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（图纸+论文）纳米磁性液体轻型汽车电子控制悬架设计（全套完整）

下具有不同的弹簧刚度和减振器阻尼力，既满足平顺性的要求又满足操纵稳定性的要求。电控悬架系统的基本目的是控制调节悬架的刚度和阻尼力，突破传统被动悬架的局限性，使汽车的悬架特性与道路状况和行驶状态相适应，从而保证汽车行驶的平顺性和操纵的稳定性要求都能得到满足，其基本功能主要有三点.车高调整无论车辆的负载多少，都可以保持汽车高度定，车身保持水平，从而使前大灯光束方向保持不变当汽车在坏路面上行驶时，可以使车高升高，防止车桥与路面相碰，当汽车高速行驶时，又可以使车高降低，以便减少空气阻力，提高操纵稳定性。.减振器阻尼力控制通过对减振器阻尼系数的调整，防止汽车急速起步或急加速时车尾下蹲，防止紧急制动时的车头下沉，防止汽车急转弯时车身横向摇动，防止汽车换挡时车身纵向摇动等，提高行驶平顺性和操纵稳定性。.弹簧刚度控制与减振器样在各种工况下，通过对弹簧性系数的调整来改善汽车的乘坐舒适性与操纵稳定性。总结起来，电子控制悬架系统能根据不同的路面状况载重量车速等控制悬架系统的刚度和减振器的阻尼，调节车身高度以提高车辆的通过性。根据有无动力源，可以将电子控制悬架分为两大类半主动悬架及主动悬架。汽车半主动悬架及其特点半主动悬架可以根据路面的激励和车身的响应对悬架的阻尼系数进行自适应调整，使车身的振动被控制在个范围内。半主动悬架系统无动力源。因此，汽车在转向起步制动等工况时不能对刚度和阻尼进行有效控制。半主动悬架的特点是可看作由可变特性的弹簧和减振器组成的悬架系统，虽然它不能随外界的输入进行最优的控制和调节，但它可按存储在计算机的各种条件下最优弹簧和减振器的优化参数指令来调节弹簧的刚度和减振器的阻尼状态。优缺点介于被动悬架与主动悬挂之间。汽车主动悬架及其特点主动悬架是种有源控制，可以根据汽车行驶条件的变化，主动改变悬架的刚度和阻尼系数。在汽车行驶路面速度变化以及在汽车起步制动转向等工况时，主动悬架都可以进行有效控制。此外，主动悬架还可以根据车速的变化控制车身的高度。主动悬架的特点表现在以下几个方面。.悬挂刚度可以设计得很小，使车身具有较低的自然振动频率，以保证正常行驶时的乘坐舒适性。汽车转向等情况下的车身侧倾制动加速等情况下的纵向摆动等问题，由主动悬挂系统通过调整有关车轮悬挂的刚度予以解决。决定车轮相对于车架或车身的位移特性的连接装置统称为导向机构。导向机构决定了车轮跳动时的运动轨迹和车轮定位参数的变化，以及汽车前后侧倾中心及纵倾中心的位置，从而在很大程度上影响了整车的操纵稳定性和抗纵倾能力。在有些悬架中还有缓冲块和横向稳定杆。对汽车悬架系统的要求汽车悬挂系统对汽车的行驶平顺性和操纵稳定性都有较大的影响。所谓行驶平顺性是指汽车在行驶过程中，保持驾驶员和乘员处于振动环境中具有定的舒适度，或保持所载物资完好的能力。汽车的操纵稳定性则包括两方面的含义，是汽车是否具有正确遵守驾驶员操纵转向机构所给规定方向行驶的能力，即所谓的操纵性，二是汽车在外界条件，如地面不平坡道大风等干扰下，能否保持原方向行驶的能力，即所谓的稳定性。在悬挂系统设计时应尽可能做到既能使行驶平顺性，即乘坐舒适性，达到令人满意的程度，又能使其操纵稳定性，即行驶安全性，也达到最佳的状态。然而，这两个要求在悬挂系统的设计中往往是矛盾的。平顺性和操纵稳定性对汽车悬挂系统这互为矛盾的要求，在传统的被动悬挂系统设计中几乎无法同时满足。即使经过慎重的权衡，通过最优控制理论使悬挂系统在平顺性和操纵稳定性之间寻求个折衷的方案，而这种最优的折衷也只能是在特定的道路状态和速度下达到。为了克服传统的被动悬挂系统对其性能改善的限制，在现代汽车中采用和发展了新型的电子控制悬挂系统。电子控制悬挂系统可以根据不同的路面条件，不同的载重质量，不同的行驶速度等来控制悬挂系统的刚度调节减振器的阻尼力大小，甚至可以调整车身高度，从而使车辆的平顺性和操纵稳定性在各种行驶条件下达到最佳的组合。汽车传统被动悬架被动悬架即传统式的悬架，是由弹簧减振器减振筒导向机构等组成，其中弹簧主要起减缓冲击力的作用，减振器的主要作用是衰减振动。由于这种悬架是由外力驱动而起作用的，所以称为从动悬架。由于被动悬架设计的出发点是在满足汽车平顺性和操纵稳定性之间进行折衷，对于不同的使用要求，只能是在满足主要性能要求的基础上牺牲次要性能。被动悬架的优点是成本低有较高的可靠性。缺点是无法解决同时满足平顺性和操纵稳定性之间相矛盾的要求。刚性较大的螺旋弹簧以使车轮保持着与路面接触的倾向，提高轮胎的抓地能力。但是这样的弊端是乘坐汽车时有较强烈的颠簸感觉。采用较软的螺旋弹簧，以适应崎岖不平的路面，提高乘坐汽车时的平稳性及舒适性。温度提高，微粒热运动加剧，磁化到饱和状态所要求的外加磁场强度就越大。图磁性液体的磁化曲线光学特性在外加磁场的作用下，磁性液体中的磁性微粒有序排列。当光线通过几十微米厚的磁性液体薄膜时，会产生双折射现象。结果是，尽管磁性液体是黑色的，但光线却可以通过。光线通过磁性液体薄膜，还会出现二色性现象和衍射现象，且相对于磁场方向表现出各向异性。此外，超声波在磁性液体中传播，其速度和衰减程度也和外加磁场有关，同时相对于磁场方向也表现出各向异性。在交变磁场中,磁性液体还会有磁导率频散磁粘滞等现象。流变特性在外磁场的作用下，磁性液体内的总压力增大，其增大的程度与磁化强度和磁场强度密切相关。也就是说，磁场能量转变为磁性液体的压力能。其结果是使原来沉浸在磁性液体中的高密度非磁性物体“漂浮”起来。还有磁性液体的粘度可以由外加磁场的强弱来控制，随着磁场强度的提高，磁性液体粘度可增大倍以上。分析认为，这是因为外加磁场的作用使分散的磁性粒子流动阻力增加所致。在磁场强度不为零的条件下，因磁性粒子的转动，使得磁流体滑动的速度受到阻碍。因而磁流体的粘度随之增加,其大小与磁场的强度有关。.纳米磁性液体在国内外的发展状况及应用纳米磁性液体是年美国宇航局为解决太空人宇航服头盔转动密封问题由研究成功的。纳米磁性液体是种新型的复合材料也是种新型的功能材料，它具有独特的性质，开拓了新的应用领域，许多过去无法解决的问题，由于纳米磁性液体的出现便迎刃而解，因此在航空航天化工环保仪器仪表医疗卫生印刷制造等领域获得了广泛应用。磁性液体的发展按纳米级被利用的时间顺序及特性可以分成三个阶段。年代初，第代铁磁性液体问世。年代第二代金属性磁性液体出现。进入年代日本研制出第三代氮化铁磁性液体。第代铁氧体磁性液体问世解决了纳米磁性液体材料的有无问题，第二代金属磁性液体的出现把磁性能提的更高，第三代氮化铁磁性液体既具有良好的抗腐蚀性能具有较高的磁性能。到目前为止，纳米,磁性,液体,轻型,汽车,电子,控制,节制,悬架,设计,毕业设计,全套,图纸前言悬架是连接车架和车桥之间切传动连接装置的总称。它主要由弹簧如钢板弹簧螺旋弹簧扭杆弹簧等减振器和导向机构等组成。当汽车在不同的路面上行驶时，由于悬架系统实现了车身和车轮之间的弹性支撑，有效地降低了车身与车轮的振动，从而改变了汽车行驶的平顺性和操纵稳定性。同时，它也引起在汽车起步制动转向时车身的俯仰点头和侧倾等现象，影响汽车的平顺性和操纵稳定性。随着人类生活水平的提高，人们对汽车舒适性的要求也越来越高。传统的汽车悬架般具有固定的弹簧刚度和减振阻尼力，它只能保证在种特定的道路状态和速度下达到性能最优，因而不能同时满足汽车行驶平顺性和操纵稳定性的要求。例如降低弹簧刚度，平顺性会更好，乘坐更舒适，但会使操纵稳定性变差相反，增加弹簧刚度虽可提高操纵稳定性，但会使车辆对路面不平度更敏感，平顺性降低。因此，理想的悬架系统应在不同的行驶条件下具有不同的弹簧刚度和减振器阻尼力，以同时满足平顺性与操纵稳定性的要求。伴随电子技术测控技术机械动力学等的快速发展，使得车辆悬架系统由传统被动隔振发展到振动主动控制。特别是信息科学中对最优控制自适应控制模糊控制人工神经网络等的研究，使悬架系统电子控制技术在现代控制理论指导下更趋完善，同时已开始应用于车辆悬架系统的振动控制，使电子控制悬架系统振动控制技术得以快速发展。世纪年代以来，在汽车电子技术以及告诉公路发展的同时，各汽车公司相继开发了电子控制悬架系统等提高汽车舒适性的电子控制系统。电控悬架系统能够保证汽车行驶平顺性缓和不平路面的冲击吸收振动的能量并减小汽车的振动，大大提高了汽车行驶平顺性。通过对汽车电控系统的建模来分析汽车在行驶中虽受到的动力学分析，找到控制的关键因素，从而改善和提升汽车的行驶平顺性。第章汽车电控悬架系统的国内外发展情况分析.研究电控悬架系统的意义悬架是车辆的重要组成部分，其主要功能是柔性的连接车身与车轮，并传递作用在车轮与车身之间的力和力矩，并具有良好的缓冲减振能力，以降低由于路面不平传递给车架或车身的冲击载荷，衰减振动能量，从而保证汽车的行驶平顺性。悬架系统设计对车辆的总体性能有着重要影响。因此，设计性能优越的悬架，对提高汽车的性能至关重要，这也成为汽车工程领域内研究的热点之。为了满足现代汽车对悬架提出的各种性能要求，悬架的结构形式直在不断地更新和完善，尽管这样，传统的被动悬架仍然受到很多限制，主要是难于同时改善在不平路面上高速行驶车辆的稳定性和行驶平顺性，即使采用优化设计也只能保证悬架在特定的激励发生变化后，悬架的性能亦随之发生变化，汽车不同的行驶状态对悬架有不同的要求。般行驶时需要柔软点的悬架以求舒适感，当急转弯及制动时又需要硬点的悬架以求稳定性，两者之间有矛盾。另外，汽车行驶的不同环境对车身高度的要求也是不样的。成不变的悬架无法满足这种矛盾的需求，只能采取折中的方式去解决。为了克服传统的被动悬架对汽车性能改善的限制，在电子技术发展的带动下，工程师设计出种可以在定范围内调整的电子控制悬架来满足这种需求，这种悬架称为电控悬架。如今的汽车可变底盘系统按控制类型可以分为三大类，空气悬架系统液压调控悬架系统和电控磁性液体悬架系统。.空气悬架系统与传统钢制汽车悬挂系统相比较，空气悬挂具有很多优势，最重要的点就是弹簧的弹性系数也就是弹簧的软硬能根据需要自动调节。例如，高速行驶时悬挂可以变硬，以提高车身稳定性，长时间低速行驶时，控制单元会认为正在经过颠簸路面，以悬挂变软来提高减震舒适性。另外，车轮受到地面冲击产生的加速度也是空气弹簧自动调节时考虑的参数之。例如高速过弯时，外侧车轮的空气弹簧和减震器就会自动变硬，以减小车身的侧倾，在紧急制动时电子模块也会对前轮的弹簧和减震器硬度进行加强以减小车身的惯性前倾。因此，装有空气弹簧的车型比其它汽车拥有更高的操控极限和舒适度。.液压调控悬架系统内置式电子液压集成模块是系统的枢纽部分，可根据车速减振器伸缩频率和伸缩程度的数据信息，在汽车重心附近安装有纵向横向加速度和横摆陀螺仪传感器，用来采集车身振动车轮跳动车身高度和倾斜状态等信号，这些信号被输入到控制单元，根据输入信号和预先设定的程序发出控制指令，控制伺服电机并操纵前后四个执行油缸工作。通过增减液压油的方式实现车身高度的升或降，也就是根据车速和路况自动调整离地间隙，从而提高汽车的平顺性和操纵稳定性。.电控磁性液体悬架系统利用电磁反应的种新型独立悬挂系统，它可以针对路面情况，在毫秒时间内作出反应，抑制振动，保持车身稳定，特别是在车速很高又突遇障碍时更能显出它的优势。它的反应速度比传统的悬挂快倍，即使是在最颠簸的路面，也能保证车辆平稳行驶。电磁悬挂系统是由车载控制系统车轮位移传感器电磁液压杆和直筒减振器组成。在每个车轮和车身连接处都有个车轮位移传感器，传感器与车载控制系统相连，控制系统与电磁液压杆和直筒减振器相连。直筒减振器有别于传统的液压减振器，没有细小的阀门结构，不是通过液体的流动阻力达到减振的目的。电磁减振器中也有减振液，但是，那是种被称为电磁液的特殊液体，是由合成的碳氢化合物和微小的铁粒组成。平时，磁性金属粒子杂乱无章