（全套CAD）纳米磁性液体轻型汽车电子控制悬架设计（终稿）

系统的工作过程是当路面不平引起车轮跳动时，传感器迅速将信号传至控制系统，控制系统发出指令，将电信号发送到各个减振器的电子线圈，电流的运动产生磁场，在磁场的作用下，减振器中的电磁液的密度改变，控制车身，达到减振的目的。

如此变化说起来复杂，却可以秒中进行次，可谓瞬间完成。

电磁悬挂系统可以快速有效地弥补轮胎的跳动，并扩大悬挂的活动范围，降低噪音，提高车辆的操控准确性和乘坐舒适性。

它的作用还不止如此，医学研究者已利用这种技术制造出人造膝盖。

.纳米磁性液体的研究进展纳米磁性液体是纳米铁磁性微粒在表面活性剂的包覆下，稳定地分散在液体中而形成的种胶体体系，同时既具有固体磁性材料的磁性，又有液体的流动性。

因此具有许多独特的磁学，流动力学，光学和声学特性。

即使处在重力，离心力，磁力作用下也不会分离。

磁性液体中的纳米级磁性颗粒比单畴临界尺寸还要小，因此它能自发达到饱和。

同时由于粒子内部的磁矩在热运动的影响下任意取向，粒子呈超顺磁状态，因此磁性液体也呈超顺磁状态。

旦有外磁场的作用，分子磁矩立刻定向排列，对外显示磁性。

经测定，磁性液体在外磁场的作用下，它的“比重”会随外磁场的变化而变化。

变化幅度可以从每立方厘米不足到大于。

世纪年代，美国首先把磁性液体材料用于宇航服密封材料，随后日本也对磁性液体的特殊性能进行广泛的探索和研究，并把它用于科学试验和工业装置中。

目前，日俄美西欧诸国均可大量生产性能稳定的磁性液体。

我国起步较晚，但先后已有余家单位从事磁性液体的研制和开发应用，与国外相比存在定差距。

.纳米磁性液体的分类纳米磁性液体按照不同的分类标准有不同的分类方法，根据纳米磁性液体材料中所用的铁磁性固体颗粒种类的不同可以分为氧体磁性液体金属磁性液体氮化铁系磁性液体复合微粒磁性液体。

铁氧体材料主要使用磁矿锰锌铁氧体，可用不同的制备方法制备出纳米铁磁性颗粒。

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。

第章汽车悬架的结构选型与分析.悬架的设计要求悬架的主要功能是传递作用在车轮和车架或车身之间的切力和力矩，并缓和汽车行驶过不平路面时所产生的冲击，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车的行驶平顺性。

在设计悬架时必须考虑以下几个方面的要求通过合理设计悬架的弹性特性及阻尼特性确保汽车具有良好的行驶平顺性，即具有较低的振动频率较小的振动加速度值和合适的减振性能，并能避免在悬架的压缩或伸张行程极限点发生硬冲击，同时还要保证轮胎具有足够的接地能力合理设计导向机构，以确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩的可靠传递，保证车轮跳动时车轮定位参数的变化不会过大，并且能满足汽车具有良好的操纵稳定性的要求导向机构的运动应与转向杆系的运动相协调，避免发生运动干涉，否则可能引发转向轮摆振侧倾中心及纵倾中心位置恰当，汽车转向时具有抗侧倾能力，汽车制动和加速时能保持车身的稳定，避免发生汽车在制动和加速时车身纵倾悬架构件的质量要小尤其是非悬挂部分的质量要尽量小所有零部件应具有足够的强度和使用寿命制造成本低便于维修保养。

.悬架的结构形式分析悬架结构形式的分类悬架可分为非独立悬架和独立悬架两类。

非独立悬架的结构特点是，左右车轮用根整体轴连接，再经过悬架与车架或车身连接独立悬架的结构特点是，左右车轮通过各自的悬架与车架或车身连接。

图图悬架的结构形式简图非独立悬架独立悬架以纵置钢板弹簧为弹性元件兼作导向装置的非独立悬架，其主要优点是结构简单，制造容易，维修方便，工作可靠。

缺点是由于整车布置上的限制，钢板弹簧不可能有足够的长度特别是前悬架，使之刚度较大，所以汽车平顺性较差簧下质量大在不平路面上行驶时，左右车轮相互影响，并使车轴桥和车身倾斜当两侧车轮不同步跳动时，车轮会左右摇摆使前轮容易产生败阵前轮跳动时，悬架易于转向传动机构产生运动干涉当汽车直线行驶在凹凸不平的路段上时，由于左右两侧车轮反向跳动或只有侧车轮跳动时，不仅车轮外倾角有变化，还会产生不利的轴转向特性汽车转弯行驶时，离心力也会产生不利的轴转向特性车轴桥上方要求有与弹簧行程相适应的空间。

这种悬架主要用在总质量大些的商用车前后悬架以及些乘用车的后悬架上。

非独立悬架主要用于货车大客车的前后悬架以及些轿车的后悬架。

独立悬架的优点是簧下质量小悬架占用的空间小弹性元件只承受垂直力，所以可以用刚度小的弹簧，使车身振动频率降低，改善了汽车的行驶平顺性由于采用断开式车轴，所以能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下降，改善了汽车的行驶稳定性左右车轮各自独立运动互不影响，可减小车身的倾斜和振动，同时在起伏的路面上能获得良好的地面附着能力独立悬架主要用于轿车和部分轻型货车客车及越野车。

悬架的组成及各部件作用悬架作为个完整的系统主要包括四大部分弹性元件作用是避免道路冲击力直接传到车架车身并缓和冲击力。

用于悬架的弹性元件主要有.钢板弹簧，大多用于非独立悬架.螺旋弹簧，广泛用于独立悬架，特别是前轮独立悬架，有些后轮非独立悬架，必须加减振器和导向机构.扭杆弹簧，扭杆本身扭转刚度是常数，但采用扭杆弹簧的悬架是变刚度的.气体弹簧，变刚度弹簧，般要导向机构.橡胶弹簧，多作悬架副簧和缓冲块。

们对磁性液体材料的应用已经开拓出许多领域。

减振是“磁性液体”技术最实际的种应用方式，许多名牌赛车或者高级轿车，车的震动吸收器里就有“磁性液体”。

电子设备能使“磁性液体”产生每秒数千次“僵硬”“还原”过程，从而能有效地减轻车身震动，乘坐这种车，比乘坐其他车要平稳舒适许多。

磁性液体阻尼减震器是近几年出现的种智能型减震器，它以磁性液体作为阻尼介质。

这种减震器具有结构简单控制应力范围大响应速度快不存在老化疲劳现象和功耗低等优点，有取代传统型减震器的发展趋势。

.研究内容在车辆系统中起主要减振作用的是悬架系统。

悬架系统起到弹性连接车身车轮缓和路面传给车身的冲击衰减由此引起的车辆系统的振动和保证车辆乘坐舒适性的作用。

提高汽车舒适性就必须限制汽车车身的加速度而保证安全性，就需要把悬架的变形限制在很小的范围内。

传统的被动悬架结构简单参数固定，不能根据路面的要求进行调节，从而不能满足良好的平顺性和稳定性要求。

近年来，主动悬架可以通过动力装置，根据设计者所希望的目标及预定的模糊控制策略来改变悬架的特性，同时满足乘坐的舒适性和安全性。

纳米磁性液体电控悬架要求在原车弹性元件及导向机构不变的条件下配以纳米磁性液体可调阻尼减振器，并以单片机为主控制器件，使用加速度传感器和电荷放大器，通过采集车身地板处的振动加速度信号，根据模糊逻辑推理的控制策略，计算相应的减振阻尼力，然后发出控制指令驱动减振器中的控制阀连续转动，以产生实际要求的阻尼力，达到最佳减振效果。

在此基础上，并可推广至各类汽车上，应用前景广阔。

第章汽车电控悬架系统的结构及工作原理.汽车悬架系统汽车悬架系统的作用及组成汽车悬架最主要的功能是传递作用在车轮和车架或车身之间的切力和力矩，并缓和汽车驶过不平路面时所产生的冲击，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车的行驶平顺性。

为此必须在车轮与车架或车身之间提供弹性联接，依靠弹性元件来传递车轮或车桥与车架或车身之间的垂向载荷，并依靠其变形来吸收能量，达到缓冲的目的。

采用弹性联接后，汽车可以看作是由悬挂质量即簧载质量非悬挂质量即非簧载质量和弹簧弹性元件组成的振动系统，承受来自不平路面空气动力及传动系发动机的激励。

为了迅速衰减不必要的振动，悬架中还必须包括阻尼元件，即减振器。

汽车悬挂尽管有各种不同的结构形式，但般都是由弹性元件减振器和导向机构三部分组成。

如图图汽车悬架组成示意图.弹性元件.纵向推力杆.减振器.横向稳定器.横向推力杆此外，悬架中确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩可靠传递并金属材料有铁钴等，以及这些金属的合金，可以电解沉淀等离子体化学气相沉积，真空蒸镀法，有机金属盐热分解法等制成金属或合金的纳米铁磁性颗粒。

氮化铁系材料主要以为核心成分，常采用超高真空制得纳米磁性颗粒。

复合磁性液体则是以磁性液体与非磁性小颗粒组成的复合体系。

根据纳米磁性液体材料所用的基液，可以分为水基类水银类碳氢化合物类碳化氟类酯类等，依据纳米磁性液体的不同用途选择不同的基液。

几种常见基液及纳米磁性液体材料的特点见表。

表几种常见基液及纳米磁性液体材料的特点表面活性剂是纳米磁性液体不可缺少的组成部分，活性剂的选择是制备纳米磁性液体的关键，不同基液的纳米磁性液体要求选择不同的活性剂，活性剂具有以下作用防止纳米磁性颗粒的氧化削弱静磁吸引克服范华力所造成的颗粒凝聚改变磁性颗粒的性质，形成很强的化学键。

.纳米磁性液体的基本性质纳米磁性液体的特性是磁性颗粒界面活性剂及载液性能的综合表征。

作为种特殊的胶体体系，磁性液体同时具有软磁性和流动性。

磁化特性胶态磁性液体中的磁性粒子，通常其直径约为，属于亚畴粒子，但仍然能自发磁化到饱和状态。

当粒子表面吸附上层表面活性剂时，就成为个稳定的具有磁性的胶态粒子。

在没有外磁场作用的情况下，磁性粒子作无规则的热运动，微粒的磁矩无规则分布，因而整个磁性液体系统的总磁矩为零，并不表现出对磁性物体的吸引能力。

当有外加磁场作用时，磁性液体显示出磁感应特性，能被吸引到磁场强度的方向。

图为磁性液体的磁化曲线。

由图可看出，磁化强