同时对横梁及其连接螺栓、圆柱销等重要部件的受力进行了校核。

设计采用力传感器和位移传感器采集信号,通过计算机对信号进行处理得出磁流变减振器的示功特性、速度特性、温度特性等特性曲线。

该减振器试验台同时可进行四分之一悬架试验。

关键词:试验装置;磁流变减振器;阻尼特性;目录1汽车悬架及减振器1.1汽车悬架系统的概述 (1)1.2汽车悬架的分类 (1)1.3减振器的概述 (3)1.3.1被动液阻减振器技术的发展 (5)1.3.2可调阻尼减振器技术的发展 (7)1.4磁流变减振器 (10)1.4.1 磁流变液及其特征 (11)1.4.2磁流变减振器的工作原理 (12)1.4.3磁流变减振器的构造及工作示意图 (14)1.4.4磁流变阻尼器在悬架系统中的应用和发展情况 (16)2.磁流变减振器试验2.1汽车振动系统对减振器特性的要求 (19)2.2磁流变减振器试验内容和意义 (20)2.3磁流变减振器试验方法及试验系统 (23)示功试验 (23)………………………………………2 42.3.3温度特性试验 (25)2.3.4试验系统 (26)3.实验装置的设计3.1振动台等设备的选取 (27)3.1.1减振器 (27)振动台 (27)力传感器 (27)导轨的选用 (30)感器 (30)螺栓及螺钉 (31)3.2立柱的设计 (32)3.3托盘的设计 (33)3.4横梁的设计及校核 (34)3.5圆柱销的设计及校核 (37)3.6整体的装配 (38)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)1汽车悬架及减振器1.1汽车悬架系统的概述悬架是车架与车桥(或车轮)之间一切传力连接装置的总称。

新能源汽车座椅骨架轻量化设计

新能源汽车座椅骨架轻量化设计

新能源汽车座椅骨架轻量化设计摘要:新能源汽车的快速发展,消费者从关注品牌转向了注重新能源汽车的各项使用性能。

其中,座椅骨架轻量化设计就是行业者关注的重点。

在进行新能源车辆座椅骨架轻量化设计过程中,必须清楚地认识到轻量化并非单纯的目标,要想让座椅骨架变得更轻,就需要进行合理设计。

本文在确保新能源汽车座椅骨架安全性和舒适性的基础上,从而达到减轻座椅重量的目的。

关键词:新能源汽车;座椅骨架;轻量化设计目前,新能源车辆的座椅骨架设计仍然遵循着燃料驱动车辆的经典设计原理,缺乏针对新能源车辆自身特性的针对性设计与优化。

新能源汽车的座位重量占整个车身重量的2%,通过对其进行轻量化设计,能够进一步优化新能源汽车的整车重量。

因此,从技术和材料两个角度来对新能源汽车的座椅骨架进行轻量化设计,能够最大限度减少座椅的重量,确保座椅的安全性和美观性,从而提高新能源汽车整体性能[1]。

1新能源汽车座椅骨架轻量化设计材料选择通过优化结构,可有效降低新能源汽车座椅骨架重量。

但由于这种减重的方法作用很小,无法达到预期的目标。

因此,选择新型材料,将高密度的材料替换为低密度的材料,积极选择轻量化的材料,在不影响座椅骨架刚度的同时,还可以确保汽车行车安全性,达到减少座椅骨架重量的目的。

1.1镁合金材质镁合金具有良好的强度和硬度,但对比铝合金,质量更轻,其质量只有铝额2/3,钢1/4,是一种非常适合于新能源汽车轻量化设计的材料。

镁合金凭借着原料来源广、价格低廉、制备工艺成熟等优点,已成为新能源汽车领域最值得期待的材料。

采用镁合金钢挤压制作的异型件及冲压板,具有较高的刚性和强度,可大大降低零件的数量。

在当前座椅骨架中冲压钢板焊接而成的结构件,比如前后主冲压板、头枕支架、中间铰链加强板、侧铰链加强板等,都可以使用镁合金生产制造。

相对于一般的钢铁座椅骨架来说,不仅弯曲、冲压等生产工序得到了简化,还保证了骨架的刚性,造价会大幅度降低[2]。

镁合金制造的座椅骨架可以降低整个座椅的重量,同时,镁合金和镁合金结构之间的连接处使用了氩弧焊,尽可能采取分段焊接,以降低骨架焊接变形。

汽车驾驶座椅的人机工程学与舒适性

汽车驾驶座椅的人机工程学与舒适性

姓名:王桃英学号:S0704111汽车驾驶座椅的人机工程学与舒适性随着汽车的技术进步及其普及,人们对汽车要求越来越高,越来越关注驾驶的舒适性。

座椅的设计无法完全保证舒适性,但是可以减少引起不舒适性的因素,避免不舒适感觉的产生。

1汽车座椅舒适性的指标体系设计根据人机工程学原理,为保证良好的舒适性,针对静态舒适性,设计中应遵循以下原则:(1) 座椅应可调节,能使乘坐者变换姿势,并大范围满足各类人体的乘坐要求;(2) 座椅应能使乘坐者保持舒适坐姿,靠背结构和尺寸应给腰部充分的支撑,使脊柱接近于正常弯曲状态。

(3) 座椅的尺度必须与相对的人体测量值配合;(4) 座椅的设计必须能提供坐在其上的人体有足够的支撑与稳定作用;(5) 靠背,特别是在腰部的支撑,可降低脊柱所产生的紧张压力;(6) 座垫必须有充分的衬垫和适当的硬度,使之有助于将人体重量的压力分布于坐骨结节附近。

(7)座椅前缘处,大腿与椅子之间压力应尽量减少。

据此,将座椅的特性分为几何、调节及物理特性(见图1) 。

座椅的各种特性都会影响到乘坐舒适性。

2 座椅的研究现状汽车驾乘人员经常抱怨座椅在乘坐时不够舒适,其主要原因有以下方面:首先,国产经济型轿车多是国内企业与国外企业合资的产品,大部分车型都是借鉴国外的同型轿车的技术开发设计而成,不论主要零部件,还是关键技术、工艺,甚至是座椅的外形尺寸都一并借鉴过来。

而国外同型轿车座椅的外形尺寸都是根据欧美人的体形而设计的,中国人和欧美人在人体结构尺寸上存在着较大的差别,主要反映在轿车座椅上,因此,中国用户乘坐国产经济型轿车感觉极不舒适,这一缺点反映出国产经济型轿车生产厂家对国外轿车技术的引进停留在简单仿制阶段。

其次,国产经济型轿车座椅多采用价格低材料。

这主要是经济型轿车生产厂家对经济型轿车概念的误解,经济型轿车不仅仅价格低,更不是低质低价的代名词,经济型轿车应该是老百姓的价格、配置上的实用和造型上的新颖这三大特点的集中体现。

汽车座椅舒适性评估

汽车座椅舒适性评估

汽车座椅舒适性评估汽车座椅舒适性一直是消费者在购买汽车时非常关注的一个方面。

一个好的座椅设计会为驾乘人员提供舒适的乘坐体验,减轻长时间驾驶带来的疲劳感。

因此,在汽车制造商中逐渐兴起了对汽车座椅舒适性进行评估的需求。

一、座椅形状设计座椅形状设计是影响乘坐舒适性的重要因素之一。

座椅的背部与乘坐者的背部曲线匹配度以及座椅支撑的均衡性,直接影响着乘坐者的舒适感受。

合理的座椅形状应该充分考虑身体人体工学,符合人体脊椎的曲线,尽量减少不必要的压力点。

二、座椅材料选用座椅的材料也是评估舒适性的重要因素。

一般来说,座椅的材料应具备一定的弹性和透气性。

合适的座椅材料既能提供良好的支撑性,又可以吸收和分散驾乘者的压力,避免过度的紧张感。

常见的座椅材料有皮革、布料和合成材料等。

三、座椅调节功能座椅调节功能是提高舒适性的关键。

乘坐者可以通过调节座椅的高度、倾斜度、以及腰部支撑等功能,根据自己的身体特点找到最适合自己的坐姿,从而减少对身体的压力,并提高乘坐的舒适性。

因此,在汽车座椅设计中应该充分考虑用户的多样性需求,提供丰富的调节功能。

四、减震系统和附件座椅舒适性的评估也与汽车整体的减震系统以及附件的性能有关。

一个好的减震系统可以有效减小车辆在驾驶过程中的颠簸感,进一步提升乘坐舒适性。

同时,人性化的附件,如头枕、扶手等也能为驾乘者提供更好的支撑和放松。

五、舒适性测试与评估标准为了评估汽车座椅舒适性,车辆制造商通常会进行一系列的测试与评估。

其中包括对座椅的硬度、弹性、压缩能力、材料透气性等方面进行测试。

此外,还可以借助人体工学的方法,通过乘坐者的主观感受和生理指标,如心率、血压等,来评估座椅的舒适性。

六、结语汽车座椅舒适性的评估对于提高驾乘体验和满足消费者需求具有重要意义。

通过合理的座椅形状设计、材料选用以及调节功能的提供,我们可以为乘坐者创造一个舒适、健康的驾乘环境。

同时,进行科学的舒适性测试与评估也有助于汽车制造商不断改进座椅设计,提升产品竞争力,满足消费者的期待。

轻型货车驾驶员座椅结构设计

轻型货车驾驶员座椅结构设计

摘要轻型货车座椅是轻型货车车身的重要部件。

其舒适性在车辆的个性化设计中非常重要,同时也是保障车辆安全性能的一部分。

本文根据人们对轻型货车座椅的要求,研究了人的坐姿生理和心理特性,研究了人与座椅的人机关系,在这一基础上,结合我国对汽车座椅的设计和使用,以人机工程学、人体测量学和汽车设计等学科的理论为依据,对轻型货车驾驶座椅进行了综合研究,其中座椅骨架以及各部分调整机构进行了比较详尽的设计,对前后调节机构和高度调节机构的工作原理有明确的说明。

至于头枕、蒙皮以及减震机构等部件只进行简单的设计介绍,其中有许多的不足,将在以后的工作和学习中进行重点的研究。

关键词:人机工程学、汽车座椅、调节机构、舒适性AbstractLight goods vehicle seat is an important body parts. Their comfort in the vehicle design personality is very important to protect the safety of vehicles is also part of the performance. Based on the requirements of a light goods vehicle seat to study the people sitting in the physiological and psychological characteristics, were studied and the seat of the man-machine relationship, in this based on the combination of China's car seat design and use, to ergonomics, anthropometry and disciplines such as automotive design theory, LGV driving seat of a comprehensive study, in which the various parts of the seat frame, and adjust the body are compared in detail the design, before and after adjustment for body and a high degree of regulation of agencies have a clear description of the principle. As head, skin and other body parts as well as the damping is only designed to introduce simple, many of which are the lack of work in the future and learning to focus on research.Key words:ergonomics, car seat, regulating agencies, comfort目录第1章绪论 (1)1.1 本毕业设计的研究内容和意义 (1)1.1.1 本课题研究的内容 (1)1.1.2 本课题研究的意义 (1)1.2 轻型货车座椅的功用及设计要求 (1)1.2.1 轻型货车座椅的功用 (1)1.2.2 轻型货车座椅的设计要求 (2)1.3 轻型货车的座椅结构 (2)1.4 CATIA软件 (3)1.4.1 CATIA软件简介 (3)1.4.2 CATIA软件在本设计中的应用 (4)第2章座椅的方案设计 (5)2.1 座椅的功能设计 (5)2.1.1 座椅的功能设计 (5)2.2 人机工程学在本设计的应用 (6)2.3 尺寸控制 (11)第3章轻型货车驾驶员座椅骨架结构设计 (14)3.1 轻型货车驾驶员座椅调节机构的结构设计和计算 (14)3.1.1 高度调节机构的工作原理和相关计算 (14)3.1.2 角度调节机构的工作原理 (15)3.1.3 前后调节机构的工作原理和相关计算 (16)3.2 座椅骨架结构 (17)3.3 轻型货车驾驶员骨架整体结构 (19)第4章座椅骨架静强度分析 (21)4.1 汽车座椅总成静强度特性的试验方法 (21)4.2 对座椅靠背骨架进行静强度分析 (23)4.2.1 建立靠背骨架模型并指定材料 (23)4.2.2 进入CATIA工程分析模块并划分网格 (25)4.2.3 在靠背骨架上定义约束 (25)4.2.4 在靠背骨架上施加载荷 (26)4.2.5 计算求解 (26)4.2.6 结果分析 (27)第5章工艺过程设计 (28)5.1 连杆工艺过程设计 (28)5.2 连接套工艺设计 (29)5.3 限位爪工艺设计 (30)第6章结论 (32)参考文献 (33)致谢 (35)附录Ⅰ (36)附录Ⅱ (37)第1章绪论1.1本毕业设计的研究内容和意义1.1.1本课题研究的内容本课题的主要任务是根据驾驶员的操纵稳定性、安全性、舒适性与座椅的动静态特性分析,对轻型货车的驾驶员座椅进行结构设计,运用CATIA绘图软件进行三维实体造型设计,通过查阅相关资料,根据人机工程学原理,结合驾驶员的操纵稳定性、安性与舒适性,确定了汽车座椅的结构尺寸结合国内和国际标准,对所设计的轻型货车座椅靠背部分进行静强度受力分析。

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摘要减振器是汽车悬架系统的一个重要组成部件,特别是座椅减振,其良好的阻尼可调性,技术发展与理论研究早已引起了人们的广泛关注.本论文对减振器及其试验进行了分析和概述,根据国家机械工业部标准的要求选取了传感器、试验台,减振器等试验部件和设备。

主要任务是设计一个减振器试验台,试验台结构简单,拆装方便,便于采集信号进行座椅减振的阻尼特性试验,文中主要对立柱、横梁、托盘等重要部件进行了多次的改进和分析,同时对横梁及其连接螺栓、圆柱销等重要部件的受力进行了校核。

设计采用力传感器和位移传感器采集信号,通过计算机对信号进行处理得出座椅减振的示功特性、速度特性、温度特性等特性曲线。

该减振器试验台同时可进行四分之一悬架试验。

关键词:试验装置;座椅减振;阻尼特性;目录1汽车悬架及减振器1.1汽车悬架系统的概述 (1)1.2汽车悬架的分类 (1)1.3减振器的概述 (3)1.3.1被动液阻减振器技术的发展 (5)1.3.2可调阻尼减振器技术的发展 (7)1.4座椅减振 (10)1.4.1座椅液及其特征 (11)1.4.2座椅减振的工作原理 (12)1.4.3座椅减振的构造及工作示意图 (14)1.4.4座椅阻尼器在悬架系统中的应用和发展情况 (16)2.座椅减振试验2.1汽车振动系统对减振器特性的要求 (19)2.2座椅减振试验内容和意义 (20)2.3座椅减振试验方法及试验系统 (23)2.3.1示功试验 (23)2.3.2速度特性试验 (24)2.3.3温度特性试验 (25)2.3.4试验系统 (26)3.实验装置的设计3.1振动台等设备的选取 (27)3.1.1减振器 (27)3.1.2振动台 (27)3.1.3力传感器 (27)3.1.4导轨的选用 (30)3.1.5位移传感器 (30)3.1.6螺栓及螺钉 (31)3.2立柱的设计 (32)3.3托盘的设计 (33)3.4横梁的设计及校核 (34)3.5圆柱销的设计及校核 (37)3.6整体的装配 (38)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)1汽车悬架及减振器1.1汽车悬架系统的概述悬架是车架与车桥(或车轮)之间一切传力连接装置的总称。

它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力(支撑力)、纵向反力(牵引力和制动力)和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递到车架上以保证汽车的正常行驶。

现代汽车的悬架尽管有各种不同的结构形式,但一般都由弹性元件、减振器、和导向机构三部分组成。

由于汽车行驶的路面不可能绝对平坦,路面作用于车轮上的垂直反力往往是冲击性的,特别是在坏路面上高速行驶时,这种冲击将达到很大的数值。

冲击力传到车架和车身时,可能引起汽车上机件的早期损坏,传给乘员和货物时,将使乘员感到极不舒适,货物也可能受到损伤为了缓和冲击,在汽车行驶系统中,除了采用弹性的充气轮胎之外,在悬架中还必须装有弹性元件,使车架与车桥之间作弹性联系。

但在弹性系统受到冲击后,将产生振动。

持续的振动易使乘员感到不舒适和疲劳。

故悬架还应当具有减振作用,使振动迅速衰减。

为此许多结构形式的汽车悬架中都设有专门的减振器。

1.2汽车悬架的分类在传统的悬架系统中,其刚度和阻尼是按经验或优化设计的方法确定的,根据这些参数设计的悬架结构,在汽车行驶的过程中,其性能是不变的,也是无法进行调节的,使汽车行驶的平顺性和乘坐的舒适性受到一定的影响。

所以传统的悬架系统被称为被动悬架。

如果悬架系统的刚度和阻尼特性能够根据汽车的行使条件(车辆的运行状况和路面状况等)进行动态自动适应调节,使悬架系统始终处于最佳减振状态,这称为主动悬架。

主动悬架按其是否包含动力源可分为全主动悬架(有源主动悬架)和半主动悬架(无源主动悬架)系统两大类。

(1)全主动悬架全主动悬架是根据汽车的运动状态和路面状态,适时地调节悬架的刚度和阻尼,使其处于最佳减振状态。

它是在被动悬架(弹性元件、减振器、导向装置)中附加一个可控作用力的装置。

通常由执行机构、测量系统、反馈控制系统和能源系统4部分组成。

执行机构的作用是执行控制系统的指令,一般为发生器或转矩发生器(液压缸、气缸、伺服电动机、电磁铁等)。

测量系统的作用是测量系统各种状态,为控制系统提供依据,包括各种传感器。

控制系统的作用是处理数据和发出各种控制指令,其核心部件是电子计算机。

能源系统的作用是为以上各部分提供能量。

(2)半主动悬架半主动悬架不考虑改变悬架的刚度,而只考虑改变悬架的阻尼,因此它无动力源且只由可控的阻尼元件组成。

由于半主动悬架结构简单,工作时几乎不消耗车辆动力,而且还能获得与全主动悬架相近的性能,故有较好的应用前景。

半主动悬架按阻尼级又可以分成有级式和无级式两种。

a.有级式半主动悬架它是将悬架系统中的阻尼分为两级、三级或更多级,可由驾驶员选择或根据传感器信号自动进行选择悬架所需要的阻尼级。

也就是说,可以根据路面条件(好路或坏路)和汽车的行驶状态(转弯或制动)等来调节悬架的阻尼级,使悬架适应外界环境的变化,从而可以较大幅度地提高汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。

半主动悬架中的三级阻尼可调减振器的旁路控制阀是由调节电动机来带动阀芯转动,使控制阀孔具有关闭,小开和大开3个位置,产生3个阻尼值。

该减振器应用于OPEL SENTOR和OPELGA轿车上。

b.无级式半主动悬架它是根据汽车行驶的路面条件和行驶状态,对悬架系统的阻尼在几毫秒内有最小变到最大进行无级调节。

图1.1所示为一种无极半主动悬架示意图。

微处理器3从速度、位移、加速度等传感器处接受到信号,计算出系统相适应的阻尼值,并发出控制指令给步进电动机2,经阀杆4调节阀门5,使其改变节流孔的通道节面积,从而改变系统的阻尼。

该系统虽然不必外加能源装置,但所需传感器较多,故成本仍较高。

图1.1 无极式半主动悬架示意图1-节流孔;2-步进电动机;3-微处理机;4-阀杆;5-阀门1.3减振器的概述为加速车架和车身振动的衰减,以改善汽车行驶的平顺性,在大多数汽车的悬架系统内部都装有减振器。

减振器和弹性元件是并连安装的(图1.2 )。

图1。

2 减振器和弹性元件的安装示意图1-车架;2-减振器;3-弹性元件;4-车桥减振器工作的基本原理是利用阻尼消耗振动过程中产生的能量。

汽车减振器是利用小孔节流的流体阻尼技术来实现悬架系统的减振特性,称为液力减振。

从阻尼物理现象上区分,阻尼产生的机理有5类,即:工程材料的材料阻尼、流体的粘滞阻尼、结合面阻尼与库仑摩擦阻尼、冲击阻尼和磁电效应产生的阻尼。

悬架中的阻尼主要有摩擦阻尼和粘滞阻尼两大类,钢板弹簧叶片之间的相对运动产生摩擦阻尼,这种阻尼不稳定,阻力的大小不便于控制,尤其在好路上行驶,路面不平产生的动载很小,不足以克服叶片之间的摩擦时,会产生“锁止”现象,此时平顺性变差,因此近年来悬架设计中都力求减少钢板弹簧叶片间的摩擦量,采用液力减振器的粘滞阻尼,特别是轿车悬架基本全部采用此类减振器。

液力减振器的作用原理是当车架与车桥作往复相对运动时,而减振器中的活塞在缸筒内也作往复运动,则减振器壳体内的油液边反复的从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一个内腔。

此时,孔壁与油液间的摩擦及液体分子内摩擦便形成对振动的阻尼力,使车身和车架的振动能量转化为热能,而被油液和减振器壳体所吸收,然后散到大气中。

减振器阻尼力的大小随车架与车桥(或车轮)的相对速度的增减而增减,并且与油液粘度有关。

要求减振器所用油液的粘度受温度变化的影响尽可能小;且具有抗气化,抗氧化以及对各种金属和废金属零件不起腐蚀作用等性能。

减振器的阻尼力越大,震动消除得越快,但却使并联的弹性元件的作用不能充分发挥,同时,过大的阻尼力还可能导致减振器连接零件及车架损坏。

为解决弹性元件与减振器之间这一矛盾,对减振器提出如下要求:1)在悬架压缩行程(车桥与车架相对移近的行程)内,减振器阻尼力应较小,以便充分利用弹性元件的弹性,以缓和冲击;2)在悬架伸张行程(车桥与车架相互远离的行程)内,减振器的阻尼力应大,以求迅速减振;3)当车桥(或车轮)与车架相对速度过大时,减振器应当能自动加大液流通道截面积,使阻尼力始终保持在一定限度之内,以避免受过大冲击载荷。

目前汽车悬架减振器应用最多的是筒式液阻减振器,它能够有效的衰减悬挂质量与非悬挂质量的相对运动,提高汽车乘坐的舒适性,行驶的平稳性和操纵稳定性。

筒式液阻减振器同时还用作转向系减振器以及驾驶室、驾驶员座椅、发动机罩等部件的减振装置。

随着汽车性能要求的不断提高,筒式液阻减振器的结构和性能亦不断得到改进和提高。

在传统被动式减振器技术发展和完善的同时,能够适应不同行驶工况而调节其工作特性的机械控制式可调阻尼减振器、电子控制式减振器以及电流变液体、座椅液体减振器技术也获得了快速发展。

作为筒式液阻减振器技术的重要内容,其设计开发技术也正经历着由基于经验设计一实验修正的传统方法向基于CAD技术的现代设计开发方法的转变。

随着硬件性能和计算分析能力的提高,在设计阶段预测减振器的性能并进行优化设计已成为可能,这对于提高汽车筒式液阻减振器产品的设计开发效率、缩短开发周期具有重要意义。

1.3.1被动液阻减振器技术的发展国外早在一百多年以前就开始了对减振器的研究,并由Truffault发明的一种由青铜和浸油的皮革组成的摩擦片式系统,摩擦片由锥形盘式弹簧压紧,并由两个控制臂来控制运动过程。

到1901年,Horock奠定了现代减振器的基础,并申请了一个筒式液力机构的专利。

后来Renault对此机构进行了改进,并申请了活塞对置式液力元件的专利,这在很大程度上确立了现代减振器的设计形式。

到了20世纪30年代早期,尽管摩擦式减振器在当时仍是实际应用中的主要形式,但英国Monroe公司就已经开始了生产筒式减振器。

1947年,Koning研制了一种可调式筒式减振器。

Carbon于20世纪40年代末期曾经设计出一种“气压式”单筒减振器,于1950年作为商品开始投产,并在当时的车辆减振器应用中曾一度保持优势。

被动式液阻减振器是汽车最广泛采用的减振器,改善其性能和结构一直是汽车减振器技术发展的主要课题。

国际上先后提出了大量有关减振器结构设计的专利,促进了减振器技术的进步。

筒式液阻减振器最初采用双筒式结构,如图(1.3)所示,该结构目前仍是悬架减振器中最常见的形式,其优点是工艺简单、成本低廉,缺点是散热困难,且安装角度受到限制。

双筒式减振器发展初期不在补偿室内设置背压,在复原行程中油液依靠其自身重力和压缩室负压由补偿室流人压缩室。

这类减振器的显著缺点是在高速工况下会出现补偿室向压缩室充油不及时的问题,从而导致减振器工作特性发生畸变,不但影响减振效果,还会导致冲击和噪声。

因此,20世纪50年代发展起了充气减振器技术如在双筒式充气减振器的补偿室内充人低压气体(0. 4 MPa一0. 6 MPa),提高补偿室的补偿能力,减振器的临界工作速度相应提高。

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