目前，大多数车辆仍采用的是被动悬架，不再适应当代社会人们对车辆的操纵稳定性和乘坐舒适性的要求。虽然主动悬架能够满足上述要求，但需消耗大量的发动机功率，与当前节能环保的趋势不符。因此馈能型悬架应运而生。本文在麦佛逊式独立悬架的基础上并联一个直线电机，构成馈能悬架。本文借助CATIA软件的机械设计模块中的草图编辑、零件设计、装配设计、工程制图以及数字化装配模块中的DMU运动机构和DMU配件模块对电磁馈能悬架进行三维建模与PRO/E的机构设计扩展模块（MDX）对悬架进行运动仿真。关键词 CATIA，三维建模，麦佛逊式悬架，电磁，馈能悬架
目 录
1 绪论 1
1.1 本文研究背景及意义 1
1.2 国内外电磁馈能悬架发展现状 1
1.3 三维建模软件对比分析 3
2 电磁直线馈能减震器的工作原理及结构参数选择 4
2.1 电磁直线馈能悬架的工作原理 4
2.2 电磁直线馈能悬架的结构方案确认 5
2.3 电磁直线馈能悬架的关键尺寸参数的选择 6
3 基于CATIA的电磁直线馈能悬架三维建模分析 9
3.1 应用CATIA软件三维建模分析 9
3.2 电磁直线馈能悬架约束装配 22
3.3 电磁直线馈能悬架爆炸视图 24
3.4 电磁直线馈能悬架及零部件二维图生成 24
4 电磁直线馈能悬架的动态装配及运动仿真分析 28
4.1 电磁直线馈能悬架的动态装配 28
4.2 电磁直线馈能悬架的运动仿真 29
总 结 33
致 谢 35
参 考 文 献 36
1 绪论
1.1 本文研究背景及意义
随着科学技术的进步发展，人们对汽车的操作稳定性，行驶舒适性的要求不断提高，从原始的被动悬架到符合人们上述要求的主动悬架再到适应当代社会节能环保趋势的馈能悬架。被动悬架系统是目前车辆上广泛采用的悬架系统，其不能适应车辆行驶时工况的复杂性。为了让被动悬架能够在不同的工况下正常使用，对悬架参数的设计计算只能采取折衷的办法，通常是根据以往的经验 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ￥351916072￥ 
或最优化方法选择，一旦方案确定，在车辆的实际运行过程中就只能以固定的刚度和阻尼参数进行工作，不能调节，因此不能适应车辆减震工作过程中的复杂多变性。在某个特定工况下按目标优化出的悬架系统，一旦载荷、车速和路况等发生变化，悬架在新的工况下便不再是最优[1]。这样的悬架对道路条件的适用范围比较窄，比如轿车主要适合在良好路面上行驶，越野车即使在公路上行驶舒适性也比较差。由于不能主动适应车辆行驶工况和外界激励的变化，被动悬架系统比较大地制约了车辆性能的进一步改善[2]。为了解决这个问题，国外学者在上世纪50年代就提出了主动悬架的想法。主动悬架是采用有源或无源可控元件组成一个闭环或开环的控制系统，根据车辆系统的运动状态和外部输入情况的变化(路面激励或驾驶员方向盘操作等)，按照一定的控制策略，主动地调整和产生所需的控制力，使车辆始终具备良好的操稳性和平顺性[3]。主动悬架系统在乘坐舒适性、操作稳定性和行驶平顺性方面较被动悬架有着质的飞跃，但是主动悬架消耗的大量发动机功率成为了该项技术推行的障碍。当前，全球能源资源的短缺以及价格的不断飞涨，馈能悬架在近些年来不断发展，其可以在实现悬架主动控制的同时还可以回收部分振动能量达到节能环保的目的，所以发展馈能型悬架技术不但可以提升车身车辆的性能，同时也能为顺应当代社会对节能环保的要求。因此，设计这样不仅可以一定程度上提高车辆整体性能，又可以节能环保的悬架，成为一个具有现实价值的研究方向。
1.2 国内外电磁馈能悬架发展现状
目前主动悬架是全球汽车行业研究的重点内容，虽然主动悬架在过去的几十年间取得了较大的发展，但是由于主动悬架消耗需消耗大量的能量，促使研发人员另辟蹊径开发更加有潜力的技术和产品。近年来，随着电磁减振材料和电控技术的快速发展，以及在电动车开发趋势的影响下，利用电磁技术的电磁主动悬架技术理论研究受到学术界和工业界的关注[4]。
从1970年代末开始，国内外的专家就已经开始研究回收悬架振动能量的可行性。Velinsky[5]研究了四自由度的后轴悬架系统，测算了轮胎和悬架结构中的阻尼器之间的相对速度变化，从而分析出了悬架的能量耗散情况，Segel分析了悬架系统能量耗散对抑制不平路面振动的影响,计算得到某乘用车在颠簸路面以13.4m/s的速度行驶时，4个被动阻尼器的能量耗散功率约为200W[6]，Browne对某轿车阻尼器的能量耗散进行了定量测量，试验结果表明，在典型城市道路上，4个阻尼器的能量耗散功率为40W至60W[7]。而同时来自于(University of California Davis的 Karnopp[8]在对于主动悬架的整体控制策略及车辆主动悬架结构的能耗研究中，对车辆被动悬架结构中的阻尼器能量消耗过程进行了理论分析，揭示了车辆悬架系统的能量消耗机理，证明了有效利用回收悬架系统原本耗散的振动能量可直接减低整车驱动功率，对于电动或混合动力车辆的好处更为突出[9]。
21世纪以来，处于行业领先地位的车企开始与相关院校和科研机构合作研究电磁馈能悬架。日本的研究人员在馈能悬架的可行性方面取得了一些成果，通过仿真和试验分析得出馈能悬架无需发动机提供功率，其自身回收的振动能量即可满足悬架运行的驱动能量[10]。Bose公司在电磁式馈能悬架的研究方面处于领先地位，该公司研发的直线电机式电磁悬架系统，电磁作动器取代了原先的减振器和弹簧，悬架总成在线圈通电后根据非簧载质量和簧载质量之间距离的不同而做出不同响应动作，当直线电机收缩时，它以发电模式工作，并将产生的能量注入给车载电源[11]。在全球汽车行业内，回收利用悬架的振动能量是一个相对较新的研究课题，从事该课题的研究人员还相对较少。因为，悬架最基础的功能是提高车辆行驶的平顺性和操纵稳定性，大多数学者主要研究的还是主动悬架系统，从事馈能悬架研究的人员相对较少。国内方面，有部分学者对馈能悬架的结构原理和可行性方面做了一些研究和说明，但仅仅止步在理论研究、仿真和试验阶段，尚未有突破性的成果。上海交通大学的俞凡对馈能悬架的能量回收能力以及自身消耗能量的情况进行了理论分析得到了一些成果。截止到目前为止，馈能悬架技术的发展状况还不能达到投入使用的程度。

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