【正文】 性。 在選取前、后懸架的靜撓度值 1cf 和 2cf 時(shí)，希望后懸架的靜撓度 2cf 比前懸架的靜撓度 1cf 小些，這有利于防止車身產(chǎn) 生較大的縱向角振動(dòng)。 16 4 懸架主要參數(shù)的確定 大客車 的結(jié)構(gòu)參數(shù) 表 整車參數(shù) ： 項(xiàng)目 符號(hào) 值 軸距 )(mmS 6300 前軸負(fù)荷 )(kgWf 5500 后軸負(fù)荷 )(kgWr 10500 總重 ()Wkg 16000 全高 重心高 )(mmh 1310 重心位置 )(mma 4134 )(mmb 2166 輪胎 20xx:11 ? 滾動(dòng)半徑 )(mmRd 519 自由半徑 )(mmRdr 520 17 表 重 量參數(shù) 圖 大客車結(jié)構(gòu)參數(shù) 前輪 后輪 合計(jì) 空載 4580 7900 12480 乘客、隨車物品 920 2600 3520 滿載 5500 10500 16000 滿載簧上質(zhì)量 4840 9250 14090 滿載簧下質(zhì)量 660 1250 1910 滿載車的前后負(fù)荷比 34% 66% OK20% 18 懸架靜撓度 懸架靜撓度 cf 是指汽車滿載靜止時(shí)懸架上的載荷 WF 與此時(shí)懸架剛度 c之比，即 cFf Wc /? 。但采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，為增加搖臂長(zhǎng)度以減少車橋運(yùn)動(dòng)中轉(zhuǎn)動(dòng)角度過(guò)大的問(wèn)題，一般將 A 形架做的較大，這使得該機(jī)構(gòu)尺寸和質(zhì)量較大。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的選擇及布置 汽車空氣懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的 種類及特點(diǎn) 鋼板彈簧導(dǎo)向機(jī)構(gòu)又分為縱置半橢圓鋼板導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和四分之一的橢圓鋼板彈簧導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等。 減振器 減振器的分類 減振器的功能是吸收懸架垂直 振動(dòng)的能量，并轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，使振動(dòng)迅速衰減。 e) 空氣彈簧被放氣而被壓縮。 d) 高度閥的氣源閥門被打開(kāi)，充氣閥 門打開(kāi)到最大開(kāi)度，放氣閥門保持關(guān)閉的狀態(tài)。 c) 杠桿由水平位置向上回轉(zhuǎn)。 車身載荷變化是原始定高位置的自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程： 當(dāng)車載增加，車身相對(duì)下降（氣囊被壓縮）時(shí)，杠桿相對(duì)于高度閥向上回轉(zhuǎn)，使高度閥的充氣門 打開(kāi)，氣源的高壓空氣經(jīng) A 閥和高度閥的氣源閥門和充氣閥門向氣囊內(nèi)充氣，這時(shí)車身開(kāi)始回升，杠桿隨之向下回轉(zhuǎn)，高度閥充氣閥門的開(kāi)度逐漸變小，直到重新關(guān)閉為止。 2) 保持空氣彈簧中的空氣容積為一定值，從而保證在不同載荷下，得到大致相同 的振動(dòng)頻率。 所以可以選用囊式空氣彈簧。 空氣彈簧的剛度與彈簧的有效面積的變化率 dF/dx 有關(guān)，所以對(duì)于有效面積變化率較大的囊式空氣彈簧來(lái)說(shuō)，彈簧剛度較大，振動(dòng)頻率較高。 ，沒(méi)有大的沖擊載荷。 空氣彈簧的優(yōu)點(diǎn) ：由于空氣彈簧可以設(shè)計(jì)得比較柔軟，因而空氣懸架可以得到較低的固有振動(dòng)頻率，同時(shí)空氣彈簧的變剛度特性使 得這一頻率在較大的載荷變化范圍內(nèi)保持不變，從而提高了汽車的行駛平順性?？梢源蟠筇岣叱俗氖孢m性。②是車橋或車輪按一定軌跡相對(duì)車身或車架跳動(dòng)。從而可以得到所需的彈性特性。所以對(duì)于囊式空氣彈簧來(lái)說(shuō)，適當(dāng)?shù)倪x擇空氣彈簧的有效面積變化率和輔助氣室容積，可以有效地降低振動(dòng)頻率。但 在功能好的同時(shí)也有其缺點(diǎn)：這種汽車懸架的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，而且成本非常高。 (2)導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是承受汽車的縱向力、力矩及橫向力。 隨著我國(guó)高速公路的迅速發(fā)展，公路運(yùn)輸量的增加，對(duì)汽車性能的要求也越來(lái)越高，空氣懸架憑著其自身的優(yōu)越性能在貨車上的應(yīng)用必將越來(lái)越廣泛。非獨(dú)立懸架具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。 由此可見(jiàn)，上述這三個(gè)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。 (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(guò)擺臂與車輪相連，利用車輪跳動(dòng)時(shí)扭桿的扭轉(zhuǎn) 4 變形起到緩沖作用，適合于獨(dú)立懸掛使用 。反之，當(dāng)載荷減小時(shí)，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。但彈性系統(tǒng)在受到?jīng)_擊后，將產(chǎn)生振動(dòng)。 空氣彈簧及減振器引用了標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)于該部分的內(nèi)容，在文章末尾有注釋 。 35 致 謝 18 懸架彈性特性 10 空氣彈簧懸架與機(jī)械彈簧懸架比較 本人簽名： 日期： 目 錄 摘要 空氣懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，由于空氣彈簧只能夠傳遞垂直載荷，在空氣選懸架系統(tǒng)當(dāng)中必須設(shè)置導(dǎo)向桿系來(lái)傳遞縱向力和側(cè)向力，但空氣懸架系統(tǒng)中的導(dǎo)向桿系通?；匦纬蛇^(guò)約束，在車輪跳動(dòng)過(guò)程當(dāng)中在導(dǎo)向桿內(nèi)產(chǎn)生超靜定力，導(dǎo)向桿系的 設(shè)計(jì)必須使這種超靜定力 盡可能地小，導(dǎo)向桿系的設(shè)計(jì)還涉及到車輪定位參數(shù)的 變化，傳動(dòng)軸角度的 變化，與轉(zhuǎn)向系干涉等問(wèn)題，另外導(dǎo)向桿系的設(shè)計(jì)與汽車的縱傾中心，側(cè)傾中心也有密切關(guān)系。 傳統(tǒng)的金屬?gòu)椈蓱壹艿墓逃蓄l率剛度一般是固定的，當(dāng)空氣彈簧質(zhì)量變化時(shí)，根據(jù)公式wgk?21 ，則懸架系統(tǒng)的固有頻率也隨之發(fā)生變化，隨著彈簧質(zhì)量的增加，懸架系統(tǒng)的固有頻率 f下降，反之 f 上升，如果汽車的簧載質(zhì)量變化較大的話，這種影響就更加突出。 20xx～ 20xx年的大致情況是：鄭州宇通在 20xx 年自主開(kāi)發(fā)，加上選配 NEWWAY 及 Reyco 的的空氣懸架，年裝車近 500～ 800 臺(tái)套；揚(yáng)州亞星年產(chǎn)客車及底盤 8000 多臺(tái)，其中選用 Neway 及 Reyco 的空氣懸 架；東風(fēng)杭汽近兩年客車及客車底盤的產(chǎn)量都在 8000～ 9000 臺(tái)水平徘徊，先后采用 Neway 和科曼的空氣懸架；一汽客底主要選用 Neway 或 Reyco 的空氣懸架；廈門金龍、蘇州金龍一邊選用 Neway、科曼或其他國(guó)外公司的產(chǎn)品，一邊在進(jìn)行自主開(kāi)發(fā)。“十五規(guī)劃”預(yù)測(cè)， 20xx 年大中型客車年需求量為 12～ 16 萬(wàn)輛 (其中大型客車為 3～ 5 萬(wàn)輛，中型客車為 9～ 11 萬(wàn)輛 )， 20xx 年 7 月，交通部頒布實(shí)施《營(yíng)運(yùn)客車類型劃分及等級(jí)評(píng)定》 (JT/T32520xx)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，新頒布實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)里面對(duì)大中型客車配置懸架類型作了規(guī)定，其中高級(jí)大中型客車必須采用空氣懸架，這為空氣懸架產(chǎn)品的推廣使用創(chuàng)造了一個(gè)良好的外部環(huán)境。這些特點(diǎn)決定了空氣懸架具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)乘坐更舒適安全； (2)改善車輛的行駛平順性； (3)延長(zhǎng)輪胎和制動(dòng)片的使用壽命； (4)負(fù)載變化時(shí)車身高度不變； (5)減少電氣、空調(diào)、排氣系統(tǒng)、車橋、車身和底盤的維修成本； (6)減少對(duì)道路的沖擊，保護(hù)路面，降低高速公路的維修費(fèi)用； (7)延長(zhǎng)車輛的使用壽命并增加折舊值?？諝鈶壹芟到y(tǒng)是以空氣彈簧為彈性元件，利用氣體的可壓縮性實(shí)現(xiàn)其彈性作用的。 客車市場(chǎng)的快速發(fā)展將大大拉動(dòng)空氣懸架的需求增長(zhǎng)。 我國(guó)空氣懸架的應(yīng)用發(fā)展 空氣懸架在我國(guó)的應(yīng)用落后國(guó)外幾十年，直到近幾年，隨著高檔客車制造技術(shù)的引進(jìn)以及人們對(duì)舒適性要求的提高，加上國(guó)家對(duì)客車等 級(jí)劃分的標(biāo)準(zhǔn)要求，空氣懸架才開(kāi)始逐步應(yīng)用起來(lái)。而常用的空氣彈簧的靜剛度和動(dòng)剛度。這包括兩個(gè)方面：一是根據(jù)懸架設(shè)計(jì)所要的參數(shù)設(shè)計(jì)空氣彈簧，這些參 數(shù)包括空氣彈簧頻率，剛度，容積，有效面積等；二是空氣彈簧橡膠囊的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，橡膠氣囊的設(shè)計(jì)和制 造直接決定空氣彈簧的性能和壽命。 鄭 重 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 1 Abstract 10 高度控制閥 18 懸架動(dòng)撓度 27 7 減振器機(jī)構(gòu)類型 及主要參數(shù)的選擇計(jì)算 32 總結(jié) 給出了設(shè)計(jì)全空氣懸架時(shí)所需的設(shè)計(jì)過(guò)程和相關(guān)知識(shí)。由于汽車行駛的路面不可能絕對(duì)平坦，路面作用于車輪上的垂直反力往往是沖擊性的，特別是在壞路面上高速行駛時(shí)，這種沖擊力將達(dá)到很大的數(shù)值。 (一 )彈性元件 彈性元件主要是把車架或車身與車橋或車輪彈性的連接起來(lái)，主要有空氣彈簧，鋼板彈簧、螺 旋彈簧、扭桿彈簧等。鋼板彈簧除具有緩沖作用外，還有一定的減震作用。彈性系統(tǒng)在受到?jīng)_擊后，將會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，減震器可以使振幅迅速減小，以避免持續(xù)的振動(dòng)給駕駛員的不舒適和疲勞。不過(guò)，獨(dú)立懸架存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維修不便的缺點(diǎn)。 鋼板彈簧在不同的載荷下產(chǎn)生不同的彎曲，這樣會(huì)導(dǎo)致整車到地面的距離總是在發(fā)生變化，如果保持彈簧的彈性而增加載荷的話，這會(huì)降低彈簧的固有頻率甚至使彈簧 的特性發(fā)生改變。典型的機(jī)械式空氣懸架主要包括以下幾個(gè)部分： (1)空氣彈簧 空氣彈簧是由橡膠囊所圍成的一個(gè)密閉容器，在其中貯入壓縮空氣，利用空氣的可壓縮性實(shí)現(xiàn)其彈簧的作用。 (4)高度控制閥 高度控制閥是空氣彈懸架系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，其主要功能是：①隨整車載荷變化保持合理的懸架行程 ；②高速時(shí)降低車身高度，保持車身穩(wěn)定性，減少空氣阻力；⑨在起伏不平的路面上，可以提高車身高度從而提高了汽車的通過(guò)性，空氣彈簧的優(yōu)越性通過(guò)安裝高度控制閥充分的顯現(xiàn)出來(lái)。根據(jù)橡膠氣囊曲數(shù)不同可將其分為單曲、雙曲和多曲的囊式空氣彈簧 。這就可以獲得在標(biāo)準(zhǔn)高度下很軟，而在大位移時(shí)變硬的特性，即合適的非線性彈簧特性?？諝鈴椈蓱壹苤锌諝鈴椈芍饕惺艽怪陛d荷。其作用是：在車輛運(yùn)行時(shí)的正常振動(dòng)中，保證空氣彈簧的高度雖有變化但不起 進(jìn) 、排氣作用 ， 而當(dāng)靜載荷變化或以極低頻率振動(dòng)時(shí)，保證空氣彈簧進(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(kāi)，從而減少壓縮空氣的浪費(fèi)。但是，機(jī)械彈簧懸架也可能加強(qiáng)振動(dòng)，因?yàn)橐恍┬〉膩?lái)自路面的跳動(dòng)都可能引起共振。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。但是載荷不高。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。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(kāi)，進(jìn)氣門關(guān)閉，氣囊中多余的氣壓排至大氣。 12 （ 3） 杠桿保持在水平狀態(tài)?？諝鈴椈傻膲嚎s空氣重新被高度閥封閉。 身由最低位置直接升到最高位置： a) A 閥的氣源口被打開(kāi)，排氣口被關(guān)閉。 b) B 閥氣源口被關(guān)閉，排氣口被打開(kāi)。 2)因?yàn)闇p振器的自由長(zhǎng)度及連接強(qiáng)度有限，所以無(wú)止境的反彈，必然會(huì)造成減振器的破壞。 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(guò)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。 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)。 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)。 將 1cf ， 2cf 代人式（ 31）得到 11 / cfn ? ； 22 / cfn ? （ ） 式中 1cf ， 2cf 的單位為 mm。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。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。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。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。 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