【正文】 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)。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(shí)機(jī)構(gòu)和不帶延時(shí)機(jī)構(gòu)。考慮到目前國(guó)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。不帶延遲機(jī)構(gòu)的高度閥工作原理：車體荷重增加時(shí)，車體下降，空氣彈簧壓縮，控制桿被推向上方，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)活塞頂開進(jìn)、排氣閥，風(fēng)缸中的壓縮空氣通過(guò)一段節(jié)流通道流入空氣彈簧；車架恢復(fù)到一定高度后，控制桿會(huì)返回平衡位置，此時(shí)進(jìn)氣閥被關(guān)閉，壓縮空氣關(guān)斷。當(dāng)車體荷重減少時(shí)，車體上升，空氣彈簧伸長(zhǎng)，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。 不帶延時(shí)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(dòng)作延遲時(shí)間為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。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。其中，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)發(fā)揮著非常重要的作用。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。空氣彈簧在懸架中主要承受垂直，減振、消振，如果導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)得不合理，則會(huì)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。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。②使車橋(或車輪)按一定軌跡相對(duì)車身或車架跳動(dòng)。（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)） 導(dǎo)向桿受力分析 導(dǎo)向桿斷面圖 （） （） () () （） ()式中c=337 mm e= mm A= 得 = = 導(dǎo)向桿材料的 則高的破壞安全率及降伏安全率分別為=＞ 合格 =＞ 合格 則低的破壞安全率及降伏安全率分別為=＞ 合格 =＞ 合格 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。為此，現(xiàn)代汽車大多都裝有橫向穩(wěn)定桿來(lái)加大懸架的側(cè)傾角剛度以改善汽車的行駛穩(wěn)定性。橫向穩(wěn)定桿帶來(lái)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。通過(guò)，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。若只在后懸架中安裝，則會(huì)使汽車趨于過(guò)多轉(zhuǎn)向。橫向穩(wěn)定桿帶來(lái)的不利因素有：當(dāng)汽車在坑洼不平的路面行駛時(shí)，左右輪之間有垂向相對(duì)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(huì)影響汽車的平順性。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。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。 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)傾剛度 前軸的整車參數(shù) 后軸的整車參數(shù)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。側(cè)傾力矩和側(cè)傾角這里 181。= , W=16000kg , H=1310mm 把 h=635mm , G= 代入得：因?yàn)橐鬂M足的側(cè)傾角為： （允許有的誤差），所以合格7 減振器機(jī)構(gòu)類型及主要參數(shù)的選擇計(jì)算 減震器分類 懸架中用得最多的減振器是內(nèi)部充有液體的液力式減振器。汽車車身和車輪振動(dòng)時(shí)，減振器內(nèi)的液體在流經(jīng)阻尼孔時(shí)的摩擦和液體的粘性摩擦形成了振動(dòng)阻力，將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽⑸l(fā)到周圍空氣中去，達(dá)到迅速衰減振動(dòng)的目的。如果能量的耗散僅僅是在壓縮行程或者是在伸張行程進(jìn)行，則把這種減振器稱之為單向作用式減振器，反之稱之為雙向作用式減振器。后者因減振作用比前者好而得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，減振器分為搖臂式和筒式兩種。雖然搖臂式減振器能夠在比較大的工作壓力(10—20MPa)條件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨損和工作溫度變化的影響大而遭淘汰?！?MPa，但是因?yàn)楣ぷ餍阅芊€(wěn)定而在現(xiàn)代汽車上得到廣泛應(yīng)用。筒式減振器又分為單筒式、雙筒式和充氣筒式三種。雙筒充氣液力減振器具有工作性能穩(wěn)定、干摩擦阻力小、噪聲低、總長(zhǎng)度短等優(yōu)點(diǎn)，在轎車上得到越來(lái)越多的應(yīng)用。設(shè)計(jì)減振器時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求是，在使用期間保證汽車行駛平順性的性能穩(wěn)定?，F(xiàn)代汽車大多都是采用筒式減振器，當(dāng)車架與車軸相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減振器內(nèi)的油液與孔壁間的摩擦形成了對(duì)車身振動(dòng)的阻力，這種阻力工程上稱為阻尼力。阻尼力會(huì)將車身的振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，被油液和殼體所吸收。人們?yōu)榱烁玫貙?shí)現(xiàn)轎車的行駛平穩(wěn)性和安全性，將阻尼系數(shù)不固定在某一數(shù)值上，而是隨汽車運(yùn)行的狀態(tài)而變化，使懸掛性能總是處在最優(yōu)的狀態(tài)附近。因此，有些汽車的減振器是可調(diào)式的可根據(jù)傳感器信號(hào)自動(dòng)選擇。 (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。這時(shí)，彈性元件起主要作用。 (2) 在懸架伸張行程中（車橋和車架相互遠(yuǎn)離），減振器阻尼力應(yīng)大，迅速減振。 (3) 當(dāng)車橋（或車輪）與車橋間的相對(duì)速度過(guò)大時(shí)，要求減振器能自動(dòng)加大液流量，使阻尼力始終保持在一定限度之內(nèi)，以避免承受過(guò)大的沖擊載荷。 雙向作用筒式減振器工作原理說(shuō)明。在壓縮行程時(shí)，指汽車車輪移近車身，減振器受壓縮，此時(shí)減振器內(nèi)活塞向下移動(dòng)?；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）。上腔被活塞桿占去了一部分空間，因而上腔增加的容積小于下腔減小的容積，一部分油液于是就推開壓縮閥，流回貯油缸。這些閥對(duì)油的節(jié)約形成懸架受壓縮運(yùn)動(dòng)的阻尼力。減振器在伸張行程時(shí)，車輪相當(dāng)于遠(yuǎn)離車身，減振器受拉伸。這時(shí)減振器的活塞向上移動(dòng)。活塞上腔油壓升高，流通閥關(guān)閉，上腔內(nèi)的油液推開伸張閥流入下腔。由于活塞桿的存在，自上腔流來(lái)的油液不足以充滿下腔增加的容積，主使下腔產(chǎn)生一真空度，這時(shí)儲(chǔ)油缸中的油液推開補(bǔ)償閥流進(jìn)下腔進(jìn)行補(bǔ)充。由于這些閥的節(jié)流作用對(duì)懸架在伸張運(yùn)動(dòng)時(shí)起到阻尼作用。 由于伸張閥彈簧的剛度和預(yù)緊力設(shè)計(jì)的大于壓縮閥，在同樣壓力作用下，伸張閥及相應(yīng)的常通縫隙的通道載面積總和小于壓縮閥及相應(yīng)常通縫隙通道截面積總和。這使得減振器的伸張行程產(chǎn)生的阻尼力大于壓縮行程的阻尼力，達(dá)到迅速減振的要求。本次設(shè)計(jì)選取雙筒式液力減振器。 雙筒式液力減振器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—活塞桿在本說(shuō)明書書中記述了關(guān)于減震器選定的規(guī)格和實(shí)際設(shè)定時(shí)的注意事項(xiàng)。在本說(shuō)明書中，主要進(jìn)行了阻尼力的計(jì)算。（1） 阻尼力的求法： 阻尼比分布V前軸ψ后軸ψ(100mm/s)~~(300mm/s)~~(600mm/s)~~： （2）前輪減震器的阻尼力 首先求最初的臨界阻尼系數(shù) 在這里，=。W是彈簧上載荷：2420kg，g是重力加速度：9800 在阻尼比的推薦范圍內(nèi)取下限值，平均值，上限值三點(diǎn)計(jì)算計(jì)算數(shù)據(jù)如下： 阻尼力分布V(m/s)Ccψ范圍ψF=CcψV(Kg)0. 1(100mm/s)~0. 3(300mm/s)~2164336490. 6(600mm/s)~216540864一般的，對(duì)應(yīng)于各個(gè)不同速度，求每個(gè)減震器的阻尼力的方法較多。但由于在生產(chǎn)減震器時(shí)，是把V=，因此，在V=，V=，阻尼力與計(jì)算值不吻合的情況也很多。為此一般的方法是把V=，為基準(zhǔn)，預(yù)備2～3件在其基準(zhǔn)上下變化的試制品，進(jìn)行實(shí)車乘坐舒適性評(píng)價(jià)，其結(jié)果最終決定圖紙上的結(jié)構(gòu)尺寸。結(jié)論本次設(shè)計(jì)對(duì)懸架系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)懸架靜、動(dòng)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(duì)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(duì)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(duì)懸架減震器的計(jì)算選擇。文章從空氣懸架的結(jié)構(gòu)入手，著重研究了空氣彈簧的結(jié)構(gòu)形式和懸架機(jī)構(gòu)，對(duì)空氣懸架的核心部件——空氣彈簧進(jìn)行了力學(xué)性能的分析。本論文取得了一些成果，但是由于工作量較大、時(shí)間短、個(gè)人知識(shí)能力尤其是理論水平還較為欠缺，還有許多不足之處，今后會(huì)對(duì)空氣懸架做進(jìn)一步深入的研究。參考文獻(xiàn)[1]王望予. 汽車設(shè)計(jì)[M].,2004.[2]唐新蓬. 汽車總體設(shè)計(jì)[M] 北京：高等教育出版社 2010.[3]張小虞，葉平. 汽車工程手冊(cè)(設(shè)計(jì)篇)[M].人民交通出版社2001.[4]張英會(huì)主編 彈簧[M] 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1982.[5] 喻凡,黃宏成 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