载重货车悬架馈能制动系统的研究与优化

摘要

提高汽车的燃油经济性已经成为现代汽车设计过程中一个十分重要的环节。目前除了以电动车为代表的新能源应用、改进材料和结构、蓄电技术以及驱动策略以外，开辟新的能量再生或回馈途径是目前汽车产业技术能力所能达到的有效手段。
　　 汽车在行驶过程中，由于路面不平，车轴和车架之间会产生相对位移的变化。传统汽车依靠弹簧与减振器，将振动产生的机械能转化为弹性势能和液压油摩擦耗散的热能，起到平顺路面冲击的作用。所消耗的能量除了与减振器摩擦因数有关，还与路面不平度、车辆行驶速度及整车质量密切相关。常用的能量回收方法一种是将该机械能收集作为液压能，为各液压部件提供液压力;另一种将该能量转化为电能，储存在电容和电池之中供用电设备使用。现有馈能结构的设计主要适用于乘用车和大客车，而对于整车质量大，道路状况复杂的载重型车辆的馈能悬架研究则比较少。
　　 本文基于国家自然科学基金项目的资助，针对重型货车提出了一种新型馈能机构，将振动能量转化为稳定的气体势能，可导入货车原有的储气筒用作气压制动。旨在通过降低原有空气压缩机的使用频率或功率达到节能的目的，同时使汽车维持良好的行驶平顺性。
　　 本文在多体动力学软件环境下搭建车辆馈能装置模型，在液压仿真软件环境下搭建接近真实的两自由度整车模型，并对其可靠性进行了论证;利用模型计算了不同路面、不同工况下车辆悬架系统的振动响应;根据采集的实车试验数据，验证了动力学模型的有效性。针对一种新型的悬架馈能制动系统，分析该结构的布局研究及工作原理，对关键馈能元件进行了设计。在蓄能器设计中充分考虑车辆的具体工况、悬架和制动系统对其动态特性的要求，实现性能和成本的最优化，保证蓄能器、气缸等主要部件及能量回馈气压管路布置的安全可靠与便于维护。最后利用虚拟样机技术对关键元件进行仿真，确定尺寸型号。通过分析仿真结果，为元件选型的进一步改进提供有效的依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文的研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容

第2章 馈能型悬架系统结构方案分析

2．1 机械式馈能悬架

2．1．1 静液蓄能式

2．1．2 齿轮齿条式馈能悬架

2．1．4 滚珠丝杠式馈能悬架

2．1．4 曲柄连杆式馈能悬架

2．2 电磁式馈能悬架

2．2．1 直线电机式馈能悬架

2．2．2 旋转电机式馈能悬架

2．3 系统方案分析

2．3．1 结构与介质

2．3．2 滚珠丝杠结构

2．4 本章小结

第3章 悬架馈能制动系统设计

3．1 悬架馈能制动系统的工作原理

3．2 零部件的结构设计

3．2．1 气缸结构设计

3．2．2 气缸设计方案

3．2．3 蓄能器设计

3．3 本章小结

第4章 悬架馈能制动系统的工作机理研究

4．1 悬架馈能制动系统的力学特性

4．2 路试数据分析

4．3 气压极限值分析

4．4 本章小结

第5章 悬架馈能制动仿真分析

5．1 MSC．EASY5简介

5．2 轮荷试验力学特性参数

5．3 1/4车辆模型

5．3．1 EASY5模型仿真

5．3．2 ADAMS对比分析

5．4 馈能机构模型分析

5．5 悬架馈能制动系统模型分析

5．6 本章小结

第6章 全文结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢