【正文】 1— 活塞 2— 工作缸筒 3— 貯油缸筒 4— 底閥座 5— 導(dǎo)向座 6— 回流孔活塞桿 7— 油封 8— 防塵罩 9— 活塞桿 主要參數(shù)的選擇計(jì)算 ? 減振器在卸荷閥打開前，減振器中的阻力 F與減振器振動速度 v 之間有如下關(guān)系 vF ?? (6－ 1) 式中， ? 為減振器阻尼系數(shù)。由于這些閥的節(jié)流作用對懸架在伸張運(yùn)動時起到阻尼作用。減振器在伸張行程時，車輪相當(dāng)于遠(yuǎn)離車身，減振器受拉伸。在壓縮行程時，指汽車車輪移近車身，減振器受壓縮，此時減振器內(nèi)活塞向下移動。這時，彈性元件起主要作用 。阻尼力會將車身的振動能轉(zhuǎn)化為熱能，被油液和殼體所吸收。筒式減振器又分為單筒式、雙筒式和充氣筒式三種。后者因減振作用比前者好而 得到廣泛應(yīng)用。的范圍內(nèi)，側(cè)傾角剛度滿足設(shè)計(jì)要求。 將本章各節(jié)所求的參數(shù)代入公式（ 57），即 簧載質(zhì)量質(zhì)心高度 gS =1940mm； h為簧載質(zhì)量側(cè)傾力臂 h=1275mm； 整車側(cè)傾角剛度 ?G = radmN / 5 ?? ， 可得 ? = ，即 176。乘坐側(cè)傾角剛度過小而側(cè)傾角過大的汽車，乘員缺乏舒適 感和安全感。 整車側(cè)傾角剛度為前后懸架剛度之和： 22222111 2422 DCCDCCC ssss ???????? （ 56） 式中： 1D ， 2D 為前、后懸架空氣彈簧跨度； 1sC ， 2sC 為前、后橫向穩(wěn)定桿角剛度，即 1sC = radmN / 5 ?? ， 2sC = radmN / 5 ?? 。 22 穩(wěn)定桿的角剛度計(jì)算 橫向穩(wěn)定桿的機(jī)構(gòu)如圖 54所示。 )( 121 hhlahhs ??? （ 53） 式中 1h ， 2h — 分別為車身在前后 軸處的側(cè)傾力矩 中心高度 ； a— 整車懸掛質(zhì)量重心到前軸的距離 ； l— 軸距 ； 根據(jù)載荷分配關(guān)系，質(zhì)心距前軸距離為： )2( 2121 2 LLGG Ga ss s ??? （ 54） 根據(jù)上一章節(jié)計(jì)算可知 前軸簧載質(zhì)量 1sG =5870kg 2sG =11740kg； 1L 為前軸與中軸間距， 1L =3800mm； 2L 為中軸與后軸間距， 2L =1380mm。單縱臂式懸架的側(cè)傾力矩中心與雙縱臂類 21 似，因篇幅有限，本文不再詳細(xì)描述。為了緩沖隔振和降低噪聲，橫向穩(wěn)定桿與車輪及車架的連接處均有橡膠支承。通 過，在汽車的前、后懸架中都裝有橫向穩(wěn)定桿，或者只在前懸架中安裝。現(xiàn)今重型汽車上采用 v型推力桿的結(jié)構(gòu)也較 為流行，這種結(jié)構(gòu)在傳遞縱向力的同時也傳遞橫向力，而且機(jī)構(gòu)比較緊湊，簡潔，空間布置更合理。一種是兩下縱臂同樣布置，另一種是兩根上臂合在一起，布置在中間?？諝鈴椈稍趹壹苤兄饕惺艽怪?，減振、消振，如果導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)得不合理，則會增加空氣彈簧的負(fù)擔(dān)，甚 至?xí)l(fā)生扭曲、摩擦等現(xiàn)象，惡化減振效果，縮短彈簧的壽命。 圖 4— 2 不帶延時機(jī)構(gòu)的高度閥 示意 圖 高度閥的主要特性參數(shù)有截止頻率一般為 1Hz，不感帶 ? mm，動作延遲時間為13? s，低 流量為 120 L/Min， 標(biāo)準(zhǔn)流量 為 350 L/Min， 排氣氣流流速為 875 L/min。 高度控制閥（以下稱高度閥）分為機(jī)械式和電磁式， 按組成分為帶延時機(jī)構(gòu)和不帶延時機(jī)構(gòu)。 空氣懸架車身高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是一端固定在車架、一端固定在車身上的聯(lián)動閥，當(dāng)車引高度變化時，閥動 作打開相應(yīng)的氣路，向彈簧氣室中補(bǔ)充或由彈簧氣室放出空氣，達(dá)到測節(jié)車身高度的目的。目前常用的有以下三種方式：①用鋼板彈簧作為導(dǎo)向元件，這種方法的優(yōu)點(diǎn) 在于可以利用以前的零部件，便于改裝，同時板簧與空氣彈簧聯(lián)合作用可使懸架彈性特性更接近理想，懸架的偏頻在很大載荷范圍內(nèi)近似保持不變。 定義彈簧的有效面積 dfdVAeff /?? （ 4－ 4） 可以得到 e ffakke ffa ApV VpAppP ???????? ???? 00)( （ 4－ 5） 將上式對位移求導(dǎo)可得空氣彈簧得剛度為 dfdApVVpAVVkpdfdAppAdfdpCe ffakke ffkke ffae ff???????? ???????002100)( （ 4－ 6） 這表明空氣彈簧的剛度由兩部分構(gòu)成，分別由氣體體積的變化和有效面積的變化而引起。 當(dāng)充氣壓力提高時，roroPP 1? 接近 1時，再提高，則對降低固有頻率無明顯影響，故本次設(shè)計(jì)選取roroPP 1? =1； n 為多變指數(shù)，此處選取為 ； dxdD 為有效直徑變化率 ， 一般囊式空氣彈簧的有效 直徑變化率為 ～ ，膜式空氣彈簧的有效直徑變化率在～ 之間 。特別是對于 LAe?? 較小的氣囊，增加 H 對降低固有頻率有明顯影響。 從式子（ 42）可以看出： 1） 頻率與選擇的充氣壓力 roP 有關(guān)， roP 越大，固有頻率越低。 jGGjGG usm 2222 ??? 式中： 后 懸軸 載荷為 2G =12740kg， j為空氣彈簧個數(shù)， 2sG 為 后 懸簧載質(zhì)量， 后 懸非簧載質(zhì)量 2uG =1000kg。 n為多變指數(shù)，此處選取為 ； iP 為 橡膠氣囊內(nèi)壓縮氣體工作壓力 ，取 eAP/1 ；OP 為 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 ，取 ； eA 為 空氣彈簧有效承壓面積 ， 在 390mm的設(shè)計(jì)高度上 當(dāng)載荷為 ， 彈簧內(nèi)部壓強(qiáng)為 ， 計(jì)算 eA =? 104 2mm ， V為空氣彈簧體積 V=390 010 4=10 6 mm3 ； LAe?? 為 有 效面積的變化率 ，當(dāng)空氣彈簧在等壓的條件下， LAe?? =0。 1）前懸的空氣彈簧剛度計(jì)算 前懸架有 四個氣囊、四個減震器、 兩個高度 控制閥、 兩根 橫向 推力桿 和 兩根縱向推力桿 構(gòu)成的 四連桿結(jié)構(gòu)。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?？諝鈴椈删徛駝訒r， 彈簧內(nèi)氣體狀態(tài)變化視為等溫變化， n=1；空氣彈簧劇烈振動時，彈簧內(nèi)氣體狀態(tài)變化視為絕熱過程，n=1． 3～ 1． 4，本次設(shè)計(jì)選取 n=。 圖 4— 1 雙曲氣囊空氣彈簧 1— 上蓋 2— 橡膠膜 3— 腰環(huán) 4— 底座 空氣彈簧力學(xué)性能 空氣彈簧的支承、彈性作用取決于空氣彈簧內(nèi)的壓縮空氣。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)。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。 空載與滿載時簧上質(zhì)量變化大的貨車和客車，為了減少振動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。此時，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。其切線的斜率是懸架的剛度。 據(jù)汽車最新使用手冊得，采用空氣彈簧的載貨汽車的偏頻 1n =， 2n =1Hz。選定偏頻以后，再利用式 (3— 2)即可計(jì)算出懸架的靜撓度。對普通級以下轎車滿載的情況，前懸架偏頻要求在 ～，后懸架則要求在 ～ 。理論分析證明：若汽車以較高車速駛過單個路障， 1n / 2n ＜ 1 時的車身縱向角振動要比 1n / 2n ＞ 1 時小，故推薦取 2cf＝（ ～ ） 1cf 。 將 1cf ， 2cf 代人式（ 31）得到 11 11 / cfn ? ； 22 / cfn ? （ 32） 式中 1cf ， 2cf 的單位為 mm。偏頻越小，則汽車的平順性越好。 ? 30′ ， 前輪外傾角 為 1176。 整車的主要尺寸參數(shù)有貨車的外廓尺寸的長為 10150mm，寬為 2400mm，高為 2985mm，軸距 4615+1300mm，輪距（前 /后）為 2045/1860mm，前懸為 1400mm，后懸為 2835mm。 DND1250CWB459P整車參數(shù)如下表所示。當(dāng)車輛在平直路面上行駛時，高度閥的充氣閥門和排氣閥門均關(guān)閉，空氣彈簧氣囊內(nèi)即不充氣也不放氣，車架高度保持不變。在使用不帶延時機(jī)構(gòu)的高度閥時，車輛在運(yùn)行過程中高度閥的進(jìn)、排氣閣不斷地關(guān)閉，空氣消耗量大，為此一般在空氣通道上設(shè)置一節(jié)流孔，或在排氣通道外加一長橡膠軟管，以便限制空氣流量，避免空氣中的水分和灰塵堵塞小孔。 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)勢也只有在采用了高度控制閥的情況下才能得到充分的體現(xiàn)。如果導(dǎo)向機(jī)構(gòu)布置的不合理則會給空氣彈簧帶來很大的負(fù)擔(dān)，使其發(fā)生扭曲，摩擦等現(xiàn)象，惡化減震的效果，從而縮短了空氣彈簧的壽命。這是提高空氣彈簧系統(tǒng)隔振效果的有效措施之一 ]4[ 。膜式空氣彈簧在國內(nèi)外大客車上的應(yīng)用日益廣泛。主要是由于氣囊的變形可由各個曲部平均分擔(dān)，因而曲段數(shù)越多，空氣彈簧的有效直徑變化率就會越小。氣囊各段之間鑲嵌有金屬輪緣，用于承受氣體的內(nèi)壓張力。 空氣彈簧的類型 空氣彈簧的結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)成很多類型，根據(jù)壓縮空氣所用容器不同，可以將空氣彈簧分為囊式、膜式兩種形式。 (5)其它附屬裝置 空氣彈簧以壓縮空氣作為介質(zhì)，所以必須裝有壓氣機(jī)以產(chǎn)生壓縮空氣，另外為了進(jìn)一步提高空氣彈簧的性能大部分空氣懸架還裝有輔助氣室。 (3)減振裝置 減振裝置主要是用來消耗振動能量，衰減振動。這種彈簧的剛度是可變的，因?yàn)樽饔迷趶椈缮系妮d荷增加時，容器內(nèi)的定量氣體氣壓升高，彈簧剛度增大。因此，對空氣懸架的設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的研究也顯得越來越重要。 空氣彈簧基于空氣的可壓縮性，封閉在氣囊里的空氣是彈性元件，空氣彈簧通過不同氣囊的壓力來平衡不同的載荷。因此，傳統(tǒng)的懸架在設(shè)計(jì)過程中不可避免的要進(jìn)行乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性的折衷，盡管近年來傳統(tǒng)懸架在結(jié)構(gòu)上的不斷更新和完善，采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，已使汽車 (特別是轎車 )的乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性有很 大提高，例如橫臂式獨(dú)立懸架、縱臂式獨(dú)立懸架、車輪沿主銷移動的懸架 (燭式和麥弗遜式 )等等的采用，但傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)仍然受到許多限制，如最終設(shè)計(jì)的懸架參數(shù) (彈簧剛度、減振器阻尼系數(shù) )是不可調(diào)節(jié)的，致使傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)只能保證汽車在一種特定的道路和速度條件下達(dá)到性能最優(yōu)的折衷。目前的重型載貨汽車多用被動式的定剛度的懸架系統(tǒng)，若要求其有較高的承載能力，勢必要有很大的懸架剛度。目前的重型載貨汽車一直面臨著一個問題就是：汽車載重量和平順性 之間的矛盾。非獨(dú)立懸架具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、強(qiáng)度高、保養(yǎng)容易、行車中前輪定位變化小的優(yōu)點(diǎn)，但由于其舒適性及 操縱穩(wěn)定性都較差，在現(xiàn)代轎車中基本上已不再使用，多用在貨車和大客車上。其優(yōu)點(diǎn)是：質(zhì)量輕，減少了車身受到的沖擊，并提高了車輪的地面附著力；可用剛度小的較軟彈簧，改善汽車的舒適性；可以 使發(fā)動機(jī)位置降低，汽車重心也得到降低，從而提高汽車的行駛穩(wěn)定性；左右車輪單獨(dú)跳動，互不相干，能減小車身的傾斜和震動。 由此可見，上述這三個組成部分分別起緩沖、減振和導(dǎo)向的作用，然而三者共同的任務(wù)則是傳力。 (三 )減振裝置 減振裝置主要是用來消耗振動能量，衰減振動。 (4)扭桿彈簧 將用彈簧桿做成的扭桿一端固定于車架，另一端通過擺臂與車輪相連，利用車輪跳動時扭桿的扭轉(zhuǎn)變形起到緩沖作用 ，適合于獨(dú)立懸掛使用。 (2)鋼板彈簧 由多片不等長和不等曲率的鋼板疊合而成。反之，當(dāng)載荷減小時，彈簧內(nèi)的氣壓下降，剛度減小，故空氣彈簧具有較理想的彈性特性。 以下對懸架重要的組成部分進(jìn)行簡單的介紹。但彈性系統(tǒng)在受到?jīng)_擊后，將產(chǎn)生振動。 現(xiàn)代汽車的懸架盡管有各種不同的結(jié)構(gòu)形式，但是一般都由彈性元件、減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)三部分組成。它的功用是把路面作用于車輪上的垂直反力（支承力）、縱向反力（牽引力和制動力）和側(cè)向反力以及這些反力所造成的力矩都要傳遞到車架（或承載式車身）上，以保證汽車的正常行駛 ]1[ 。為了緩和沖擊，在汽車行駛系統(tǒng)中，除了采用彈性的充氣輪胎之外，在懸架中還必須裝有彈性元件，使車架（或車身）與車橋（或車輪）之間作彈性聯(lián)系。為此，在許多結(jié)構(gòu)形式的汽車懸架中都設(shè)有專門的減振器。這種彈簧的剛度是可變的，因?yàn)樽饔迷趶椈缮系妮d荷增加時，容器內(nèi)的定量氣體氣壓升高，彈簧剛度增大。在本論文主要是對空氣彈簧進(jìn)行了研究與探討。由于沒有減震和傳力的功能，還必須設(shè)有專門的減震器和導(dǎo)向裝置。②使車橋或車輪按一定軌跡相對車身或車架跳動。因此，懸架中某些傳力構(gòu)件同時還承擔(dān)著使車輪按一定軌跡相對于車架和車身跳動的任務(wù)，因而這些傳力構(gòu)件還起導(dǎo)向作用，故稱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。 獨(dú)立懸架是每一側(cè)的車輪都是單獨(dú)地通過彈性懸架懸掛在車架或車身下面的。 5 1 2 3 4 5 圖 12 獨(dú)立懸架 非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車輪由一根整體式車架相連，車輪連同車橋一起通過彈性懸架懸掛在車架或車身的下面。運(yùn)輸質(zhì)量和安全首先通過行駛系統(tǒng)來保證，因此越來越多的車輛制造者和汽車企業(yè)家認(rèn)識到懸架系統(tǒng)的重要性。對于載重貨車而言，根據(jù)不同的用途，不同的工況以及客戶的需求承載能力和平順