【正文】 和不帶延時機構。在 18 設計車身高度調節(jié)器時，必須采取必要的措施以防止在此類情況下車身高度調節(jié)器頻繁動作 ]9[ 。 空氣懸架車身高度調節(jié)機構是一端固定在車架、一端固定在車身上的聯(lián)動閥，當車引高度變化時，閥動 作打開相應的氣路，向彈簧氣室中補充或由彈簧氣室放出空氣，達到測節(jié)車身高度的目的。③ A型架式，實際上為縱臂式的變形，其側向剛度較大，可減小車身側向擺動的加速度，從而減小懸架中出現(xiàn)的附加載荷，多用于重型車的懸架。目前常用的有以下三種方式：①用鋼板彈簧作為導向元件，這種方法的優(yōu)點 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近似保持不變。 在靜平衡位置時，有 0pp? ， 0VV? ，代人式 (4－ 6)可得到靜平衡位置的彈簧剛度為 dfdAppAVkpC e ffae ff )(200 ??? （ 4－ 7） 從中可以看出，要想獲得較軟的剛度，應該增大 0V ，但在布置上又不允許占用過高的空間，因而常常采用增加輔助氣室的辦法來達到增大 0V ，減小剛度的目的。 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成，分別由氣體體積的變化和有效面積的變化而引起。 空氣彈簧的剛度特性分析 當在充滿氣體的空氣彈簧上作用外力 P 后，會引起彈簧的微小變形 df ，相應的氣體容積變化量為 dV 。 當充氣壓力提高時，roroPP 1? 接近 1時，再提高，則對降低固有頻率無明顯影響，故本次設計選取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 。 2） 頻率與有效面積的變化率 LAe?? 有關， LAe?? 越大 n 越高。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。當充氣壓力提高時，roroPP 1? 接近 1時，再提高，則對降低固有頻率無明顯影響。 從式子（ 42）可以看出： 1） 頻率與選擇的充氣壓力 roP 有關， roP 越大，固有頻率越低。 對于同一種空氣彈簧，變指數(shù)、有效面積不變，有效面積的變化率仍然為零 ， 橡膠氣囊內壓縮氣體工作壓力 ，取 eAP/2 ，將參數(shù)代入式子（ 41）得到 后懸空氣彈簧剛度2C =。 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 懸簧載質量， 后 懸非簧載質量 2uG =1000kg。 2）后懸的空氣彈簧剛度計算 后懸架有 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 構成的 四連桿結構。 n為多變指數(shù)，此處選取為 ； iP 為 橡膠氣囊內壓縮氣體工作壓力 ，取 eAP/1 ；OP 為 標準大氣壓 ，取 ； eA 為 空氣彈簧有效承壓面積 ， 在 390mm的設計高度上 當載荷為 ， 彈簧內部壓強為 ， 計算 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 ，當空氣彈簧在等壓的條件下， LAe?? =0。 設前懸架非簧載質量按 500kg 計算，前懸架每支空氣彈簧的承受負載為 i GGiGG usm 1111 ??? 15 式中： G1 為前懸軸載荷為 6370kg， i為空氣彈簧個數(shù)， 1sG 為前懸簧載質量， 1uG 為前懸非簧載質量。 1）前懸的空氣彈簧剛度計算 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 構成的 四連桿結構。同時，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。由于分擔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。 由式 （ 4一 l） 可知，空氣彈簧的有效承壓 面 積及其交化率對空氣彈簧剛度的影響顯著。空氣彈簧緩慢振動時， 彈簧內氣體狀態(tài)變化視為等溫變化， n=1；空氣彈簧劇烈振動時，彈簧內氣體狀態(tài)變化視為絕熱過程，n=1． 3～ 1． 4，本次設計選取 n=。 空氣彈簧剛度計算 空氣彈簧是利用橡膠氣囊內壓縮空氣的反作用力作為彈性恢復力的彈性元件。 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 空氣彈簧力學性能 空氣彈簧的支承、彈性作用取決于空氣彈簧內的壓縮空氣。 以橡膠囊為主要元件的囊式空氣彈簧，在用來承受內壓張力的鋼質腰環(huán)分割下來，氣囊被分為不同節(jié)數(shù)，并據(jù)此分為單曲、雙曲和多曲氣囊三種，囊式空氣彈簧結構比較簡單，制造容易，因此成本低；又因為工作時橡膠膜的曲率變化小，所以使用壽命長。此外，空氣懸架還具有空氣彈簧壽命長、質量小以及噪音低等一些優(yōu)點。 由于空氣彈簧可以設計的比較柔軟，因而空氣懸架可以得到較低的固有頻率，同時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保持不變，從而提高了汽車的平順性。其彈性元件是由夾有簾線的橡膠囊或模和充入其內腔的壓縮空氣所組成的。 鋼板彈簧非獨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[ 。 空載與滿載時簧上質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，應當選用剛度可變的非線性懸架。懸 架的動容量系指懸架從靜載 12 荷的位置起，變形到結構允許的最大變形為止消耗的功。此時，懸架剛度是變化的，其特點是在滿載位置 (圖中點 8)附近，剛度小且曲線變化平緩，因而平順性良好；距滿載較遠的兩端，曲線變陡，剛度增大。當懸架變形廠與所受垂直外力 F 之間呈固定比例變化時，彈性特性為一直線，稱為線性彈性特性，此時懸架剛度為常數(shù)。其切線的斜率是懸架的剛度。 本設計選取 1df =90mm， 2df =60mm。 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。要求懸架應有足夠的動撓度，防止破壞路面上行駛時經常碰撞緩沖塊。選定偏頻以后，再利用式 (3— 2)即可計算出懸架的靜撓度。對高級轎車滿載的情況，前懸架偏頻要求在 ～ ，后懸架則要求在 ～。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 ～ 。 用途不同的汽車，對平順性要求不一樣。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 。因此，保證汽車有良好的行駛平順性，必須正確的選取懸架的靜撓度。 將 1cf ， 2cf 代人式（ 31）得到 11 11 / cfn ? ； 22 / cfn ? （ 32） 式中 1cf ， 2cf 的單位為 mm。為了減小汽車的角振動，一般汽車前、后懸架偏頻之比約為 21/nn =。偏頻越小，則汽車的平順性越好。 懸架靜撓度 懸架靜撓度 cf 是指汽車滿載靜止時懸架上的載荷 WF 與此時懸架剛度 c之比，即cFf Wc /? 。 ? 30′ ， 前輪外傾角 為 1176。前輪定位參數(shù)有 主銷內傾角 為 3176。 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。其前懸架采用四連桿機構空氣懸架系統(tǒng) , 空氣彈簧布置在橋的正上方 , 其作為彈性元件承受全部垂直載荷。 DND1250CWB459P整車參數(shù)如下表所示。 10 3 懸架主要參數(shù)的確定 載貨汽車的結構參數(shù) 重型載荷汽車是貨車一種，它的噸位必須滿足大于 14t才能稱之為重型載荷汽車。當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閉，空氣彈簧氣囊內即不充氣也不放氣，車架高度保持不變。可以大大提高乘 9 坐的舒適性。在使用不帶延時機構的高度閥時，車輛在運行過程中高度閥的進、排氣閣不斷地關閉，空氣消耗量大，為此一般在空氣通道上設置一節(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。延時機構由緩沖彈簧和油壓減振器組成。 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)。②是車橋或車輪按一 定軌跡相對車身或車架跳動。如果導向機構布置的不合理則會給空氣彈簧帶來很大的負擔，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。因此要有一定的強度，布置的方式要合理。這是提高空氣彈簧系統(tǒng)隔振效果的有效措施之一 ]4[ 。從而可以得到所需的彈性特性。膜式空氣彈簧在國內外大客車上的應用日益廣泛。在外筒的內壁與內筒的外壁上預先給出適當?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。主要是由于氣囊的變形可由各個曲部平均分擔，因而曲段數(shù)越多，空氣彈簧的有效直徑變化率就會越小。所以對于囊式空氣彈簧來說，適當?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頻率。氣囊各段之間鑲嵌有金屬輪緣，用于承受氣體的內壓張力。氣囊的內層用氣密性好的橡膠制成，而外層則用耐油橡膠制成。 空氣彈簧的類型 空氣彈簧的結構可以設計成很多類型，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。但在功能好的同時也有其缺點：這種汽車懸架的結構更為復雜，而且成本非常高。 (5)其它附屬裝置 空氣彈簧以壓縮空氣作為介質，所以必須裝有壓氣機以產生壓縮空氣，另外為了進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。但如果阻尼過大又會使反應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。 (3)減振裝置 減振裝置主要是用來消耗振動能量，衰減振動。 (2)導向機構 導向機構是承受汽車的縱向力、力矩及橫向力。這種彈簧的剛度是可變的，因為作用在彈簧上的載荷增加時，容器內的定量氣體氣壓升高，彈簧剛度增大。 7 2 空氣懸架結構 空氣懸架結構簡介 空氣懸架系統(tǒng)的基本結構 空氣彈簧懸架具有變剛度、剛度小、振動頻率低、車身高度不變等優(yōu)點。因此，對空氣懸架的設計進行深入的研究也顯得越來越重要。 隨著我國高速公路的迅速發(fā)展，公路運輸量的增加，對汽車性能的要求也越來越高，空氣懸架憑著其自身的優(yōu)越性能在貨車上的應用必將越來越廣泛。 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。空氣懸架突出的優(yōu)點是平順性好，維修少，壽命長，對承運的乘客和貨物的保護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。因此，傳統(tǒng)的懸架在設計過程中不可避免的要進行乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性的折衷，盡管近年來傳統(tǒng)懸架在結構上的不斷更新和完善，采用優(yōu)化設計方法進行設計，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，例如橫臂式獨立懸架、縱臂式獨立懸架、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，如最終設計的懸架參數(shù) (彈簧剛度、減振器阻尼系數(shù) )是不可調節(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到性能最優(yōu)的折衷。因此，承載能力與平順性一直是載貨汽車懸架系統(tǒng)設計中 — 對永恒的矛盾 ]2[ 。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。在空載或少量載荷時貨車的平順性及其差，這樣會使駕駛員和乘坐者很容易感到疲勞，從而引發(fā)交通事故，造成嚴重的后果。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。在經濟領域中，由于道路情況不同，運輸?shù)陌踩?，守時性，靈活性以及運輸?shù)膬r格和效率比直接關系到企業(yè)的命運和存亡。非獨立懸架具有結構簡單、成本低、強度高、保養(yǎng)容易、行車中前輪定位變化小的優(yōu)點，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。現(xiàn)代轎車大都是采用獨立式懸架，按其結構形式的不同，獨立懸架又可分為橫臂式、縱臂式、多連桿式、燭式以及麥弗遜式