1、越野车油气悬架系统及其密封的设计 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 1.1 课题研究的目的和意义课题研究的目的和意义 越野车辆是指可在非人工铺设道路上行驶的移动机械， 其越野性能是越野车辆机动性的 一个重要指标， 是指车辆在公路之外条件下继续行驶的能力， 即车辆在复杂路面上的通过性。 当今，世界上针对复杂奇异地形环境下的各类越野车辆层出不穷，以美国、俄罗斯、法国和 日本为首的各科技大国己经研制出许多种适应于复杂奇异三维地形的行驶机构， 有的已经实 际应用在军用方面。但是，在以往的研究中，考虑具有结构化的运动环境和地形相对平坦的 情形较多， 地形因素对越野车辆通过性能的影响相对较小， 研究者关
2、注的重点在于如何改善 越野车辆本身性能因素。随着越野车辆应用领域的扩展，比如安全与搜救车野外作业车、轻 型装甲车、轻型越野车、无人驾驶侦察车、导弹发射车、高机动战术车、全地形越野车等， 其所处的环境可能是一个未知或不完全可知的危险环境，既有岩石，又有坑洼，而且也可能 是松软地形、崎岖不平地形，地质条件复杂。在这种非结构化环境下移动时，环境地形的复 杂性给越野车辆的通过性能带来很大影响，致使其可能发生滑移、倾翻等状况，甚至无法正 常通过，贻误战机。 悬架系统作为汽车的重要组成部分，在设计、使用时有着非常重要的作用。悬架系统应 具有承受车身重量;承受并缓和车辆必要的离地间隙等功能。传统汽车上使用的
3、是由弹簧和 阻尼组成的被动悬架。 由于其结构简单、 性能可靠， 成本低且不需附加能量， 因此使用广泛。 但被动悬架的系统特性如弹簧刚度、阻尼系数都是不可调的，不能适应各种道路;而且其只 能是在满足主要性能要求的基础上牺牲次要性能来适应不同的使用要求， 不能同时获得较好 的乘坐舒适性和操纵稳定性， 特别是对于需要经常在野外作业的特种车辆， 被动悬架的有限 行程及被动适应地面的能力在一定程度上限制了车辆的通过性， 影响了车辆的越野性能。 因 此，世界各国从上世纪 50 年代开始了主动、半主动悬架的研究。其中主动悬架最早由美国 通用汽车公司 Federspiel-Labrose 教授在 1955 年
4、提出的。 直到 20 世纪 50 年代， 世界各大 著名的汽车公司和生产厂家才竞相研制开发这种悬架系统。TOYOTA、LOTUS、VOVOL、Benz 等在汽车上均进行了较为成功的试验。结果表明，装有主动悬架的汽车，即使在崎岖不平的 路面高速行驶时，车身同样非常平稳，轮胎的噪音小，转向和制动时车身保持水平，乘坐非 常舒服70。随着液压技术的发展，特别是其在工程车辆底盘上的成功应用，油气或液压主 动悬架正逐渐受到各国研究人员的重视。1955 年，法国 Citroen 汽车公司就研制出一种液 压空气悬架系统，可以使汽车具有良好的行驶平顺性，但由于其制造工艺复杂，未能普及。 1982 年， 美国 L
5、OTUS 汽车公司研制出有源液压主动悬架系统， 瑞典 VOVOL 汽车公司对 LOTUS 主动悬架系统进行了实验。1989 年，TOYOTA 在 Cehca 车型上装置了准主动油气悬架系统。 1990 年，日本 NISSAN 汽车公司在 InfiniteQ45 轿车上也装备了液压主动悬架。采用液压主 动悬架系统的最显著特点是:减震效果明显;根据路面变化，自动调整车身:根据不同需要升 高或降低车架高度，以增强车辆的通过能力和行驶性能。进入 90 年代，随着电液比例控制 技术的发展及各种主动控制算法的不断出现等，世界各国相继研制出了各种液压主动悬架。 1993 年，英国 LOTUS 公司对 HMM
6、WV 越野车悬架系统进行了改装。该主动悬架系统采用的是 液压作动器。 同时加利福尼亚大学在 HMMWV 越野车上也试验了采用预测控制方式的液压式主 动悬架。1995 年，加拿大防务研发院(DRDC-suffield)应加拿大军方要求为 ILTIS 越野车研 越野车油气悬架系统及其密封的设计 2 制了计算机控制的全液压主动悬架系统， 样车评价试验由皇家军事学院完成。 该主动悬架使 用了 4 个 MOOG-LOTUS 伺服控制液压作动器替代原车辆的减振器， 其越障速度明显提高。 2000 年， 英国防务评估研究机构和 Horstman 公司共同研制了一套实用的可控液压主动悬架系统。 2002 年，普利托利亚大学设计了一种具有 2 级阻尼和 2 级弹簧的液压气动元件，并改装了 一台 LandRove:防卫者越野车等。由于种种原因，我国的汽车绝大部分采用被动悬架。在液 压主动悬架的研究方面起步较晚，与国外的差距大。进入 21 世纪后，一些高校才正式对液 压主动悬架陆续展开研究工作。 液压悬架之所以越来越受到重视，主要是由于电液控制系统中的液压元件具有比功率 大，可以构成体积小、重量轻、响
