【正文】 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^約束，在車輪跳動過程當(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，傳動軸角度的 變化，與轉(zhuǎn)向系干涉等問題，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。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。在本論文主要是對空氣彈簧進(jìn)行了研究與探討。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。對懸架提出的設(shè)計(jì)要求有：（1）保證汽車有良好的行駛平順性；（2）具有適合的衰減振動的能力；（3）保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性；（4）汽車制動或加速時，要保證車身穩(wěn)定性，減少車身縱傾，轉(zhuǎn)彎時車身側(cè)傾角要適合；（5）有良好的隔聲能力；（6）結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要??；（7）可靠地傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩，在滿足零部件質(zhì)量要小的同時，還要保證有足夠的強(qiáng)度和壽命。(1)囊式空氣彈簧囊式空氣彈簧是由夾有簾線的橡膠氣囊、密閉在容器中的壓縮氣體所組成。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)向傳力機(jī)構(gòu)是空氣懸架的重要組成部件，要承受汽車的側(cè)向力，縱向力及其力矩。當(dāng)車輛行駛在不平路面或轉(zhuǎn)彎時，車輪產(chǎn)生跳動或轉(zhuǎn)彎離心力都會使車架產(chǎn)生傾斜，連接在車架上的高度控制閥的控制桿就會轉(zhuǎn)過一定的角度，當(dāng)車輛載荷增加時，空氣彈簧被壓縮，車架整體下移，高度控制閥控制桿向上旋轉(zhuǎn)，使控制閥的充氣閥門打開，壓縮空氣經(jīng)高度控制閥向氣囊內(nèi)充氣，在氣壓的作用下，車架回升，高度控制閥的控制桿隨之向下旋轉(zhuǎn)，使控制閥的充氣閥門的開度逐漸變小直至關(guān)閉，此時車架恢復(fù)到設(shè)定高度，即空氣彈簧氣囊回升到原來的高度；當(dāng)車輛載荷下降時，空氣彈簧氣囊在其腔內(nèi)壓縮空氣的作用下伸長，車架整體上移，高度控制閥控制桿向下旋轉(zhuǎn)，使控制閥的放氣閥門打開，壓縮空氣經(jīng)高度控制閥向外界排出，車架下降，高度控制閥控制桿隨之向上旋轉(zhuǎn)，使控制閥的放氣閥門的開度逐漸變小直至關(guān)閉，此時車架逐漸恢復(fù)到設(shè)定高度。由于這種改變大大改善了空氣彈簧的彈性特性，得到了比囊式空氣彈簧更為理想的反“S”形彈簧特性曲線。 當(dāng)車輛載荷增加時，裝有高度控制閥的車身將下移，連接車橋和高度控制閥的擺桿轉(zhuǎn)動，帶動凸輪轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，從而使活塞和頂桿上移，將排氣關(guān)閉，進(jìn)氣門打開。（2） 身由最低位置直接升到最高位置：a) A閥的氣源口被關(guān)閉，排氣口被打開。減振器的功能是吸收懸架垂直振動的能量，并轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，使振動迅速衰減。但采用這種結(jié)構(gòu)時，為增加搖臂長度以減少車橋運(yùn)動中轉(zhuǎn)動角度過大的問題，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。在選取前、后懸架的靜撓度值和時，希望后懸架的靜撓度比前懸架的靜撓度小些，這有利于防止車身產(chǎn)生較大的縱向角振動。懸架的動容量越大，對緩沖塊擊穿的可能性越小。囊式空氣彈簧工作時有效承壓面積交化率較大，彈簧剛度較大。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)。橫向穩(wěn)定桿帶來的不利因素有：當(dāng)汽車在坑洼不平的路面行駛時，左右輪之間有垂向相對位移，由于橫向穩(wěn)定桿的作用，增加了車輪處的垂向剛度，會影響汽車的平順性。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。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。結(jié)論本次設(shè)計(jì)對懸架系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)，通過對懸架靜、動撓度的計(jì)算和懸架彈性特性分析確定了懸架的主要參數(shù)，以及對空氣彈簧的剛度、固有頻率的計(jì)算和剛度特性的分析進(jìn)行了彈性元件的設(shè)計(jì)，以及對導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的選擇、側(cè)傾力臂的計(jì)算、穩(wěn)定桿的角剛度計(jì)算、側(cè)傾角的校核進(jìn)行了導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，和對懸架減震器的計(jì)算選擇。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。筒式減振器又分為單筒式、雙筒式和充氣筒式三種。為此，現(xiàn)代汽車大多都裝有橫向穩(wěn)定桿來加大懸架的側(cè)傾角剛度以改善汽車的行駛穩(wěn)定性?？諝鈶壹苘嚿砀叨日{(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。 膜式空氣彈簧 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。當(dāng)懸架變形與所受垂直外力F之間不呈固定比例變化時，彈性特性如圖3—1所示。； （），為前、后懸架的剛度（N/cm）；，為前、后懸架的簧上質(zhì)量（kg）當(dāng)采用彈性特性為線性變化的懸架時，前、后懸架的靜撓度可以用下式表示；式中，g為重力加速度，g=9810mm/。如圖2所示。 由于空氣彈簧的反向剛度很小，如不采取反向限位措施，必然會出現(xiàn)以下幾個問題：1)因?yàn)闅饽业淖杂啥扔邢?，所以無止境的反彈，必然會出現(xiàn)脫囊（若無夾緊措施）或拉斷氣囊（有夾緊措施）的現(xiàn)象。 由于B閥向高度閥的控制腔充氣使高度閥的充氣閥門打開到最大開度，此時由A閥氣源來的高壓空氣從高度閥的氣源閥門迅速向氣囊充氣，當(dāng)氣囊內(nèi)達(dá)到一定氣壓時，車身開始回升。 空氣彈簧被放氣而縮短。此時車身恢復(fù)到定高位置（氣囊回伸到原來高度）。當(dāng)空氣彈簧出現(xiàn)微量泄漏時，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。所以，對囊式空氣彈簧來說，適當(dāng)選擇彈簧的有效面積變化率和輔助氣室的容積，可得到較低的振動頻率。輪胎和剎車片壽命增加。 空氣懸架系統(tǒng)的工作原理在理想狀態(tài)下，裝有空氣彈簧懸架的汽車通過壓縮空氣的壓力能夠隨載荷和道路條件變化進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，不論滿載還是空載整車高度幾乎不會發(fā)生變化。因膜式空氣彈簧有效直徑變化較小，其剛度較低，自振頻率較低．膜式空氣彈簧的底座同時也是活塞，該空氣彈簧的有效直徑能通過改變活塞的外形從而得到改變。現(xiàn)如今，隨著科技的迅速發(fā)展，很多高檔的客車、轎車以及商用車上已經(jīng)成功的使用了電控空氣懸架，這種懸架使用高度傳感器和電子控制單元來控制空氣彈簧的充氣和排氣，從而更加提高了空氣懸架的控制精度和反應(yīng)速度?？諝鈴椈傻墓逃蓄l率穩(wěn)定，因此它的彈性性能也穩(wěn)定，這樣就意味著空氣彈簧更加的接近理想狀態(tài)。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)。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。另外，為了提高設(shè)計(jì)的速度，還把空氣懸架的導(dǎo)向桿受力，減震器的彈簧剛度等的計(jì)算都程序化了，我在設(shè)計(jì)中都一起使用了。 空氣彈簧設(shè)計(jì)和制造技術(shù)。ECAS應(yīng)用了電子控制系統(tǒng)，使傳統(tǒng)的空氣懸架系統(tǒng)的性能得到很大改善，汽車在各種路面、各種工況條件下能實(shí)現(xiàn)主動調(diào)節(jié)、主動控制，并增加了許多輔助功能（如故障診斷功能等），目前在歐洲一些國家的大客車上已經(jīng)大量應(yīng)用，可以預(yù)見，ECAS在汽車上的應(yīng)用將越來越普及。2012年12月30日前完成； ～3月 確定設(shè)計(jì)方案，完成主要參數(shù)、性能和強(qiáng)度的校核計(jì)算； ～5月17日 完成圖紙的繪制和設(shè)計(jì)說明書的撰寫； ～5月24日 修改設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)說明書，準(zhǔn)備答辯； ～6月7日 答辯必讀參考資料：1. 王望予. 汽車設(shè)計(jì)[M] 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 （第三版）2. 唐新蓬. 汽車總體設(shè)計(jì)[M] 北京：高等教育出版社 20103. 張小虞，葉平. 汽車工程手冊(設(shè)計(jì)篇)[M].人民交通出版社20014. 張英會主編 彈簧[M] 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 19825. 機(jī)械制圖、公差與配合等國家標(biāo)準(zhǔn)6. 其它相關(guān)設(shè)計(jì)資料指導(dǎo)教師簽名： 教研室主任簽名： 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告題目大客車前空氣懸架設(shè)計(jì)1．目的及意義（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析）：隨著人們對乘坐舒適性要求的提高，與鋼板彈簧懸架相比，空氣彈簧懸架因其獨(dú)特的性能和適應(yīng)性，正在逐步打入傳統(tǒng)的鋼板和螺旋彈簧領(lǐng)域。國內(nèi)外概況國外的應(yīng)用目前國外高級大客車幾乎全部使用空氣懸架，重型載貨車使用空氣懸架的比例已達(dá)80%以上，空氣懸架在輕型汽車上的應(yīng)用量也在迅速上升，部分轎車也逐漸安裝使用空氣懸架，如美國的林肯、德國的Benz300SE和Benz600等。故固有頻率的劇烈變化會惡化汽車的舒適性，汽車設(shè)計(jì)時一般希望保持固有頻率不變。空氣懸架的現(xiàn)狀發(fā)展趨勢等等。以下對懸架重要的組成部分進(jìn)行簡單的介紹。(三)減振裝置減振裝置主要是用來消耗振動能量，衰減振動?？諝鈶壹芡怀龅膬?yōu)點(diǎn)是平順性好，維修少，壽命長，對承運(yùn)的乘客和貨物的保護(hù)比鋼板彈簧懸架有著很大的提高，而對整車和路面的損壞程度也大大減少。但如果阻尼過大又會使反應(yīng)遲鈍并向車身傳遞過多的高頻振動和沖擊，所以減振器阻尼的匹配是否合理將影響懸架的性能。在外筒的內(nèi)壁與內(nèi)筒的外壁上預(yù)先給出適當(dāng)?shù)膬A斜或曲面，據(jù)此橡皮膜伸縮時可沿該壁面發(fā)生變形，受壓面積隨變形而變化。延時機(jī)構(gòu)由緩沖彈簧和油壓減振器組成。2. 空氣彈簧的剛性導(dǎo)向臂與車架支架用橡膠襯套相連接，在加速和剎車時，允許車橋有控制的運(yùn)動，以減少橋殼應(yīng)力，防止損壞。因此，采用輔助氣室能減小空氣彈簧的剛度。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頻率。此時車身恢復(fù)到定高位置（氣囊回伸到原來高度）。 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)。 空氣彈簧被充氣而伸長升高。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。這些導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。對于大多數(shù)汽車而言，其懸架質(zhì)量分配系數(shù)，因而可以近似地認(rèn)為，即前、后橋上方車身部分的集中質(zhì)量的垂直振動是相互獨(dú)立的，并用偏頻，表示各自的自由振動頻率。其切線的斜率是懸架的剛度。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)。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，車輪跳動時主銷傾角的變化量也能滿足要求。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。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，減振器分為搖臂式和筒式兩種?；钊虑皇业娜莘e減少，油壓升高，油液流經(jīng)流通閥流到活塞上面的腔室（上腔）。V(Kg)0. 1(100mm/s)~0. 3(300mm/s)~2164336490. 6(600mm/s)~216540864一般的，對應(yīng)于各個不同速度，求每個減震器的阻尼力的方法較多。 Semiactive control of the Macpherson suspension system: hardwareintheloop simulations. SAE Technical Paper Series, 2000.[10]Watanabe, Y. Mechanical and control design of a variable geometry active suspension system[J], Vehicle System Dynamics, 19990.致謝 本人通過這幾個月的實(shí)踐學(xué)習(xí)，了解了空氣彈簧的工作原理以及設(shè)計(jì)的計(jì)算方法， 也了解了現(xiàn)階段我國的空氣懸架的發(fā)展水平。本次設(shè)計(jì)選取雙筒式液力減振器。 (1) 在壓縮行程（車橋和車架相互靠近），減振器阻尼力較小，以便充分發(fā)揮彈性元件的彈性作用，緩和沖擊。 穩(wěn)定桿的橫向載荷及強(qiáng)度 橫拉桿的受力軸力 （）式中=3300 kg θ=則=3415 kg施加在桿上的拉伸（或壓縮）應(yīng)力= 則＞ 合格 ＞ 合格 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