【正文】 客車上的應(yīng)用日益廣泛。在外筒的內(nèi)壁與內(nèi)筒的外壁上預(yù)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(nèi)壓張力。氣囊的內(nèi)層用氣密性好的橡膠制成，而外層則用耐油橡膠制成?？諝鈴椈傻慕Y(jié)構(gòu)可以設(shè)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(jié)構(gòu)更為復(fù)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(zhì)，所以必須裝有壓氣機以產(chǎn)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(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。(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(dǎo)向機構(gòu)導(dǎo)向機構(gòu)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(nèi)的定量氣體氣壓升高，彈簧剛度增大。2 空氣懸架結(jié)構(gòu) 空氣懸架結(jié)構(gòu)簡介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(shè)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(yīng)用必將越來越廣泛?？諝鈴椈苫诳諝獾目蓧嚎s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?？諝鈶壹芡怀龅膬?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(shè)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(jié)構(gòu)上的不斷更新和完善，采用優(yōu)化設(shè)計方法進行設(shè)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(shè)計的懸架參數(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(shè)計中—對永恒的矛盾。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(jīng)濟領(lǐng)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(guān)系到企業(yè)的命運和存亡。非獨立懸架具有結(jié)構(gòu)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?，F(xiàn)代轎車大都是采用獨立式懸架，按其結(jié)構(gòu)形式的不同，獨立懸架又可分為橫臂式、縱臂式、多連桿式、燭式以及麥弗遜式懸架等。其優(yōu)點是：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；左右車輪單獨跳動，互不相干，能減小車身的傾斜和震動。非獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是，左、右車輪用一根整體軸連接，再經(jīng)過懸架和車價（或車身）連接；獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是，左、右車輪通過各自的懸架與車架（或車身）連接。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。車輪相對于車架和車身跳動時，車輪（特別是轉(zhuǎn)向輪）的運動軌跡應(yīng)符合一定的要求，否則對汽車某些行駛性能（特別是操縱穩(wěn)定性）有不利的影響。(三)減振裝置減振裝置主要是用來消耗振動能量，衰減振動。導(dǎo)向裝置主要有以下幾點作用：①在車架或車橋之間傳遞力矩。(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，適合于獨立懸掛使用。(3)螺旋彈簧只具備緩沖作用，多用于轎車獨立懸掛裝置。(2)鋼板彈簧由多片不等長和不等曲率的鋼板疊合而成。從而空氣彈簧的設(shè)計與研究也越來越受到車輛設(shè)計人員的青睞。反之，當載荷減小時，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。(1)空氣彈簧空氣彈簧是由橡膠囊所圍成的一個密閉容器，在其中貯入壓縮空氣，利用空氣的可壓縮性實現(xiàn)其彈簧的作用。以下對懸架重要的組成部分進行簡單的介紹。故懸架還應(yīng)當具有減振作用，使振動迅速衰減（振幅迅速減?。?。但彈性系統(tǒng)在受到?jīng)_擊后，將產(chǎn)生振動。沖擊力傳到車架和車身時，可能引起汽車機件的早期損壞，傳給乘員和貨物時，將使乘員感到極不舒適，貨物也可能受到損傷。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)向機構(gòu)三部分組成。載貨汽車的懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計目錄摘要.....................................................................ⅠAbstract…………………………………………………………….……...…………………Ⅱ 1 緒論 3 懸架的概述 3 懸架的分類 4 重型載貨汽車懸架系統(tǒng)目前的工作狀況 5 懸架技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 6 6 6 62 空氣懸架結(jié)構(gòu) 7 空氣懸架結(jié)構(gòu)簡介 7 7 7 8 8 空氣懸架系統(tǒng)的工作原理 83 懸架主要參數(shù)的確定 10 載貨汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù) 10 懸架靜撓度 10 懸架動撓度 11 懸架彈性特性 114 彈性元件的設(shè)計 13 空氣彈簧力學(xué)性能 13 13 15 16 高度控制閥 185 懸架導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 19 懸架導(dǎo)向機構(gòu)的概述 19 橫向穩(wěn)定桿的選擇 19 側(cè)頃力臂的計算方法 20 穩(wěn)定桿的角剛度計算 22 懸架的側(cè)傾角校核 236 減振器機構(gòu)類型及主要參數(shù)的選擇計算 24 分類 24 主要參數(shù)的選擇計算 257 技術(shù)與經(jīng)濟性分析 308 結(jié)論 31參考文獻 32致謝 33附錄A 譯文 34附錄B 外文原文 41附錄C 維圖形…………………………………………………………………………….……………..511 緒論 懸架的概述懸架是車架（或承載式車身）與車橋（或車輪）之間的一切傳力連接裝置的總稱。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。由于汽車行駛的路面不可能絕對平坦，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，這種沖擊力將達到很大的數(shù)值。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。持續(xù)的振動易使乘員感到不舒適和疲勞。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。(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，主要有空氣彈簧，鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧等。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(nèi)的定量氣體氣壓升高，彈簧剛度增大。隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進，生活水平的不斷提高，人們對汽車的乘坐舒適性及各方面的性能提出了更高的要求，這便迫使各汽車生產(chǎn)廠家不斷的引進先進技術(shù)，生產(chǎn)出更好的產(chǎn)品，保持強大的競爭能力。在本論文主要是對空氣彈簧進行了研究與探討。鋼板彈簧除具有緩沖作用外，還有一定的減震作用。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。(二)導(dǎo)向裝置導(dǎo)向裝置是指懸架中的某些用來傳力同時還承擔著使車輪按一定軌跡相對車架和車身跳動的任務(wù)的機構(gòu)。②使車橋或車輪按一定軌跡相對車身或車架跳動。彈性系統(tǒng)在受到?jīng)_擊后，將會產(chǎn)生振動，減震器可以使振幅迅速減小，以避免持續(xù)的振動給駕駛員的不舒適和疲勞。因此，懸架中某些傳力構(gòu)件同時還承擔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)向機構(gòu)。432151—彈性元件 2—縱向推力桿 3—減振器 4—橫向穩(wěn)定器 5—橫向推力桿圖11 汽車懸架組成示意圖 懸架的分類根據(jù)導(dǎo)向機構(gòu)型式的不同，汽車懸架又可分為非獨立懸架和獨立懸架。獨立懸架是每一側(cè)的車輪都是單獨地通過彈性懸架懸掛在車架或車身下面的。不過，獨立懸架存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維修不便的缺點。圖12 獨立懸架非獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是兩側(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。圖13 非獨立懸架 重型載貨汽車懸架系統(tǒng)目前的工作狀況 現(xiàn)代的載貨運輸特點是要求多樣化的，簡單的將貨物從甲地運送到乙地的運輸方式以滿足不了運輸要求。運輸質(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)家認識到懸架系統(tǒng)的重要性。載貨汽車空載時汽車的舒適性會比滿載時差的很多，尤其是大型工程運輸車在凹凸不平的路面甚至是露天礦山上長時間往返的行駛時，這種情況更加明顯。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性必須要綜合考慮。然而根據(jù)以往的研究得知，懸架的剛度越大汽車的行駛平順性和安全性能也就越差。 懸架技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢機械裝置的基本規(guī)律指出：載貨汽車良好的舒適性，操縱穩(wěn)定性及良好的承載能力在使用定剛度和定阻尼減震器的傳統(tǒng)懸架中是不能同時滿足的。當前在大型商用汽車、半掛車中采用空氣懸架系統(tǒng)越來越多。鋼板彈簧在不同的載荷下產(chǎn)生不同的彎曲，這樣會導(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，這會降低彈簧的固有頻率甚至使彈簧的特性發(fā)生改變?？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)。另外，隨著重型載貨汽車對路面的破壞機理的研究及認識的進一步加深，以及政府對高速路養(yǎng)護的進一步重視，空氣懸架在重型貨車上的應(yīng)用也必將進一步增加。對懸架提出的設(shè)計要求有：（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度和壽命。典型的機械式空氣懸架主要包括以下幾個部分：(1)空氣彈簧空氣彈簧是由橡膠囊所圍成的一個密閉容器，在其中貯入壓縮空氣，利用空氣的可壓縮性實現(xiàn)其彈簧的作用。反之，當載荷減小時，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。由于空氣懸架只能承受垂直載荷，所以需要安裝導(dǎo)向機構(gòu)以承受橫向力、縱向力及力矩以使車橋(或者車輪)按一定的軌跡相對車身或車架跳動?？諝庾鳛榭諝鈴椈傻墓ぷ鹘橘|(zhì)，內(nèi)摩擦極小，與板簧相比空氣彈簧本身只有少量阻尼，所以空氣懸架必須裝有阻尼器，而且其阻尼要相應(yīng)增加以達到迅速衰減振動的目的。(4)高度控制閥高度控制閥是空氣彈懸架系統(tǒng)的一個重要組成部分，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性，空氣彈簧的優(yōu)越性通過安裝高度控制閥充分的顯現(xiàn)出來。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。所以在國內(nèi)應(yīng)用的還不是很廣泛，但是這是汽車懸架發(fā)展的必然趨勢。(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。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。囊式空氣彈簧的有效面積變化率較大，剛度較大，振動頻率也較高。隨著段數(shù)的增加，空氣的彈簧的剛度會變小。(2)膜式空氣彈簧膜式空氣彈簧的構(gòu)造是在金屬外筒與內(nèi)筒或缸筒與活塞之間放置橡皮膜，通過膜的變形實現(xiàn)整體伸縮。這就可以獲得在標準高度下很軟，而在大位移時變硬的特性，即合適的非線性彈簧特性。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。許多膜式空氣彈簧的底座還作為輔助氣室以增加空氣彈簧的總?cè)莘e，改善空氣彈簧的性能。導(dǎo)向傳力機構(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?？諝鈴椈蓱壹苤锌諝鈴椈芍饕惺艽怪陛d荷。汽車空氣懸架導(dǎo)向機構(gòu)主要有以下幾點作用：①在車架或車橋之間傳遞力矩。這是空氣懸架中導(dǎo)向機構(gòu)的最重要的一個作用。汽車空氣懸架的高度控制閥一般分為機械式和電磁式，按其組成可分為帶延時機構(gòu)高度控制閥和不帶延時機構(gòu)高度控制閥由于目前在國內(nèi)空氣懸架多采用機械式高度閥，因而在此針對帶延時機構(gòu)和不帶延時機構(gòu)的兩種機械式高度闊進行簡單介紹。其作用是：在車輛運行時的正常振動中，保證空氣彈簧的高度雖有變化但不起進、排氣作用，而當靜載荷變化或以極低頻率振動時，保證空氣彈簧進行充、排氣，以使在汽車正常的振動中高度閥的進、排氣閥不會頻繁地打開，從而減少壓縮空氣的浪費。 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