【正文】 氣彈簧進(jìn)行充、排氣，以使在汽車正常的振動(dòng)中高度閥的進(jìn)、排氣閥不會(huì)頻繁地打開，從而減少壓縮空氣的浪費(fèi)?？諝鈶壹艿墓?作原理：空氣壓縮機(jī)供給儲(chǔ)氣筒壓縮空氣，儲(chǔ)氣筒上裝有壓力保護(hù)閥，當(dāng)儲(chǔ)氣筒的壓力超出設(shè)定壓力時(shí)，壓力保護(hù)閥會(huì)自動(dòng)打開把過載壓力卸掉。但是，機(jī)械彈簧懸架也可能加強(qiáng)振動(dòng)，因?yàn)橐恍┬〉膩碜月访娴奶鴦?dòng)都可能引起共振?？諝鈶壹艿牧硪粋€(gè)優(yōu)點(diǎn)在于通過調(diào)節(jié)車身高度使大客車的地板高度隨載荷的變化基本保持不變。對(duì)于高扭矩 /低轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)車輛而言，這是一個(gè)重要考慮因素。 空氣彈簧的種類及布置問題 空氣彈簧有三大類，包括囊式，膜式和復(fù)合式空氣彈簧。但是載荷不高。 復(fù)合式空氣彈簧兼有膜式空氣彈簧和囊式空氣彈簧的優(yōu)點(diǎn)，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作成本較高，在此選用囊式空氣彈簧。在壓力較高的情況下，增加輔助氣室的容積對(duì)剛度的影響更明顯。 關(guān)于布置方面的問題， 對(duì)比各種布置方法 和理論，可以知道，空氣彈簧的中心距在考慮到車身及車架尺寸時(shí)可以做的越大越好，因?yàn)檫@樣，可以提高汽車的抗側(cè)傾性能，關(guān)于這方面的理論，在后面關(guān)于側(cè)傾剛度的計(jì)算中可以有更加明確的解釋 高度控制閥 在大客車的空氣懸架中，都裝有高度控制閥。當(dāng)車輛載荷減少時(shí)，因氣囊內(nèi)多余的氣壓，使空氣彈簧升高，從而車身也上升，因此，擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使活塞和頂桿下移，使排氣門打開，進(jìn)氣門關(guān)閉，氣囊中多余的氣壓排至大氣。 3) 當(dāng)空氣彈簧出現(xiàn)微量泄漏時(shí)，可由高度控制閥不斷進(jìn)行充氣，以保證空氣彈簧正常工作。 12 （ 3） 杠桿保持在水平狀態(tài)。此時(shí)車身恢復(fù)到定高位置（氣囊回伸到原來高度）。空氣彈簧的壓縮空氣重新被高度閥封閉。 d) 高度閥的氣源閥門被關(guān)閉，充氣閥門在杠桿作用下被逐漸打開，放氣閥門保持關(guān)閉的狀態(tài)。 身由最低位置直接升到最高位置： a) A 閥的氣源口被打開，排氣口被關(guān)閉。 e) 空氣彈簧被充氣而伸長升高。 b) B 閥氣源口被關(guān)閉，排氣口被打開。 氣囊的放氣和車身的下降過程： 由于 A 閥的氣源被關(guān)閉，切斷了向氣囊充氣的氣源，而 B 閥的氣源口被關(guān)閉，排氣口被打開。 2)因?yàn)闇p振器的自由長度及連接強(qiáng)度有限，所以無止境的反彈，必然會(huì)造成減振器的破壞。減振器大體上可以分為兩類，即摩擦式減振器和液力式減振器。 當(dāng)車輪向下跳動(dòng)即懸架伸張時(shí)，活塞向上運(yùn)動(dòng)，工作腔中的壓力升高，油液經(jīng)閥 1 流入下腔，提供大部分伸張阻力，還有一部分油液經(jīng)過活塞桿與導(dǎo)向座間的縫隙由回流孔進(jìn)入補(bǔ)償腔，同樣由于活塞桿所占據(jù)的體積，當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，必定有部分油液經(jīng)閥 3 流入工作腔下腔。 這些導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。 圖 V 形桿 形架導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 一些大客車的后懸架采用這種機(jī)構(gòu)。如圖 3 所示 。 V 形桿固定端，活動(dòng)端跨距的選擇 我在這里選用固定端跨距大，活動(dòng)端小的倒八字結(jié)構(gòu)。 對(duì)于大多數(shù)汽車而言，其懸架質(zhì)量分配系數(shù) ~?? aby?? ，因而可以近似地認(rèn)為 1?? ，即前、后橋上方車身部分的集中質(zhì)量的垂直振動(dòng)是相互獨(dú)立的，并用偏頻 1n ， 2n 表示各自的自由振動(dòng)頻率。 將 1cf ， 2cf 代人式（ 31）得到 11 / cfn ? ； 22 / cfn ? （ ） 式中 1cf ， 2cf 的單位為 mm。理論分析證明：若汽車以較高車速駛過單個(gè)路障， 1n / 2n ＜1 時(shí)的車身縱向角振動(dòng)要比 1n / 2n ＞ 1 時(shí)小，故推薦取 2cf ＝（ ～ ） 1cf 。要求 懸架應(yīng)有足夠的動(dòng)撓度，防止破壞路面上行駛時(shí)經(jīng)常碰撞緩沖塊。其切線的斜率是懸架的剛度。此時(shí)，懸架剛度是變化的，其特點(diǎn)是在滿載位置 (圖中點(diǎn) 8)附近，剛度小且曲線變化平緩，因而平順性良好；距滿載較遠(yuǎn)的兩端，曲線變陡，剛度增大。 空載與滿載時(shí)簧上質(zhì)量變化大的貨車和客車，為了減少振動(dòng)頻率和車身高度的變化，應(yīng)當(dāng)選用剛度可變的非線性懸架。其彈性元件是由夾有簾線的橡膠囊或模和充入其內(nèi)腔的壓縮空氣所組成的。此外，空氣懸架還具有空氣彈簧壽命長、質(zhì)量小以及噪音低等一些優(yōu)點(diǎn)。容積比、氣體壓縮系數(shù)基本上決定了理想空氣彈簧的力學(xué)性能。由于分擔(dān)氣囊形變的曲囊越多，氣囊有效承面積變化率越小，因此曲囊增多可減小囊式空氣彈簧的剛度。 前懸的空氣彈簧剛度 K計(jì)算 : 42 5248 402 ???? ffuf AWP 2/cmkg 2/ cmkgpp fa ??? 425?fA 2cm V =10600 2cm 1 2 0 6 0 0 4 2 2 ????? ?fK=114γ + 當(dāng)靜剛度比γ =1時(shí) ?fK cmkg/ 當(dāng)動(dòng)剛度比γ = ?fK cmkg/ 空氣彈簧固有頻率的計(jì)算 用下式計(jì)算固有頻率 ： Wgkf ??? 212 ?? （ ） 22 式中 g 為重力加速度 980 2/scm 。②縱臂式，這種方式增加了設(shè)計(jì)的靈活性，可以較好地保證懸架的縱傾特性，車輪跳動(dòng)時(shí)主銷傾角的變化量也能滿足要求。 汽車在正常行駛過程中，由于垂向振動(dòng)或側(cè)傾，車身與車橋之間總會(huì)發(fā)生相對(duì)位移?？紤]到目前國內(nèi)空氣懸架多采用機(jī)械式高度閥，因此針對(duì)帶延時(shí)機(jī)構(gòu)和不帶延時(shí)機(jī)構(gòu)的兩種機(jī)械式高度閥進(jìn)行研究。 24 6 懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的概述 及強(qiáng)度受力計(jì)算 空氣懸架的主要組成部分除了空氣彈簧以外，還有導(dǎo)向桿件、減振器、橫向穩(wěn)定器、高度控制組件及緩沖限位部件等組成。 汽車空氣懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要作用是：①在車架 (或承載式車身 )與車橋 (或車輪 )之間傳遞力或力矩。橫向穩(wěn)定桿帶來的好處除了可以增加懸架的側(cè)傾角剛度，從而減小汽車轉(zhuǎn)向時(shí)車身的側(cè)傾角外，適當(dāng)?shù)剡x擇前、后懸架的側(cè)傾角剛度比值，也有助于使汽車獲得所需的不足轉(zhuǎn)向特性。 在有些懸架中，橫向穩(wěn)定桿還兼起部分導(dǎo)向桿系的作用，其余情況下則設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意避免與懸架的導(dǎo)向桿系發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。= , W=16000kg , H=1310mm 把 h=635mm , G= 代入得： 因?yàn)橐鬂M足的側(cè)傾角。 穩(wěn)定桿的 橫向載荷及強(qiáng)度 圖 橫拉桿的受力 軸力 ?cosfyy RF ? （ ） 式中 fyR =3300 kg θ = ? 則 yF =3415 kg 施加在桿上的拉伸（或壓縮）應(yīng)力 t? = ?AFy 2/mmkg 則 ??BSF＞ 合格 ??BSF＞ 合格 27 懸架 及整車 的 剛度 先分別計(jì)算前、后軸的側(cè)傾剛度，然后再計(jì)算整車側(cè)傾剛度 前軸的側(cè)傾剛度 圖 前軸的整車參數(shù) a1s1r11111G 1 kg m m /r a d)G kg m m /r a d)G kg m m /r a d)kg m m /r a d)d 83 ( )79 6( )61 8 ( )13 .18 /fGmmd m mh m mH h m mk k g m m?????????前軸的側(cè)傾剛度： （前空氣彈簧的角剛度： （前扭力桿的角剛度 ：（前懸架連桿的橡膠襯套的角剛度： ：（空氣彈簧左右間距：橫向穩(wěn)定桿的安裝點(diǎn)間距：側(cè)傾中心高度：側(cè)傾中心到重心的距離（ ）（ ）空氣彈簧的靜剛度1111 .31 /kg m m /r a d)rk s k g m mG??橫向穩(wěn)定桿的彈性系數(shù)：前橡膠襯套的角剛度 ：（ 28 后軸的側(cè)傾剛度及側(cè)傾中心 圖 后軸的整車參數(shù) 29 整車的側(cè)傾剛度 連接前后側(cè)傾中心的軸線稱為側(cè)傾軸。若只在后懸架中 安裝，則會(huì)使汽車趨于過多轉(zhuǎn)向。 （ 1） 前平行導(dǎo)向桿的受力和強(qiáng)度 1） 前后載荷（ D2載荷狀態(tài)） 圖 導(dǎo)向桿受力分析 圖 導(dǎo)向桿斷面圖 25 ff WF ? （ ） Ws hbW f ??????? ?? （ ） fuf FceR ?? () Flf FceR ?????? ?? 121 () ARufu ?? （ ） ARlfl ?? () 式中 c=337 mm e= mm A= 2mm 得 74972 ?FW kg ?fF kg ?ufR kg ?lfR kg ARufu ??= 2/mmkg ARlfl ??= 2/mmkg 導(dǎo)向桿材料的 48?B? 2/mmkg 28?Y? 2/mmkg 則高的破壞安全率及降伏安全率分別為 ?BSF=＞ 合格 ?YSF =＞ 合格 則低的破壞安全率及降伏安全率分別為 ?BSF=＞ 合格 ?YSF=＞ 合格 26 橫向穩(wěn)定桿的選擇 為了降低汽車的固有振動(dòng)頻率以改善行駛平順性，現(xiàn)在轎車懸架的垂直剛度值較小，從而使汽車的側(cè)傾角剛度值也較小，結(jié)果是汽車轉(zhuǎn)彎側(cè)傾嚴(yán)重，影響了汽車的行駛穩(wěn)定性。 導(dǎo)向傳力機(jī)構(gòu)是空氣懸架中的重要部件，要承受汽車的縱向力、側(cè)向力及其力矩，因此要有一定的強(qiáng)度，布置方式要合理，避免運(yùn)動(dòng)干涉。當(dāng)車體荷重減少時(shí)，車體上升，空氣彈簧伸長，與荷重增加時(shí)情況相反，控制桿被拉下，進(jìn)、排氣閥打開，空氣彈簧內(nèi)的空氣經(jīng)節(jié)流通道和活塞內(nèi)的通道排出 ]10[ 。 高度控制閥 高度控制閥是空氣懸架系統(tǒng)的重要組成部分，其作用是保證車輛在任何靜載荷下與路面保持一定的高度，而且空氣彈簧的優(yōu)勢(shì)也只有在采用了高度控制閥的情況下才能充分體現(xiàn)。在轎車上，一般前懸采用雙橫臂，后懸采用縱臂式導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。 由于空氣彈簧無法承受側(cè)向力及轉(zhuǎn)矩，必須為懸架選擇恰當(dāng)?shù)膶?dǎo)向桿系。同時(shí)，膜式空氣彈簧可以通過改變活塞底部形狀來控制有效承壓面積變化率，以獲得理想彈性特性。剛度是空氣彈簧的重要性能參數(shù)，用如下理論公式空氣彈簧垂直剛度 K計(jì)算 ： ?????????? xaa ddPV Apk 2? () 式中γ為剛度比， Pa 為絕對(duì)壓力（ kg / 2cm ） ， A 為空氣彈簧的有效面積 2cm ， V 為彈簧的體積3cm ， P 為示壓強(qiáng) 2/cmkg 由式（ 4一 l）可知，空氣彈簧的有效承壓面積及其交化率對(duì)空氣彈簧剛度的影響顯著。 本設(shè)計(jì)的膜式的空氣彈簧。 由于空氣彈簧可以設(shè)計(jì)的比較柔軟，因而空氣懸架可以得到較低的固有頻率，同時(shí)空氣彈簧的變剛特性使得這一頻率在較大的載荷變化范圍內(nèi)保持不變，從而提高了汽車的平順性。 鋼板彈簧非獨(dú)立懸架的彈性特性可視為線性的，而帶有副簧的鋼板彈簧、空氣彈簧、油氣彈簧等，均為剛度可變的非線性彈性特性懸架 ]6[ 。懸架的動(dòng)容量系指懸