液压模拟汽车悬挂在底盘测功机中的应用研究

摘要

汽车底盘测功机作为检测汽车动力性能的设备被广泛应用。常规的底盘测功机对新出厂的车辆或新开发的车型进行检测时，通常采用整车装配后，再用绳索固定车身的办法，其过程繁琐且易损坏车辆零件。为了避免车辆检测时的重复拆卸和安装工作，提高车辆出厂时检测的效率，本文设计了模拟汽车悬挂的电液比例加载系统。
　　首先，分析汽车在行驶过程中与在测功机上检测时的工况，确定在测功机上检测时的参数设定方法，通过推导得出道路行驶阻力与时间的关系。通过分析汽车在不同方向受力大小的关系，确定机构的整体设计方案并设计液压回路，完成液压系统的设计与选型。
　　其次，建立比例控制系统各元件及整体的数学模型，确定主要参数，完成数学建模，得到系统的传递函数。利用MATLAB和AMESim仿真软件分别对控制系统和液压系统建立仿真模型，为了准确模拟汽车的路况，使用方波信号代替不连续路况，正弦波信号代替非结构地形，恒值信号代替平稳行驶时的受力。加入PID控制器对系统进行校正，使用临界比例法对PID参数进行设置，通过对比、微调，得到使系统迅速达到稳定状态且超调量小的参数数值，使系统有较好的稳定性和动态特性。
　　经分析与研究，本文设计的汽车悬挂电液比例加载系统，能够很好地模拟汽车行驶过程中的工况，无需在整车装配的情况下便可对底盘性能进行检测，提高了工作效率，缩短了产品的研发周期，节约了生产成本。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景

1．2 底盘测功机和悬挂系统概述

1．2．1 底盘测功机概述

1．2．2 汽车悬挂概述

1．3 底盘测功机的国内外研究现状

1．4 课题研究的理论依据

1．5 课题研究的意义

1．6 研究内容

1．7 本章小结

2 汽车在行驶时及测功机检测时的工况分析

2．1 汽车在道路上行驶时受到的驱动力和阻力

2．1．1 汽车的驱动力

2．1．2 汽车的行驶阻力

2．2 汽车底盘测功机组成和使用方法

2．2．1 底盘测功机的组成部分及其作用

2．2．2 底盘测功机的测试方法

2．3 汽车在底盘测功机上检测时载荷的设定

2．3．1 计算惯性载荷

2．3．2 机械方法模拟惯性载荷的设定

2．3．3 道路载荷设定

2．4 汽车阻力与速度关系的经验公式

2．5 行驶阻力与时间的关系曲线

2．6 本章小结

3 负载模拟液压系统的设计

3．1 负载模拟器简介

3．1．1 液压模拟负载的优点

3．1．2 液压系统工作原理及组成

3．2 电液比例控制系统的选择

3．2．1 电液伺服阀和电液比例阀的比较

3．2．2 电液比例阀简介

3．2．3 比例控制系统的特点及分类

3．3 液压元件的设计与选型

3．3．1 确定液压系统控制方案

3．3．2 供油压力的选择

3．3．3 比例控制阀的选型

3．3．4 液压缸参数的确定

3．3．5 液压泵的计算与选型

3．3．6 电动机的计算与选型

3．3．7 蓄能器的计算与选型

3．3．8 辅助元件的选择

3．4 本章小结

4．电液比例控制系统的设计与分析

4．1 确定控制方案

4．2 电液比例控制系统原理图

4．3 比例控制系统的建模

4．3．1 比例控制系统建模概述

4．3．2 阀芯位移到液压缸的传递函数

4．3．3 数学模型的建立

4．3．4 主要参数的确定

4．4 本章小结

5．系统的仿真分析与校正

5．1 仿真软件介绍

5．1．1 MATLAB概述

5．1．2 AMESim概述

5．2 系统PID仿真分析及参数确定

5．2．1 PID基本控制规律

5．2．2 PID控制原理

5．2．3 PID控制器的参数设定

5．3 控制系统性能分析

5．3．1 稳定性分析

5．3．2 动态性能分析

5．4 基于AMESim的仿真分析

5．4．1 液压系统仿真模型及工作原理

5．4．2 基于AMESim仿真结果的分析

5．5 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间的科研成果

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