摘 要

悬架是当代汽车上的主要组成部分之一。它主要作用于车轮与车身的所有力和力矩。减缓传给车身的冲击载荷，并衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的平稳运行；确保车轮在载荷变化和路面起伏时有理想的运动特性，以此来增强汽车的操纵稳定性和轻便性，使汽车能够有良好的加速和爬坡能力。所以，设计出更省材料、性能更加优异的悬架具有重要意义。

空气弹簧作为悬架弹性元件的一种，由于其良好的性能优势，它在各种车辆悬架中得到了普遍的使用，近年来，国内很多中级以上的客车都装有空气悬架。本次毕业设计主要对某燃料电池公交客车后悬架进行设计，选用V型四连杆机构的空气悬架。通过选定的燃料电池公交客车的相关参数，对后悬架的关键部件空气弹簧、减振器、横向稳定杆进行设计计算、选型和校核；并对导向机构进行受力分析，最后采用MATLAB编程对客车平顺性做出评价和MATLAB/Simulink建立双自由度 1/4 车辆车架模型进行动力学仿真分析。

关键词：公交客车；悬架设计；空气悬架；减振器；平顺性

Abstract

Suspension is one of the major components of contemporary cars. It mainly acts on all forces and moments of the wheel and body. Reduce the impact load transmitted to the vehicle body and attenuate the vibration of the bearing system caused thereby, ensure the smooth operation of the vehicle; ensure the ideal movement characteristics of the wheel during load changes and road undulations, so as to enhance the handling stability of the vehicle and Lightweight, so that the car can have good acceleration and climbing ability. Therefore, it is of great significance to design a suspension with more materials and better performance.

As one of the suspension elastic elements, the air spring has been widely used in various vehicle suspensions due to its good performance advantages. In recent years, many domestic mid-level and above passenger vehicles have been equipped with an air suspension. This graduation design mainly focuses on the rear suspension of a fuel cell bus passenger bus, and uses an air suspension of a V-shaped four-bar linkage mechanism. Through the relevant parameters of the selected fuel cell bus, the design, calculation and selection of the air springs, shock absorbers, and stabilizer bars of the key components of the rear suspension; the force analysis of the guiding mechanism and the final adoption MATLAB programming evaluates ride comfort and MATLAB/Simulink establishes a two-degree-of-freedom 1/4 vehicle frame model for dynamic simulation analysis.

Key Words：bus；suspension design；air suspension；shock absorber；Smoothness

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题背景及研究内容 1

1.2 国内外的研究现状 1

1.3 本文的主要研究内容 2

第2章 悬架的结构分析 3

2.1悬架功用及组成 3

2.2悬架系统的分类 3

2.3悬架的设计要求 4

2.4悬架技术的研究现状及发展趋势 5

2.4.1悬架技术的研究现状 5

2.4.2悬架技术的发展趋势 5

第3章 空气悬架结构 6

3.1空气悬架组成 6

3.2空气悬架的工作原理及使用特点 6

3.2.1空气悬架的工作原理 6

3.2.2 空气弹簧的特点 6

3.3空气弹簧的结构分类 7

3.4 导向机构 8

3.5高度控制阀 8

第4章 后悬架结构与参数设计 10

4.1 悬架主要参数确定 10

4.1.1 大客车的主要参数 10

4.1.2 悬架静挠度、动挠度的选择 11

4.1.3 悬架的工作行程 12

4.1.4 悬架的弹性特性 12

4.1.5悬架的刚度 13

4.2 空气弹簧计算及选型 13

4.2.1 空气弹簧的计算 13

4.2.2 空气弹簧的选型 15

4.3 横向稳定杆的设计计算 17

4.4 减振器的选型与设计 18

4.4.1减振器的选型 18

4.4.2双筒式减振器的组成与工作原理 19

4.4.3 减振器的分段线性特性 19

4.4.4 减振器尺寸设计 22

4.5 悬架导向机构设计 24

4.5.1 V形夹角的选择 24

4.5.2 V形杆固定端，活动端跨距的选择 26

第5章 平顺性评价与模型仿真 27

5.1平顺性的评价 27

5.1.1平顺性的概念 27

5.1.2平顺性的评价方法 27

5.1.3平顺性的分析 27

5.2双自由度车辆动力学仿真分析 31

5.2.1系统建模与分析 31

5.2.2路面激励仿真 31

5.2.3系统仿真模型 33

5.2.4仿真结果分析 34

第6章 结论 40

参考文献 41

附录A 43

致 谢 46

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究内容

随着经济社会的快速发展，科技水平的快速提高，汽车改变人们的出行交通方式，影响着人们的生活，但如今带来了一个重大问题，资源日益匮乏环境日益槽糕。在此情况下，世界各国都在积极寻求解决方案，以减少有害气体的排放，从而推动了新能源汽车的产生和发展。燃料电池汽车作为新能源汽车的一种，它不仅能够在燃料上实现对燃油的完全替代，还具有“零排放”，高能量转换效率，多种燃料来源，灵活再生等优点，它被认为是解决全球能源和环境问题的理想解决方案之一，对于实现汽车行业可持续发展具有重大的意义。目前，燃料电池公交客车最可能在市场上率先推广使用，但仍有许多问题需要解决，其中车辆电池的续航里程是当下燃料汽车发展的一个重大瓶颈。因此，为了提高燃料电池的性能，各大客车企业都在加大对燃料电池的研发力度，以提升公交客车的续航能力^[1-3]。

目前，有许多客车悬架普遍选用了钢板弹簧悬架，但由于其自重大、占据空间大，无法有效提高整车载荷和续航里程^[4]，而空气悬架凭借着自重小、结构紧凑，空间占比小的优点，更广泛的运用于各种新型燃料电池客车上，他不仅可以有效减少车辆的簧下质量，还可以增加电池仓的容量进而提高车辆的行驶里程。

本论文以某燃料电池公交客车研发为背景基础，根据整车总布置要求和相关设计参数，对其后悬架进行设计匹配和仿真分析。

1.2 国内外的研究现状

汽车发明后，随着对悬架的深入研究，相继出现了钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、气体板簧等一系列弹性元件，气体弹簧又包括空气弹簧和油气弹簧，悬架的各方面性能得到了很大的改进。虽然一百多年来，汽车悬架的结构形式和原理不断发展，但在结构功能方面，它主要由三部分组成：阻尼装置，弹簧元件和导向机构。在某些情况下，一个组件扮演多个角色。