摘 要

本文的设计要求是纯电动6120BEV旅游客车的悬架系统设计。通过分析国内外客车悬架的发展趋势以及对比各种悬架的优势与不足，选择合适的前悬架和后悬架。随着人们对旅游客车舒适性要求的提高和国内在空气悬架方面技术的成熟，空气悬架被越来越多的用于客车的悬架系统中。因此，本次设计旅游客车的前后悬架均采用双纵臂非独立空气悬架，前悬架采用两个空气弹簧，后悬架采用四个空气弹簧。根据初定的客车参数进行悬架的基本参数确定，空气弹簧、减振器、横向稳定杆等结构的设计和选型。再在横向加速度为0.4g的工况下，进行侧倾角刚度等参数的校核，以设计出满足设计要求的新型悬架系统。然后结合汽车理论、汽车振动所学知识对设计的悬架进行平顺性分析，分析悬架各种工况下的平顺性，确保本次设计符合纯电动客车的基本要求。本次设计是对纯电动客车领域悬架系统的一次探索。

关键词：非独立空气悬架、空气弹簧、导向机构、平顺性分析、侧倾角刚度校核

Abstact

The design requirement of this paper is the suspension system design of pure electric 6120BEV tourist bus. By analyzing the development trend of domestic and foreign passenger car suspensions and comparing the advantages and disadvantages of various suspensions, the appropriate front suspension and rear suspension are selected. With the improvement of the requirements for the comfort of tourist coaches and the maturity of domestic air suspension technologies, air suspensions are increasingly used in the suspension system of passenger cars. Therefore, the front and rear suspensions of this design tourist bus use the double-wing independent air suspension. The front suspension uses two air springs, and the rear suspension uses four air springs. Determine the basic parameters of the suspension according to the parameters of the initial bus, the design and selection of air springs, shock absorbers, stabilizer bars and other structures. Then, under the condition of lateral acceleration of 0.4g, the parameters such as the roll angle stiffness were checked to design a new suspension system that meets the design requirements. Then, based on the theory of automobile and the knowledge of automobile vibration, the smoothness of the designed suspension is analyzed, and the smoothness of the suspension under various working conditions is analyzed to ensure that this design meets the basic requirements of pure electric buses. This design is an exploration of the suspension system for pure electric passenger vehicles.

Keywords: non-independent air suspension, air spring, guide mechanism, ride comfort analysis, roll angle stiffness check

目录

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2空气悬架的国内外发展与研究现状和趋势 1

1.2.1空气悬架的国外发展现状 1

1.2.2空气悬架的国内发展现状 2

1.3研究背景 2

1.4论文的主要研究内容和意义 2

1.4.1设计的基本内容 2

1.4.2 研究目标及意义 3

1.4.3 技术方案 3

第2章 空气悬架的组成、特性及结构形式 4

2.1 空气悬架的组成 4

2.1.1空气弹簧 4

2.1.2 空气弹簧的刚度特性 5

2.1.3 高度控制阀 6

2.2 空气悬架的工作原理 6

2.3 空气悬架的结构形式 7

2.3.1 钢板弹簧导向式 7

2.3.2 纵向单臂式 7

2.3.3 A形架式 8

2.3.4 四连杆式 8

第3章 结构设计 9

3.1 悬架基本参数的确定 9

3.2 高度控制阀的布置 10

3.3 导向机构的设计 10

3.3.1 V形杆角设计选取 10

3.3.2 V形杆固定端、活动端跨距选择 12

3.4 前轮定位参数设计 12

第4章 计算说明 13

4.1 大客车基本参数 13

4.2 空气弹簧设计计算 13

4.3 减振器参数计算及选型 14

4.4 推力杆尺寸设计及强度校核 15

4.5 横向稳定杆设计计算 19

4.6 侧倾角刚度计算 20

4.6.1 空气弹簧侧倾角刚度 20

4.6.2 横向稳定杆侧倾角刚度 20

4.6.3 总侧倾角刚度及侧倾角的计算 21

4.7 平顺性分析计算 21

结论及展望 24

参考文献 26

致谢 27

第1章 绪论

1.1引言

中国汽车工业现在处于高速发展时期，汽车也慢慢成为人们常见的代步工具，因此人们对于汽车的性能要求也越来越高。良好的平顺性能给驾驶员和乘客较好的乘坐体验，是人们对于衡量汽车性能好坏的一项基本要求。悬架简单来说就是将车架和车桥连接起来的一些结构组合而成的。它的主要作用是力和力矩的中间传递，缓和由于路面不平时对车架的一些冲击，减小振动，防止作用在车桥上的力和力矩直接作用在车架上，给乘客更好的乘坐体验感。悬架系统主要由弹性元件、阻尼元件、导向元件等部分组成，设计过程也主要围绕这个展开。本次设计采用的是非独立空气悬架，以空气弹簧为弹性元件，左右车轮间均采用一体式车桥进行连接。空气悬架是目前客车领域发展的一种趋势，就是利用空气压缩机压缩空气进入空气弹簧的空气室中，车辆高度可变、刚度可变、质量轻、使用寿命长、可明显提高车辆的平顺性，优势明显。12m长旅游客车整备质量较大，车身高度较高，采用非独立悬架可降低客车地板高度，且制造成本和维修费用都较低。

1.2空气悬架的国内外发展与研究现状和趋势

1.2.1空气悬架的国外发展现状

早在20世纪30年代初，凡士通公司开始为整车厂供应空气弹簧的相关零部件。空气悬架在发展初期主要被用在较为高端的轿车上。之后通用汽车公司第一次尝试将空气悬架用在大客车上。此后欧美及日本等汽车工业比较发达的国家逐渐将空气悬架的应用领域向轻型客车和载货汽车扩展。国外目前空气悬架的应用十分广泛，使用空气悬架的载货汽车占了总量的八成，而客车的空气悬架的使用率几乎达到了百分之百。

国外的空气悬架技术相对来说比较成熟，目前主要研究方向是电子控制技术。电控空气悬架和传统空气悬架只是在高度控制阀上有些差异，采用传感器感应收集，数据电控单元ECU控制电磁阀进行进排气，通过感应车速来控制整车高度，反应更加灵敏，调节更加平稳。电控空气悬架技术在很多豪车上均有使用，例如奔驰S300L和玛莎拉蒂的Levante系列均有配置。这将是空气悬架发展的新趋势。

1.2.2空气悬架的国内发展现状

国内开始对空气悬架的研究比较晚。上个世纪50年代，国内才开始空气悬架的研究开发，中间历经坎坷，空气弹簧和高度控制阀的国家标准也相继得到完善。目前国内客车的主流还不是空气悬架，只有金龙等知名客车生产商才略有涉入，载货汽车因为成本等原因限制还是采用钢板弹簧。现在国内已经建立了相当数量的空气悬架供应商，但空气悬架的关键部件及关键技术仍然没有重大突破，空气弹簧主要是采购自美国的凡士通公司，德国的ZF公司也是国内空气悬架的主要供应商。在闭环可控式空气悬架方面（包括ECAS、阻尼控制、自适应控制），技术基本还是空白，还有很长的发展道路。

1.3研究背景

世界面对能源短缺与环境污染问题的双重挑战，对传统燃油车也在不断造成冲击，因此世界各大车企都在加紧研发新能源汽车，而纯电动汽车凭借其利用电能驱动电机的优势抓住了这个发展机遇，迅速崛起。近年来中国政府也在推出相应政策鼓励纯电动汽车行业的发展。随着人们生活水平的提高，旅游成了一种新型消费形式，旅游客车的需求量以及对性能要求也越来越高。由于纯电动客车具有对环境污染小，噪音低，行驶平稳等优点，能够给乘客更好的乘坐体验，各大客车企业也在顺应发展趋势，加快推进纯电动客车的研发。悬架作为汽车的重要组成部分，在行驶过程中，客车的操纵稳定性和平顺性都和悬架系统的设计密切相关。这都直接或间接影响到乘坐和驾驶的舒适性。因此开发一款适用于纯电动客车的悬架也是刻不容缓。

1.4论文的主要研究内容和意义

本文主要的设计任务是纯电动6120BEV旅游客车悬架系统的设计。

1.4.1设计的基本内容

根据整车总布置要求，对比各种悬架系统的特点，进行悬架系统结构的选型。然后根据将要设计的纯电动客车的基本参数，例如整备质量，轮距，轴距等，利用公式进行空气弹簧、减振机构等结构的设计及选型，最终设计出一套符合纯电动客车各项要求的悬架系统。

1. 初步确定纯电动客车的各项基本参数。
2. 初步确定纯电动客车悬架系统选用空气悬架，对比空气悬架3类结构形式，选出最优方案。
3. 进行空气弹簧刚度计算，并确定空气弹簧的布置方案。
4. 进行减振器的设计。根据公式计算出减振器的平均阻尼力，结合减振器的行程与空气弹簧的行程之间的关系以及减振器的复原、压缩阻力，选取减振器标准型号。
5. 完成推力杆和横向稳定杆的设计以及高度控制阀的布置。

1.4.2 研究目标及意义

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