第4课电子悬架与履带拖拉机行走装置

汽车拖拉机学讲授内容：第4课电子悬架与履带拖拉机行走装置（第三章汽车拖拉机的行走系统）主讲人：鲁植雄教授2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件2第三章汽车拖拉机的行走系统本章内容安排第1课车架与车桥第2课车轮与轮胎第3课悬架第4课电子悬架与履带拖拉机行走装置第5课实验五：行走系的拆装与调整2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件3第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置一、电子悬架的功用与类型二、电控悬架系统的基本组成三、电子悬架系统的控制原理四、履带拖拉机行走装置本节课的主要内容2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件4第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置1.传统悬架的缺陷一、电子悬架的功用与类型2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件5第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置2.电子控制悬架的目的通过控制调节悬架的刚度和减振器阻尼，突破传统被动悬架的局限区域，使汽车的悬架特性与行驶的道路状况相适应，保证平顺性和操纵性两个相互排斥的性能要求都能得到满足一、电子悬架的功用与类型2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件6第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置3.电子控制悬架的功能车高调整、衰减力控制、弹簧刚度控制、侧倾角刚度控制等（1）车高调整功能①无论汽车的负载或车速如何变化,车高调整功能都可以保持适宜的车身车高。②当汽车在路况很差的道路上行驶时,可以使车高增加;当汽车高速行驶时,又可以使车高降低,以减少空气阻力,提高操纵稳定性。（2）衰减力控制功能提高汽车的操纵稳定性,在急转弯、急加速和紧急制动的情况下,可以抑制汽车姿势的变化,防止汽车后坐、侧倾、前倾等。一、电子悬架的功用与类型2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件7第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置3.电子控制悬架的功能（3）弹簧刚度的控制功能利用控制弹簧刚度(弹性系数)的办法,来控制汽车起步等不同路况时的姿势。（4）侧倾角刚度控制功能是在传统横向稳定杆(侧倾扭杆)上装上抗侧倾驱动装置。电子控制单元根据转弯的强度提供适当的作用在车身上抗侧倾所需的力矩,防止汽车转弯时车身侧倾,以提高汽车行驶稳定性。一、电子悬架的功用与类型2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件8第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置4.电子控制悬架的类型根据有无力发生器,分为半主动悬架和全主动悬架两大类。（1）半主动悬架特点：是根据路面冲击、车轮与车体的加速度、速度及位移信号仅实时调节悬架的阻尼系数,消耗来自不平路面的冲击能量,而不需要提供能量,以这种方式来改善悬架缓冲性能。由于半主动悬架结构简单，在工作时，几乎不消耗车辆动力，又能获得与全主动悬架相近的性能，故应用较广。一、电子悬架的功用与类型2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件9第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置4.电子控制悬架的类型（1）半主动悬架类型：一、电子悬架的功用与类型2019年8月5日无级式半主动悬架系统有级式半主动悬架系统半主动悬架《汽车拖拉机学》课件10第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置4.电子控制悬架的类型①有级式半主动悬架系统控制方法：在有级式半主动悬架系统中，将阻尼分为两级或三级，可由司机选择；或根据传感器信号自动选择所需要的阻尼级。可将阻尼分为更多级，这样可以扩大选择的范围。控制效果：与传统悬架相比较，有级式半主动悬架系统有如下控制效果：①操纵稳定性提高10％；②平顺性提高7%。优点：能在坏路条件下，或转弯、制动汽车时将阻尼调节到很大，使行驶安全性大幅度提高。一、电子悬架的功用与类型2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件11第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置4.电子控制悬架的类型①有级式半主动悬架系统阻尼可调式减振器一般分为三级，即阻尼有硬、运动（中）、软三种级别。一、电子悬架的功用与类型2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件12第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置4.电子控制悬架的类型②无级式半主动悬架系统特点：无级式半主动悬架系统要求其阻尼按照行驶状态的动力学要求作无级调节，并在几毫秒内由最小变到最大。一、电子悬架的功用与类型2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件13第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置4.电子控制悬架的类型（2）全主动悬架简称主动悬架,它是一种有源控制。主动悬架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、转向、制动等工况时主动悬架都可进行有效的控制。可根据车速的变化控制车身的高度(车高控制系统),可改善汽车在坏路况的行驶性能和高速操纵稳定性。一、电子悬架的功用与类型2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件14第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置全主动悬架的特点①悬架刚度可以设计得很小，使车身具有较低的固有频率，以保证正常行驶时的乘坐舒适性。由于刚度可调，使汽车转弯出现的车身侧倾、制动、加速等引起的纵向摆动等问题得到解决。②可将汽车抗侧倾、抗纵摆的刚度设计得较大，因而提高了汽车的操纵稳定性，使汽车的行驶安全性得以提高。③汽车载荷变化时，主动悬架系统能自动维持车身高度不变，汽车即使在凹凸不平道路上行驶也可保持车身平稳。④主动悬架系统可以在主动时使车尾下沉，充分利用车轮与地面的附着条件，加速制动过程，缩短制动距离。⑤主动悬架可使车轮与地面保持良好接触，即车轮跳离地面的倾向减小，因而可提高车轮与地面的附着力，从而提高了汽车抵抗侧滑的能力。一、电子悬架的功用与类型2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件15第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置4.电子控制悬架的类型（2）全主动悬架类型一、电子悬架的功用与类型2019年8月5日主动液力悬架气悬架主动油主动空气悬架全主动悬架《汽车拖拉机学》课件16第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置由各种传感器、电子控制单元、执行器组成二、电控悬架系统的基本组成2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件17第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置传感器是将汽车行驶的路面情况(汽车的振动)和车速及起步、加速、转向、制动等工况变为电信号,输送给ECU。二、电控悬架系统的基本组成2019年8月5日加速度传感器节气门位置传感器《汽车拖拉机学》课件18第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置传感器二、电控悬架系统的基本组成2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件19第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置传感器二、电控悬架系统的基本组成2019年8月5日加速踏板位置传感器《汽车拖拉机学》课件20第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置传感器二、电控悬架系统的基本组成2019年8月5日转向角传感器《汽车拖拉机学》课件21第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置悬架ECU将传感器送入的电信号进行综合处理,输出对悬架刚度、阻尼、车身高度进行调节的控制信号。悬架ECU一般由微处理器和信号输出放大电路组成。电控悬架系统的执行器,按照悬架ECU的控制信号准确动作,及时地调节悬架刚度和阻尼系数及车身的高度。二、电控悬架系统的基本组成2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件22第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置执行器：电磁阀、步进电动机及气泵电动机。二、电控悬架系统的基本组成2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件23第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置主动悬架系统可以根据激励和车身的响应,对悬架参数进行控制,使车身的振动响应始终被控制在某个范围内。三、电子悬架系统的控制原理2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件24第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置下面电子控制空气悬架为例全空气悬架室电子控制悬架装置的一种重要型式，其最大特点是在四个车轮处用充有压缩空气的空气弹簧取代了传统的钢螺旋弹簧；并配备了电子控制装置。它能够根据车辆的行驶状态，自动调节弹簧刚度、减振器阻尼力和车身高度。有效消除车辆的侧倾、揿头和后仰等不良姿态。保证车辆在行驶中始终保持良好的平顺性和可操纵性的状态中。三、电子悬架系统的控制原理2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件25第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置1.车速感应控制在车速很高时,悬架ECU输出的控制信号,使悬架的刚度和阻尼相应增大,以提高汽车高速行驶时的操纵稳定性。当汽车速度超过110km/h时,悬架ECU就会根据车速传感器信号,经过计算分析后,输出控制信号。如果驾驶员选择的是“软”模式,则悬架的刚度和阻尼就自动从“低”状态转入“中”状态;如果驾驶员选择的“硬”模式,则悬架在“中”状态保持不变。当车速降低后,悬架的刚度和阻尼又自动回到选定模式的经常保持状态。三、电控悬架系统的控制原理2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件26第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置2.前后轮感应控制当汽车前轮遇到路面接缝等单个的突起障碍时,悬架ECU输出控制信号,相应减小后轮悬架的刚度和阻尼,以减小车身的振动和冲击。（1）车速=30~80km/h，行驶遇到障碍时,如果驾驶员选定的是“软”模式,后轮悬架保持“低”的状态;如果是“硬”模式,则从“中”状态自动转入“低”的状态,当后轮越过障碍后悬架又自动回到选定模式的经常保持状态。（2）车速80km/h在前轮遇到障碍时,后轮悬架若转入“低”的状态会影响汽车的操纵稳定性,因此,无论在哪种模式下,悬架的刚度和阻尼都将在“中”的状态。三、电控悬架系统的控制原理2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件27第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置3.不良路面感应控制当汽车进入不良路面行驶时,为抑制车身产生大的振动,悬架ECU输出控制信号,相应增悬架的刚度和阻尼。（1）车速=40~100km/h，驶入不良路面时,车身位移传感器输出周期小于0.5s的车身高度变化信号，ECU经过计算分析后输出控制信号如果是在“软”模式下,悬架就自动从“低”状态转入“中”状态如果是在“硬”模式下,则保持“中”的状态不变。（2）车速100km/h驶入坏路面时如果是在“软”模式下,悬架会在“低”或“中”状态下转入“高”的状态;如果是在“硬”模式下,则从“中”转入“高”的状态。三、电控悬架系统的控制原理2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件28第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置4.车身侧倾控制在汽车急转弯时,应增大悬架的刚度和阻尼,以抑制车身的侧倾。当驾驶员急打转向盘时,转向传感器将转向盘的转角和转速电信号输入悬架ECU,ECU经过计算分析后向悬架输出控制信号。如果驾驶员选择的是“软”模式,悬架就自动从“中”或“低”状态转入“高”状态;如果是在“硬”模式下,则从“中”转入“高”的状态。三、电控悬架系统的控制原理2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件29第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电动悬架与履带拖拉机行走装置5.制动车身点头控制在汽车紧急制动时,应增大悬架的刚度和阻尼,以抑制车身的点头。当汽车在大于60km/h速度下紧急制动时,车速传感器的车速信号的制动开关的阶跃信号输入悬架ECU,ECU经过计算分析后输出控制信号,调整悬架的刚度和阻尼。如果这时处在“软”模式下,悬架就自动从“中”或“低”状态自动转入“高”状态;如果是在“硬”模式下,则从“中”转入“高”的状态。三、电控悬架系统的控制原理2019年8月5日《汽车拖拉机学》课件30第三章汽车拖拉机的行走系统第4课电