资 源 简 介
车辆工程，悬架设计，本书主要介绍了车辆悬架形式，以简化振动、行驶震动模型为基础，介绍了单质量车身振动及特性、双质量汽车垂直振动和俯仰平面振动及特性等内容车辆悬架设计及理论周长城著@心永出版社内容简介车辆悬架决定和影响车辆行驶的平顺性和安全性,因此,本书首先介绍了车辆悬架的作用、组成、类型以及研究发展状况。然后以汽车简化振动模型和行驶振动模型为基础,介绍了单质量车身振动及特性、双质量车身车轮振动及特性、双轴汽车垂直振动和俯仰平面振动及特性、“人一车”三自由度系统的振动及特性以及车辆行驶随机振动及特性,介绍了汽车行驶的平顺性和安全性及评价,介绍了车辆悬架系统分别基于舒适性和安全性的最佳阻尼匹配,以及基于安全性和舒适性相统一的最佳阻尼比。同时,针对振动悬架系统组成部件的设计理论和方法进行介绍,即分别介绍了悬架弹簧、筒式液压减振器、悬架稳定杆的设计理论和方法。随后,分别对空气弹簧、油气悬架的类型、结构、工作原理、特性、设计理论,以及特性试验和分析进行了介绍;最后,对半主动悬架和主动悬架的类型、特点、设计理论、控制规律和控制策略进行了介绍。目前国内外尚没有有关车辆悬架设计及理论方面的书,本书是在作者多年对车辆悬架研究成果的基础上总结后编写而成的,很多内容包含了作者的最新研究成果。本书内容叙述力求深入浅出、层次分明,既有理论分析,又有试验测试,各章节既有理论分析和实例讲解,最后又编排有该章小结。本书可作为车辆工程、交通运输及相关专业的本科生和研究生参考用书,也可作为车辆工程技术人员进行车辆悬架设计的重要参考资料。图书在版编目(CIP数据车辆悬架设计及理论/周长城著.一北京:北京大学出版社,20118ISBN978-7-301-19298-6Ⅰ.①车…Ⅱ①周…Ⅲ①汽车一车悬架一设计Ⅳ.①U463.330.2中国版本图书馆CP数据核字(2011)第154952号书名:车辆悬架设计及理论蓍作责任者:周长城著责任编辑:童君鑫标准书号:ISBN978-7-301-19298-6/TH·0250出版者:北京大学出版社地址:北京市海淀区成府路205号100871网tithttp://www.pupcnhttp://www.pup6.com电话:邮购部62752015发行部62750672编辑部6275067出版部62754962电子邮箱:pup6@163.com印刷者:三河市富华印装厂发行者:北京大学出版社经销者:新华书店787毫米×1092毫米16开本19.5印张449千字2011年8月第1版2011年8月第1次印刷定价:48.00元未经许可,不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有,侵权必究举报电话:010-62752074电子邮箱:fd@pup.pku.edu.cn前言随着汽车工业的发展,人们对汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性提出了更高要求,而车辆悬架决定和影响车辆行驶的平顺性、操作稳定性和乘坐舒适性。然而,尽管国内外很多专家对车辆悬架进行了大量的研究,但由于受关键设计理论和方法的制约,目前车辆悬架及关键零部件的设计大都是采用“经验十反复试验”的方法,即首先凭经验确定车辆悬架及零部件的关键参数,然后经过反复试验和修改,最终才确定出所设计的悬架及零部件的关键参数值。因此,传统的车辆悬架及关键零部件的设计方法,不能满足汽车工业快速发展的要求。进入世界贸易组织以后,我国研发具有自主知识产权的汽车产品,已经提到了议事日程。要提高我国汽车的自主研发能力,必须从基本原理和理论出发,根据车辆行驶平顺性、操作稳定性和乘坐舒适性的要求,对车辆悬架设计及理论进行研究。目前国内外尚没有有关车辆悬架设计及理论方面的书,本书是在作者多年对车辆悬架研究成果的基础上总结后编写而成的,很多内容包含了作者的最新理论研究成果。本书可作为高等院校车辆工程、交通运输专业的本科生及研究生的参考书,对于从事汽车或其他车辆工程的技术人员也具有重要的参考价值。本书力求深入浅出,循序渐进,以车辆行驶振动简化模型为研究对象,以车辆行驶平顺性、操作稳定性和乘坐舒适性为研究目标,以车辆悬架及各零部件组成的设计理论和方法为主线,对车辆简化模型的振动及特性进行分析,对车辆行驶平顺性和安全性及评价进行了介绍,对车辆悬架最佳阻尼匹配进行分析;对车辆悬架的重要组成部件,即减振器、弹簧和悬架稳定杆的设计理论和方法进行介绍,对空气弹簧、油气悬架的设计理论和方法进行阐述;对车辆半主动悬架和主动悬架的设计理论和方法、可控减振器及节流参数控制规律以及半主动悬架和主动悬架的控制策略进行分析。本书内容精简、叙述力求深入浅出、层次分明,既有理论分析,又有特性试验,各章节注重前后的逻辑性和衔接性,将新理论和方法分析与设计实例讲解相结合,最后给出该章小结。在本书编写过程中,得到了山东理工大学研究生赵雷雷、毛少坊、郭剑、李红艳、高春蕾和文森淼等的大力支持,他们对书中的文字内容进行了校对,对书中的插图进行了绘制,在此表示感谢。限于作者水平,书中难免有疏漏和不妥之处,恳请读者批评指正。周长城2011年6月目录第1章车辆悬架概述2.2.5单质量系统振动响应的傅氏积分法1.1车辆悬架的定义、作用及2.26单质量车身在路面激励性能要求下的振动响应…311.1.1车辆悬架的定义………12.3双质量车身车轮振动…………331.1.2车辆悬架的作用·2.3.1双质量系统振动微分1.1.3车辆悬架系统的性能要求…3方程…331.2车辆悬架的组成……………32.3.2双质量无阻尼系统的1.2.1弹簧自由振动1.2.2减振器2.3.3双质量振动系统的传递1.2.3稳定杆…………9特性…………361.3车辆悬架的类型…………………102.4双轴汽车垂直和俯仰平面振动………1.3.1非独立悬架系统………111.32独立悬架系统……112.4.1双轴汽车垂直振动和俯仰振动微分方程………381.3.3半主动悬架系统162.4.2双轴汽车振动频率响应1.3.4主动悬架系统…17函数及振动响应……391.4车辆悬架研究与发展状况…182.5“人一车”三自由度系统的振动…401.4.1被动悬架的研究及发展2.5.1“人一车”系统振动状况模型………401.4.2半主动悬架的研究及发展25.2振动响应传递特性41状况192.6车辆随机振动421.4.3主动悬架的研究及发展状况…………2.6.1随机振动的基本概念……42小结……232.6.2随机振动的统计特性……432.6.3线性振动系统的随机第2章车辆简化模型及振动…响应计算472.1车辆振动简化模型…………24小结…………5122单质量车身振动……………26第3章汽车行驶平顺性与安全性……522.2.1单质量车身振动微分方程………263.1道路路面不平度的统计描述……522.2.2单质量系统的自由振动3.1.1路面谱及其分类52响应3.1.2空间频率与时间频率2.2.3单质量系统在简谐功率谱密度的关系…54激振力下的响应………283.1.3车辆路面不平输入的2.24单质量系统在单位谐波功率谱密度55函数激励下的响应3.2平顺性分析车辆悬架设计及理论以m,3.2.1系统响应量的功率谱密度和均方值…57第5章液压筒式减振器设计及3.22单质量系统的车辆理论…………………………92平顺性分析575.1筒式减振器的结构和工作原理923.2.3双质量系统模型的车辆5.11减振器的结构…平顺性分析………615.1.2减振器的工作原理3.24双质量系统参数的车辆5.2液压减振器阻尼构件及阻尼力平顺性影响分析64分析3.3车辆平顺性及评价…75.2.1阻尼构件分析933.31汽车平顺性的定义……675.22节流压力损失与叠加3.32人体对振动的反应……·68原理·973.33人体振动评价………705.23减振器的阻尼力分析3.3.4车辆振动评价725.3减振器的特性及特性参数……100小结…………785.3.1减振器的示功图……1005.3.2减振器的速度特性…100第4章车辆悬架系统阻尼匹配………795.3.3减振器的阻尼特性参数…………1014.1基于舒适性的悬架系统最佳5.4减振器设计的基本理论……103阻尼比……………………795.4.1减振器节流阀片变形4.1.1单轮二自由度悬架系统解析计算………103响应的频响函数…795.4.2节流阀片应力解析4.1.2车身垂直加速度计算…111均方值…………………805.4.3减振器叠加阀片等效4.1.3基于舒适性的车辆悬架厚度计算…114最佳阻尼比…8054.4减振器叠加节流阀片4.2基于安全性的悬架系统最佳等效拆分设计原则和阻尼比…………………81方法…………1154.3基于舒适性和安全性的最佳5.4.5减振器油液非线性节流阻尼比…………82损失解析计算114.3.1悬架动挠度5.5基于速度特性的减振器阀系4.3.2基于舒适性和安全性的参数设计………………117半主动悬架最佳阻尼比…8255.1减振器阀系参数设计顺序和设计方法1174.3.3路况及车速预测……855.5.2基于速度特性的减振器4.4被动悬架系统最佳阻尼可行性复原阀系参数的单点速度设计区设计数学模型1194.5悬架系统最佳匹配减振器的5.5.3基于速度特性的减振器阻尼特性………………87压缩阀系参数的单点速度4.5.1悬架系统最佳阻尼系数…87设计数学模型1224.5.2减振器最佳阻尼5.5.4基于速度特性的减振器分段线性特性……88常通节流孔面积的曲线小结91拟合优化设计、.、垂124Ⅳ目录5.55基于速度特性的减振器5.97汽车减振器温度特性节流阀片厚度的曲线拟合试验150优化设计…126598汽车减振器抗泡沫性55.6基于速度特性的减振器试验………151其他阀系参数的曲线小结152拟合优化设计1285.6减振器阀系参数黄金分割优化第6章悬架弹簧设计153设计…1286.1悬架主要参数的确定1535.6.1单分段速度特性的黄金6.1.1前、后悬架的偏频153分割速度设计点12956.2多分段速度特性的黄金6.1.2前、后悬架的静挠度…·153分割速度设计点…1296.1.3悬架的动挠度………1545.7基于车辆参数的减振器阀系6.1.4悬架的弹性特性参数设计…………………1326.2悬架及弹簧刚度的设计…1545.7.1车辆悬架最佳阻尼匹配6.2.1悬架刚度设计154减振器速度特性1326.2.2弹簧刚度设计………155.72基于车辆参数的减振器阀系6.3悬架主、副弹簧刚度设计……156参数设计………1336.3.1比例中项法…………1565.8减振器阀系参数CAD设计…1346.32平均载荷法…1575.8.1减振器阀系参数CAD系统6.4螺旋弹簧设计与安装………158简介…·1346.4.1螺旋弹簧设计………1585.8.2CAD软件的研发工具…·1356.4.2螺旋弹簧的安装……·1595.8.3减振器CAD软件的6.4.3特殊弹簧的使用161相关技术1366.5扭杆弹簧设计…1625.8.4C++与 AutoCAD数据6.5.1扭杆断面形状及端部传递接口设计…………………137结构……………1625.8.5基于控件技术实现图形与6.5.2扭杆直径设计163图纸处理…1386.6橡胶扭簧设计…………1655.8.6减振器阀系参数CAD6.6.1橡胶扭簧165设计实例………1386.6.2橡胶扭簧宽度h的5.9减振器特性试验…………144设计……1665.9.1汽车减振器特性试验6.6.3橡胶扭簧的强度校核……167内容………………1445.9.2试验设备……1446.7钢板弹簧设计………………1675.9.3汽车减振器阻尼特性6.7.1钢板弹簧的布置方案…167试验……1456.7.2钢板弹簧主要参数的5.9.4汽车减振器摩擦力确定…………167试验1486.7.3钢板弹簧各片长度的5.9.5汽车充气减振器充气力确定………………170试验1496.7.4主、副钢板弹簧厚度的5.9.6汽车减振器耐久特性解析设计……171试验…1496.7.5钢板弹簧的刚度验算……174车辆悬架设计及理论孙原向6.7.6钢板弹簧总成在自由8.1.1空气悬架的研究发展状态下的弧高及曲率状况202半径计算……1768.12空气悬架的组成…2036.7.7钢板弹簧弧高与曲面8.1.3空气悬架的分类……203形状的解析设计…………1778.2空气悬架的工作原理及使用6.78钢板弹簧总成弧高的特点…………204核算,,垂180821空气悬架的工作原理…2046.7.9钢板弹簧的强度验算……1808.2.2使用特点·2046.7.10少片钢板弹簧…1828.2.3空气弹簧的特点小结·1848.3空气弹簧的布置206第7章悬架稳定杆设计…1858.4高度控制阀2078.4.1高度控制阀的分类2077.1稳定杆安装结构………………1857.2稳定杆悬架轴套的变形………1858.42高度控制阀的工作原理…2087.2.1橡胶衬套及叠加力学模型………………1868.5囊式、膜式、复合式空气弹簧…2097.2.2橡胶衬套径向变形8.5.1囊式空气弹簧……………209求解1878.52膜式空气弹簧……2107.2.3橡胶轴座的线性径向8.5.3复合式空气弹簧211刚度1938.6空气弹簧的刚度及固有频率……21l7.3稳定杆端点的位移…………………·1938.6.1空气弹簧的垂直刚度…2l17.3.1橡胶支座变形引起的8.62空气弹簧的平衡位置稳定杆端点位移193刚度………2127.3.2稳定杆变形产生的端点8.6.3空气弹簧的动、静位移………………194刚度2127.3.3稳定杆端点的总位移及8.6.4空气弹簧的固有频率213等效线性刚度……1958.7空气弹簧的阻尼特性2147.4横向稳定杆最佳刚度匹配°19588空气弹簧悬架的特性试验与7.4,1汽车侧倾模型196分析2157.4.2汽车侧倾刚度·1968.8.1空气弹簧悬架的试验7.43稳定杆刚度匹配原理215设计1978.8.2空气弹簧悬架的静特性7.5稳定杆直径设计…199试验…2157.5.1稳定杆直径设计8.8.3空气弹簧悬架的动特性数学模型……………199试验………2167.5.2稳定杆直径设计实例20088.4空气弹簧悬架的动特性7.6稳定设计影响因素分析…分析……………216200…218小结……………201小结…第8章空气悬架设计………202第9章油气悬架设计…2198.1空气悬架的研究发展状况、组成及9.1油气悬架的发展和研究状况……219分类…2029.1.1油气悬架的发展状况……219目录9.1.2油气悬架的研究状况2209.6.5油气悬架油液节流9.2油气悬架的类型、结构和工作阻尼力及变化曲线247原理·…2239.6.6油气悬架油阻尼特性9.2.1油气悬架的类型…223分析9.22油气悬架的结构和工作小结249原理2249.3油气悬架的特点和应用领域……226第10章半主动悬架设计及控制9.3,1油气悬架的特点22610.1主动悬架及其分类…2509.3.2油气悬架的应用10.1.1主动悬架的定义…250领域………22710.1.2主动悬架的分类9.4油气悬架设计的基本理论……22710.1.3主动悬架的控制功能…2519.4.1油液可压缩性22702半主动悬架及设计………2549.4.2气室压力和容积变化10.2.1半主动悬架的分类…254规律22810.2.2半主动悬架可控9.43油液节流压力分析减振器254计算….22910.2.3可控减振器驱动方式…2569.4.4阀片最大变形和应力10.3半主动悬架控制系统的理论计算…229模型9.4.5叠加阀片等效厚度计算及10.3.1半主动悬架动力学拆分设计理论…231模型……2579.4.6车辆悬架最佳阻尼特性10.3.2控制系统问题的数学匹配数学模型233描述2579.5油气悬架气室初始压力及节流阀10.3.3半主动悬架控制问题的参数解析设计…235数学定义及无阻尼约束的9.5.1油气弹簧气室初始充气最优解……258压力设计…23510.4半主动悬架最优控制律2609.5.2节流孔式油气弹簧阀系10.4.1基于最优控制力的控制参数设计……235规律2609.5.3节流阀片式油气弹簧阀系10.4.2基于悬架系统最佳阻尼参数设计238比的阻尼控制规律…2639.5.4油气弹簧阀系参数设计10.4.3半主动悬架可控减振器实例……240节流阀参数控制规律2649.6油气悬架特性试验及特性参数10.4.4半主动悬架可控减振器分析240节流阀参数与转角之间9.6.1油气悬架特性试验240关系……2679.6.2油气悬架阻力及变化10.4.5半主动悬架可控减振器曲线…241步进电机转角随车辆96.3油气悬架惯性力及变化行驶状态变化规律272曲线……24310.4.6最佳阻尼比控制律9.6.4油气悬架气室压力及仿真…273变化曲线24410.5半主动悬架控制及策略…274
