空气悬架设计
、设计所需参数
1）平顺性
m1=3000 m2=6000 前、后轴荷质量（kg ）
m31=370 m32=590 汽车前、后非簧载质量（kg ）
m4= 簧载质量绕其质心的转动惯量（kg.m2）
M5= 驾驶员座椅坐垫上承受的那部分人体质量（kg ）k1= k2= 前、后轮胎刚度（N/m）
K1=205 K2=305 前、后悬架刚度（N/mm）
k5= 座椅刚度（N/m）
c1= c2= 前、后轮胎垂直阻尼系数（N.s/m ）
c3= c4= 前、后减震器阻尼系数（N.s/m ）
c5= 人座椅系统阻尼系数（N.s/m ）
L1= 座椅中心到簧载质量质心的水平距离（m）
2）操纵稳定性
l=3800 （mm）轴距
I Z
2
整车绕垂直轴线的转动惯量（kg.m 2）
I XC
悬架上质量绕通过悬挂质量重心的X轴的转动惯量（kg.m 2）
I XZ 悬架上质量绕通过悬挂质量重心的X，Z的轴惯性积
（kg.m 2）
K f 前轮侧偏刚度（单轮）
k r 后轮侧偏刚度（单轮）
N f 前轮回正力矩系数（N.m/rad）N r 后轮回正力矩系数（N.m/rad）E f 前侧倾转向系数
E r 后侧倾转向系数
C
1
前侧倾角刚度（N.m/rad）
C
2
后侧倾角刚度（N.m/rad）
D f 前侧倾角阻尼（N.m/rad/s）D r 后侧倾角阻尼（N.m/rad/s）h 侧倾力臂（m）
5）
二、悬架布置要求
满载工况： 为了在汽车驱动时车身后部能接近水平， 所以车身前面要低一些。 δ =0.5-1.5
满载工况前轮中心比后轮中心低 31mm 。
轮胎： 7.50—20 14PR 最大使用直径尺寸 972mm 空气弹簧布置：在布置允许的情况下，尽可能把空气弹簧布置在车架以外，以便加大弹簧 的中心距，提高汽车的横向角刚度。
1、 前悬
[1] 前桥参数：主销内倾角 7.5°，主销后倾角 0°。
[2] 满载前桥仰角：动力转向（楔铁 3.7°+ 板簧 1°=4.7 °，增加回正力矩） ；非动
力转向（楔铁 2° +板簧 1°=3°）。 [3] 前轮最大转向： 39°和 32° 2、后悬
[1] 满载后桥仰角：悬架前仰角 4° + 后桥自身前仰角 1°=5°
三、气囊选择 囊式空气弹簧主要靠橡胶气囊的挠曲获得弹性变形；膜式空气弹簧主要靠橡胶气囊的 卷曲获得弹性变形；混合空气弹簧则兼有以上两种变形方式。
1、 空气弹簧的刚度
F ：空气弹簧承受的载荷； P ：空气弹簧内的绝对气压； A ：有效面积，它随气囊高度变
化； f ：空气弹簧垂直位移； k ：多变指数，当汽车振动缓慢时，气体状态的变化接近于 等温过程， k=1 ，当汽车在坏路上行驶， 振动激烈时， 气体的变化接近于绝热过程，
k=1.4 ， 在一般情况下， k=1.3-1.38；p 0,V 0：静平衡位置时，气体的绝对压力和容
积；
p,V ：
任意位置时，气体的绝对压力和容积；
F （p 1）A （1）
把（ 2）带入（ 1）得：
P p 0 V 0 k
1
将 p 对空气弹簧垂直位移 f 求导数，则空气弹簧刚度为：
在静平衡位置时， f 0,V V 0,p p 0，带入（ 4）可得静平衡位置时的刚度
dA
A
2
C 0 （p 0 1）
d d A
f
kp 0
A
p p 0
k
V V 0 k
（2）
C
dP C
p
V 0 V
k
1 df
dA
Ap 0V 0k
k
V 1
k 1 d d V
f
（4） V df
C 0 为：
V 0
2、空气弹簧的振动频率
m：空气弹簧承载的质量；g：重力加速度；n,n0 ：分别为任意位置、静平衡位置的振
动频率。
(p 1)A
6）
1 dA Ap0V0k k 1k 1 dV
df 0 0
V
k 1
df
则在静平衡位置时，空气弹簧的振动频率n0 为：n0
1 C0 1 g dA p0kgA （8）
02 （p0 1）A 2 A df （p0 1）V0
g
一般前悬架n 1.25 1.5 Hz ，后悬架n 1.25 1.7 Hz
3、空气弹簧的选择
主要考虑：气囊直径、高度、承载力、绝对气压、频率、刚度、内置缓冲块、行程满载工况：
气压：0.4-0.6Mpa（基本同制动气压6-7 个大气压，储气筒极限气压8 个大气压）高度：根据气囊特性曲线选取随高度变化而气囊刚度变化较小的高度范围直径：布置空间压力：载荷频率：不大于1.5HZ 5、空气弹簧承受载荷计算5．1、整车基本参数整备质量：9000kg
考虑超载10 人时总质量（超载30％，按75kg/人计算）：9750kg 空载时总质量（按满载减去30 个人的重量计算，75kg/人）：6750kg 5．2、簧载质量和非簧载质量计算1）标准状态下
前轴荷：3000kg
后轴荷：6000kg
非簧载质量：
前轴：370kg
后轴：590kg
簧载质量：
前轴：2630kg
后轴：5410kg
2）超载10人时（假设10 人载荷均
(p 1)A 7）
5． 3 杠杆比的选择
1、前悬架采用两气囊，拖臂式结构，在大量参考其它车型的基础上，初步选择杠杆
比为：（1）杠杆比： 770/650（ 2）杠杆比： 750/650，计算每一个空气弹簧的载荷： 状态计算）
1215.58kg （11.9kN ） 1248kg （12.23kN ）
四个气囊平行安装， 分别布置在车轮的前后方和车架的
1477.5kg （14.48kN ）。 5．4根据承载能力，结合气源压力（ 0.8MP ），按照
contitech 提供的空气弹簧型号系列，初
步选择下列空气弹前空气弹簧： 788N 、819NP01 、819MB 、895N 、895M 、975N 、后空气弹簧： 788N 、 817MB 、819NP01、819MB 、 822N 、 832MB 、 879N 、 895N 、 895M 、
921MB 、 1788N 。
5．5 根据安装空间的要求对上述空气弹簧进一步筛选。
这一步的主要思路如下： HFC6782 高地板客车的地板高度提高了 220mm ，这给空气 弹
簧在高度方向的布置留有一定的余地，主要目标是选择直径尺寸较小的空气弹簧。
其中前空气弹簧的直径和高度尺寸分别为：
786N ： h/D R ＝ 305/275 819： h/D R ＝230/255 975N ：h/D R ＝ 195/215 1819N ：h/D R ＝225/250
后空气弹簧的直径和高度尺寸分别为：
788N ：h/D R ＝ 305/275 819： h/D R ＝230/255
前轴荷 ： 3250kg 后轴荷
： 6500kg 前轴：
370kg 后轴： 590kg 前轴： 2880kg 后轴：
5910kg
前轴
荷
： 2250kg 后轴荷
： 4500kg 前轴：
370kg 后轴：
590kg
前轴：
1880kg 后轴： 3910kg
非簧载质量： 簧载质量：
3）空载时
非簧载质量：
簧载质量：
按超载
（1）杠杆比： 770/650
前悬架一个空气弹簧载荷： （2）杠杆比： 750/650 前悬架一个空气弹簧载荷： 2、后悬架采用四气
囊结构， 外侧。平均每个空气弹簧的载荷为
822 ：h/D R＝240/285
832：h/D R＝265/275
879：h/D R＝200/285
921：h/D R＝265/285
1788：h/D R＝242/285
5．6 后、前空气弹簧悬架的偏频匹配
1、根据赖姆佩尔教授给出的前后悬架偏频匹配经验公式，对于后置发动机应该满足
下列条件：
0 . 83
r f f
2、原车钢板弹簧悬架系统偏频计算：
满载时前悬架偏频：
簧载质量：2630/2=1315 kg
弹簧刚度：205N/mm
偏频f f 1.987Hz
满载时后悬架偏频：
簧载质量：5410/2=2705kg
弹簧刚度：305N/mm
偏频f r 1.69Hz
后、前悬架偏频比：
f
r
r0 .8505
f f
空载时前悬架偏频：
簧载质量：1880/2=940kg
弹簧刚度：205N/mm
偏频f f 2.35Hz
空载时后悬架偏频：
簧载质量：3910/2=1955kg
弹簧刚度：305N/mm
偏频f r 1.988Hz
后、前悬架偏频比：
f
r
r0 .8459
f f
原车的偏频匹配基本上满足要求。也可以适当考虑提高前悬架的偏频或适当降低后悬架的偏频。但空载和满载时系统的偏频都偏高，在空气弹簧悬架系统的偏频匹配时，可以借用原来的偏频比，但要适当降低系统的固有频率。
对于空气弹簧来说，频率是固定不变的，通过前后悬架偏频的匹配和contitech 提供的空气弹簧型号系列中固有频率来确定空气弹簧及其频率。
另外在选择空气弹簧时还考虑到了同型号空气弹簧在其它车型上的应用情况。考虑了市场保有量水平和使用普遍性原则。
经过以上分析和综合考虑初步确定前后悬架分别选用contitech 公司空气弹簧，型号分别为：975N 和819NP01 ，其行程分别为（-75，195，55）、（-80，230，70）；5.7 结构参数后气囊：
满载高度：230=95（固定）+60（缓冲块）+75；最大压缩量：80mm，最大伸长量：80 mm 前气囊：
满载高度：195=80（固定）+115；最大压缩量：75mm，最大伸长量：90 mm
四、减震器设计
1、汽车振动系统对减震器特性的要求：由路面激励引起的汽车垂直、俯仰以及侧倾等运动都会影响汽车的乘坐舒适性、行使平顺性。悬架减震器的一个重要作用是衰减因冲击引起的车身自由振动，并抑制在共振频率附近车身强迫振动的幅值，提高乘坐舒适性。
在频域内，由路面激励引起乘员振动加速度的幅频响应特性在系统固有振动频率附近存在峰值（车身-悬架系统、乘员-座椅系统、非悬挂系统）。在以保证汽车最佳乘坐舒适性为
目标的条件下，减震器的阻尼系数的选择在于如何有效降低乘员振动响应峰值。对于轿车减震器，到阻尼比C/2 mk （C 阻尼系数，k悬架刚度，m簧上质量）在0.3左右、复员/压缩行程阻尼力分配为80/20 时，通常可以获取较好的乘坐舒适性。
当汽车直线行使时，随车速的升高，由路面激励引起的汽车位移、速度和加速度功率谱密度增大，使得控制汽车的垂直、俯仰和侧倾等运动变的困难。此时需要增加减震器的阻尼比以提高汽车的行使安全性。汽车在某些非稳态工况下所产生的车身运动，如加速或制动导致的俯仰运动、转向导致的侧倾运动等，都需要由悬架减震器衰减，此时要求减震器阻尼比为
0.8-1.0、复员/ 压缩行程阻尼力分配为60/40，才能够保持较好的汽车操纵稳定性。
2、空气弹簧与减震器的匹配
因空气弹簧本身没有衰减作用，因而希望减震器性能稳定可靠；为防止气囊过度拉伸，减震器要起锁止作用，要求能承受几吨的极限拉脱力。拟参考纽威减震器结构及其提供的样品性能参数让厂家试制。
纽威减震器使用的条件：空载及满载每个车轮上弹簧所承受的力；安装位置：轴前或轴后；减震器行程；减震器连结方式。
五、导向杆设计
1、纽威连接衬套
前Ф 5.84cm 后Ф 8.276 cm Ф 9.204 cm Ф 8.236 cm 当车身有横向摆动时，由于左右两导向臂绕支点转动的角度不一样，产生导向臂扭转车桥的趋势。当车桥的扭转刚度很大时，悬架系统会产生过大的附加载荷，引起骑马螺栓甚至使整个导向臂折短。为了克服这一点，多是将导向臂与车桥及车架相连的地方做成弹性连接，使导向臂与车桥有一定的变形能力。
①特性试验
径向力特性（F—D 径向变形）
轴向力特性（F—S 轴向变形）
钢板弹簧悬架系统设计规范 1范围 本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参 数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的 修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 QC/T 491-1999汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035-1991汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517-1999汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783-1984汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法 3符号、代号、术语及其定义 GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 QC/T 491-1999汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549-2013汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258-2017机动车运行安全技术条件 GB 13094-2017 客车结构安全要求 QC/T 480-1999汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-2011客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005客车装载质量计算方法 GB 1589-2016道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车 JTT 325-2013营运客车类型划分及等级评定 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 4悬架系统设计对整车性能的影响 悬架是构成汽车的总成之一，一般由弹性元件（弹簧）、导向机构（杆系或钢板弹簧）、减振装置 （减振器）等组成，把车架（或车身）与车桥（或车轮）弹性地连接起来。主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩，缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的 振动，保证汽车的正常行驶。悬架结构、性能不仅影响汽车的行驶平顺性，还对操纵稳定性、燃油经济性、通过性等多种
GB T 13061-91汽车悬架用空气弹簧橡胶气 囊 GB／T1306 1一91 汽车悬架用空气弹簧橡胶气囊 Air spring for automotive suspension一Rubber bellows 1主题内容与适用范畴 本标准规定了汽车悬架用空气弹簧橡胶气囊的产品分类、技术要求、试验方 法、检验规则、标志、包装、运输与贮存及其涉及的部分术语。 本标准适用于汽车（含都市用无轨电车）悬架用空气弹簧橡胶气囊，其他车 辆用橡胶气囊可参照执行。 2引用标准 GB 519充气轮胎物理机械性能试验方法 GB 527硫化橡胶物理试验的一样要求 GB 528硫化橡胶拉伸性能的测定 GB 531橡胶邵尔A型硬度试验方法 GB 2941橡胶试样停放和试验的标准温度、湿度及时刻 GB 3512橡胶热空气老化试验方法 HG 4—836硫化橡胶抗屈挠龟裂性能的测定 3术语 3．1标准高度H0 空气弹簧总成（以下简称气簧）的一个设定高度。以此高度为运算变形量的 起始点，压缩为正向，伸张为负向。 3．2标准内压P0
为使气簧在标准高度时承担设计负荷而选取的内压，一样在0.4～0.6MPa范畴 内选取。 3．3标准状态 气簧在标准高度、标准内压时的工作状态。 3．4有效面积Ae 3．5有效直径De 按有效面积运算的圆直径。 3．6最大行程Sm 气簧在结构上可能达到的最大伸张变形量与最大压缩变形量的绝对值之和。 3．7许用工作行程Sw 留有保险余争地后承诺气簧在工作时显现的最大伸张变形量与最大压缩变形 量（分别简称许用最大伸张值和许用最大压缩值）的绝对值之和。 3．8最大外径Dm 气簧处于标准状态后;在最大行程内气囊所达到的最大外部直径。 4产品分类 4．1产品类型 气囊可分为囊式、膜式和混和式三大类型。 4．2产品型号 例:型号D5-270×260，表示标准内压为5.O～5.9MPa、有效直径在261～270mm、 标准高度为260mm的膜式气囊。 5技术要求 5．1气囊内外层胶胶料的物理机械性能应符合表1的规定。
汽车空气悬架 空气悬架的弹性元件──空气弹簧 空气弹簧是在柔性密封容器中加入压缩空气，利用空气的可压缩性实现弹性作用的一种非金属弹簧。它具有优良的弹性特性，用在车辆悬挂装置中可以大大改善车辆的动力性能，从而显著提高车辆的运行舒适度。 1、空气弹簧的特点 从空气弹簧的工作原理，可以看到空气弹簧具有以下特点： 1）利用高度控制阀系统，使空气弹簧在任何载荷下保持一定的工作高度，这一点对载荷变化大的车辆十分有利。 2）弹簧的刚度是随载荷的变化而改变的，因而在任何载荷下自振几乎不 变，而普通钢板弹簧，因其刚度室不变的，所以它的自振频率范围较窄，且随着载荷的变化而变化是钢板弹簧与空气弹簧的静特性比较，图A为载荷─挠度特性，图B为载荷─频率特性。由图可以看出，对于钢板弹簧，静挠度随着载荷的增加而增加；对于带有高度控制阀的空气弹簧，静挠度在所有载荷条件下几乎保持不变，因而其自振频率也几乎保持不变。 3）空气弹簧具有非线性特性，可以将它的特性曲线设计成理想的形状。如在车辆悬挂系统中最理性的形状是S形，即在曲线的中央区段具有比较低的刚度，而在拉伸和压缩行程的边缘区段则刚度逐渐增加。这样，可以保证车辆在正常行车是运行性能柔和，而在通过弯道和岔道等偶然场合下，空气弹簧被大幅度拉审和压缩时，它逐渐变硬，从而能限制车体的振幅。而普通钢板弹簧，它的特性曲线是线性的，要是这种弹簧悬挂装置具有上述非线性特点，是必要使结构复杂化。 4）空气弹簧的刚度，不管载重量是多少，都可以依靠改变空气压力加以选择，因此可以根据需要将刚度选的很低，例如用增加附加空气室的办法增加其内容积，可以使刚度减小。 5)对于同样大小的空气弹簧，当内压力改变时，可以得到不同的承载能力。这使得同一种空气弹簧可以适应多种载荷要求，因此经济效果好，此外，还可以通过高度控制阀的作用，使空气弹簧在一定的载荷下具有不同的高度，因此，空气弹簧能适应多种结构上的要求。 6)吸收高频振动和隔音效果好。 7)在空气弹簧与附加空气室之间加设一个截流孔，空气流经截留孔时要发生能量损失，因而能起到衰减振动的作用。如果截流孔的大小选择适当，可以不设减振阻尼器。 8)与钢板弹簧比较，空气弹簧在承受剧烈振动载荷时，空气弹簧寿命较长。 空气悬架的控制元件──高度控制阀 高度控制阀是空气弹簧悬架系统的一个重要组成部分，它的作用是使空气弹簧在载荷下都保持一定的高度。空气弹簧的优点，也只有在采用了高度控制阀的情况下才能充分体现出来。 1、控制阀的用途及工作原理 高度控制阀安装在车身上，根据车辆载荷，调节气囊气压以保持车身高度为一恒定指。
悬架系统由弹性元件、导向装置、减振器、缓冲块和横向稳定器等组成。一般来说，汽车的悬架系统分为非独立悬架和独立悬架两种。目前国内重型卡车的悬架主要为非独立悬架，悬架弹性元件一般为钢板弹簧。 ●国内重卡悬架种类 板簧悬架 钢板弹簧悬架(简称板簧悬架)又分为少片变截面钢板悬架与等截面多片板簧悬架。目前国内95%以上的重卡悬架系统是以钢板弹簧为弹性元件兼作导向装置的非独立悬架，其主要优点是结构简单，制造容易，维修方便，工艺成熟，工作可靠。 钢板悬架示意图 缺点是汽车平顺性、舒适性较差；簧下质量大，无法适应重卡轻量化的发展，并且不能同时兼顾重卡的舒适性与操纵稳定性。而空气悬架则充分利用了空气弹簧变刚性的特性，达到同时兼顾这两个方面的目的。 空气悬架 空气悬架系统是以空气弹簧为弹性元件,以空气做弹性介质,在一个密封的容器内充入压缩空气(气压 为0.5~)，利用气体的可压缩性，实现其弹性作用的。这种弹簧的刚度可变，具有较理想的弹性特性。
空气悬架示意图 目前空气悬架控制模式主要有两种，一种是采用机械高度阀手动调节。另一种为电子控制(ECAS)，使传统空气悬架系统的性能得到很大改善，提高了悬架操作舒适性和反应灵敏度。 橡胶悬架
橡胶悬挂示意图 橡胶悬架是以橡胶弹簧为弹性元件，由于橡胶弹簧具有变刚度的特点，因此，整个悬架有较强的承载能力。橡胶悬架在承载性、可靠性等方面都比传统使用的钢板悬架更具优势，而且能够适应矿山作业等恶劣工况。 ●国内重卡悬架发展现状 板簧悬架 国内汽车悬架弹簧生产企业160余家，遍布全国各地，具有规模的专业生产企业(生产规模在0.8万吨以上)约80余家。产品质量水平已达到国外先进国家90年代水平。大部分企业规模较小，生产集中度低，散乱差问题较严重。 其中真正形成大规模、大批量生产的企业为数不多，大多仍停留在简单生产工艺的水平上，产品成本较高，难以参与国际市场竞争。国内能够生产高档次汽车钢板悬架弹簧的企业只有4家：一汽集团辽阳汽车弹簧厂、东风汽车悬架弹簧有限公司、重庆红岩汽车弹簧厂、山东汽车弹簧厂，他们都具有生产多种叠片簧、渐变刚度弹簧、少片变截面钢板弹簧和双曲率半径及平直段的汽车钢板弹簧的能力。国内能够同时生产客车、货车、轿车悬架弹簧的厂家只有三个：一汽集团辽阳汽车弹簧厂、东风汽车悬架弹簧有限公司、山东汽车弹簧厂。 在重卡领域，每家主机厂基本上都有自己的钢板弹簧配套厂家，一汽解放重卡板簧悬架主要是由一汽集团辽阳汽车弹簧厂配套；东风重卡板簧悬架主要由东风汽车悬架弹簧有限公司配套；中国重汽板簧悬架
主动悬架系统 主动悬架是用一个有自身能源的力发生器来代替被动悬架中的弹簧和减振器。根据作动器响应带宽的不同，主动悬架又分为宽带主动悬架和有限带宽主动悬架，也被叫做全主动悬 架和慢主动悬架。 全主动悬架系统所采用的作动器具有较宽的响应频带，以便对车轮的高频共振也加以控制。作动器多采用电液或液气伺服系统，控制带宽一般应至少覆盖0～15Hz，有的作动器响应带宽甚至高达100Hz。结构示意图见上图。从减少能量消耗的角度考虑，也可保留一个与作动器并联的传统弹簧，以用来支持车身静载。 主动悬架的一个重要特点就是，它要求作动器所产生的力能够很好地跟踪任何力控制信号。因此，它为控制律的选择提供了一个广泛的设计空间，即如何确定控制律以使系统能够让车辆达到最佳的总体性能。近二十年来，有大量关于主动悬架的研究论文及专题回顾文献发表。研究结果表明，主动悬架能够在不同路面情况及行驶条件下显著地提高车辆性能。 主动悬架的研制工作起始于八十年代。Lotus 制造了第一辆装有主动悬架的样车。其系统的响应可达30Hz，它可使乘坐舒适性和转弯及制动时的车身姿态控制提高约35%。还有一些主动悬架实施的例子，如Lotus Turbo Esprit、Damlar Benz的试验样机系统、BMW 和Ford等。然而，由于这些主动悬架系统具有的高成本、高能耗、增加的重量及复杂程度，使主动悬架仅限于样车及一些赛车等有限的应用上。 结构上，有限带宽主动悬架通常由作动器与一个普通弹簧串联后，再与一个被动阻尼器并联构成，见上图。这种系统在低频时（一般小于5或6赫兹）采用主动控制，而高于这个频率时，控制阀不再响应，系统特性相当于传统的被动悬架，而被动悬架在高频时的效果也 比较好。 由于有限带宽主动悬架作动器仅需在一窄带频率范围内工作，所以它降低了系统的成本及复杂程度，比全主动悬架便宜得多。尽管如此，它的主动控制仍然覆盖了主要的车身振动，包括纵向、俯仰、侧倾以及转向控制等要求的频率范围，改善了车身共振频率附近的行驶性能，提高了对车身姿态的控制，性能可达到与全主动系统很接近的程度。 就实用性及商业竞争力而言，有限带宽主动悬架的应用前景较好。专家普遍认为采用气液控制慢主动系统在商用领域最有发展前途，但若想在今后几年内有重大的发展，还得要求在电液阀技术方面有大的突破来降低成本。已有一些装有该类悬架的车辆投入市场，如Nissan Infiniti Q45和Toyato Celica等。两个有限带宽主动悬架系统实施方案见下图。
Air Suspension
空气悬架
G.Leiberich
Integrated Dynamics
EGP = Engineering Grade Plastic 工程塑料 Advantages 优点
With cross restriction to stop the vehicle becoming unstable when cornering 通过横向限流使车辆转弯时更稳定 Quick exhaust (depend to version) 快放功能（取决于变型） Height limitation (depend to version) 高度限制功能（取决于变型） 3/2 way valve for quick exhaust e.g. on ferries operation (depend to version) 用于快放的3/2阀，如轮渡操作（取决于变型） 2 nd ride height (depend to version) e.g. on lift axles, for different saddle heights, as ?kneeling“ on busses 第二行使高度（取决于变型），如在提升桥上， 用于不同鞍座高度，客车的侧跪系统 Flow rate170 l/min up to 620 l/min (depend to version) 流量从170l/min到620l/min(取决于变型）
G.Leiberich
Integrated Dynamics
空气弹簧在汽车上的应用 空气弹簧是汽车空气悬架系统的和重要组成部分，它利用空气的压缩弹性进行工作，具有缓冲、减振和承载重量等功能。空气弹簧具有优良的弹性特性，与普通钢制弹簧相比有许多优点，因而其应用围十分广泛。将空气弹簧用于汽车悬架系统可大大提高汽车的行驶平顺性和舒适性。 1934年，费尔斯通公司研制出膜片式空气弹簧并首先在美国通用客车上试应用成功。20世纪50年代中期，空气弹簧产品经过多年的研发和试验，有关技术逐步成熟，装有空气悬架的客车开始在美国、德国得到大批量推广应用。20世纪80年代以来，世界上主要的发达国家为了减少车辆对道路的破坏和增加车辆的舒适性，在客车上几乎全部使用了空气弹簧，重型商用车上的使用率也超过了80%。 空气弹簧的种类 空气弹簧由橡胶气囊、上盖板、底座、辅助气室，夹紧环和缓冲块等组成。根据橡胶气囊工作时变形式的不同，空气弹簧的结构形式主要分为膜式空气弹簧、囊式空气弹簧和混合式空气弹簧3种(见图1)。膜式空气弹簧是圆柱形结构，根据橡胶气囊止口与接口的连接方式，膜式空气弹簧又分为约束膜式和自由膜式。约束膜式空气弹簧一般用螺栓夹紧密封，自由膜式空气弹簧则采用橡胶气囊的压力自封。囊式空气弹簧的外形结构有些象灯笼，有单曲、双曲或多曲囊式空气弹簧。早期的商用车上主要使用双曲囊和三曲囊式空气弹簧。近期膜式空气弹簧的用量逐步增加，是因为膜式空气弹簧具有行驶平顺性好和行程大的优点。 不同种类空气弹簧的使用区别 1.膜式空气弹簧 (1)有效面积变化率较小，因此其刚度较低，易于得到较低的固有频率。 (2)通过改变活塞底座的形状和利用活塞底座的空心腔增加出储气空间，优化其刚度特性，从而获得理想的非线性特性。
摘要 当今社会，汽车工业的发展无时不刻都在影响着国家经济的发展，人类的进步离不开汽车工业的发展。在全球经济发展的大环境下，中国各个行业被其他国家的先进技术影响的同时，越来越多的外国企业和品牌传播到中国已经成为现实。在新的市场需求的推动下，对载货汽车前空气悬架进行改良和优化是当务之急。生产载货汽车前空气悬架的企业，必须充分考虑到在载货汽车前空气悬架运行中可能出现的问题，尽量使载货汽车前空气悬架的标准化程度越高越好，稳定和强度越来越好，国内载货汽车前空气悬架的研发及制造要与全球号召的稳固牢靠、性能稳定主题保持一致。载货汽车前空气悬架的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。 本次毕业设计的题目是载货汽车前空气悬架总成的设计，通过设计出载货汽车前空气悬架总成，来了解它的结构和工作原理，并对之进行优化，使得设计出来的载货汽车前空气悬架总成的结构更合理，更安全。 关键词：汽车载货汽车前空气悬架原理结构
Abstract In today's society, the development of the automobile industry is affecting the development of the national economy, and the progress of human being can not be separated from the development of the automobile industry. In the global economic development environment, China's various industries are affected by the advanced technology of other countries at the same time, more and more foreign enterprises and brand spread to China has become a reality. Under the impetus of new market demand, it is urgent to improve and optimize the front air suspension. The production of truck air suspension of the enterprise, must give full consideration to the problems that may appear in the truck front air suspension operation, try to make the truck before the standardization of the air suspension, the higher the better, stability and strength is getting better and better, the domestic truck before R & D and manufacturing of air suspension to consistent with the call for a global firm, stable performance theme. The development of front air suspension is closely related to the progress of human society and the level of science and technology. The topic of this graduation design is the truck front air suspension assembly design, through the design of the truck front air suspension assembly, to understand its structure and working principle, and the optimization, makes the design of truck front air suspension assembly structure more reasonable and more secure. Keywords：Driving roller Crankshaft Processing craft Significance
优秀完整毕业设计资料，欢迎下载借鉴！！！ 摘要 本论文根据有关汽车模型简化的理论，在现有的四分之一模拟悬架机械装置的基础上，用空气弹簧代替普通螺旋弹簧设计空气悬架试验台系统。 本试验台实现的是悬架的刚度可调。设计一个副气室，通过一个步进电机控制主、副气室间通路的大小来实现空气弹簧刚度的调节。本试验台由空气压缩机、滤清器、安全阀、空气弹簧、减振器和其它的相关部件组成机械振动系统，由传感器、ECU和执行元件组成测控系统，利用传感器采集信号，通过计算机处理，控制高度阀和步进电机，从而使簧上质量的高度和振动频率都在一定的范围之内。本论文首先进行了弹簧的选用并计算以及减振器、传感器、气动元件和步进电机的选用，然后是设计台架总体结构，布置信号采集装置以及校核重要零件，最后是画出总成的装配图、重要零件的零件图。 关键词：汽车振动；空气弹簧；可控空气悬架；悬架试验台
Abstract The thesis according to the theory which simplifies about the model of vehicle, on the base of a quarter car simulation suspension mechanism rig, the ordinary helical spring is replaced by an air spring, and the air suspension testing rig have been designed. The test rig put the suspension rigidity adjustment into practice. Designs an accessory airspace, controls the pipeline size between the main and the accessory airspace with the stepper motor and realizes the air spring variable stiffness. The mechanical vibrating system of the test rig is composed of the air compressor、the filter、the safety valve、the air spring、the shock absorber and other related parts, the measure and control system is composed of the sensor、ECU and the performance element. Using the sensor gathers signal, then the ECU analyses and controls the height valve and the stepper motor to make the height and the vibration frequency of the objects on the air spring in certain scope. The thesis has first carried on spring selection and calculates as well as the shock absorber, the sensor, the air operated part and the stepper motor selection, then designs the test rig structure, arranges signal gathering equipment and examine the important components, finally draws the assembly drawing and the detail drawings of the important parts. Key Words:Automobile vibration, Air spring, Controllable air suspension, The suspension test rig
大中型客车空气悬架设计规范
大中型客车空气悬架设计规范 1 范围 本规范规定了空气悬架设计过程中涉及到的符号、代号、术语及其定义，设计准则，布置要求，结构设计要求，材料选用要求，性能设计要求，设计计算方法，设计评审要求，装车质量特性，设计输出图样和文件的明细，制图要求等。 本规范适用于空气悬架系统产品设计过程控制,同时检验、制造可参考使用。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 GB/T 13061 汽车悬架用空气弹簧橡胶气囊 GB/T 11612 客车空气悬架用高度控制阀 QC/T 491 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035 汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517 汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783 汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法 3 符号、代号、术语及其定义 GB 3730.1－2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 GB/T 13061 汽车悬架用空气弹簧橡胶气囊 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549- 1990 汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258－2004 机动车运行安全技术条件 GB 13094-2007 客车结构安全要求 QC/T 480-1999 汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-1999 客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005 客车装载质量计算方法 GB 1589－2004 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1－89 道路车辆分类与代码机动车 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 4 设计准则 4.1应满足的安全、环保和其它法规要求及国际惯例 4.1.1 安全技术条件应符合GB 7258－2004中有关要求。 4.1.2 操纵稳定性符合QC/T 480-1999中有关要求。
2 空气悬架结构 2.1 空气悬架结构简介 2.1.1 空气悬架系统的基本结构 空气弹簧悬架具有变刚度、刚度小、振动频率低、车身高度不变等优点。典型的机械式空气悬架主要包括以下几个部分： (1)空气弹簧 空气弹簧是由橡胶囊所围成的一个密闭容器，在其中贮入压缩空气，利用空气的可压缩性实现其弹簧的作用。这种弹簧的刚度是可变的，因为作用在弹簧上的载荷增加时，容器内的定量气体气压升高，弹簧刚度增大。反之，当载荷减小时，弹簧内的气压下降，刚度减小，故空气弹簧具有较理想的弹性特性。 (2)导向机构 导向机构是承受汽车的纵向力、力矩及横向力。由于空气悬架只能承受垂直载荷，所以需要安装导向机构以承受横向力、纵向力及力矩以使车桥(或者车轮)按一定的轨迹相对车身或车架跳动。 (3)减振装置 减振装置主要是用来消耗振动能量，衰减振动。空气作为空气弹簧的工作介质，内摩擦极小，与板簧相比空气弹簧本身只有少量阻尼，所以空气悬架必须装有阻尼器，而且其阻尼要相应增加以达到迅速衰减振动的目的。但如果阻尼过大又会使反应迟钝并向车身传递过多的高频振动和冲击，所以减振器阻尼的匹配是否合理将影响悬架的性能。 (4)高度控制阀 高度控制阀是空气弹悬架系统的一个重要组成部分，其主要功能是：①随整车载荷变化保持合理的悬架行程；②高速时降低车身高度，保持车身稳定性，减少空气阻力；⑨在起伏不平的路面上，可以提高车身高度从而提高了汽车的通过性，空气弹簧的优越性通过安装高度控制阀充分的显现出来。 (5)其它附属装置 空气弹簧以压缩空气作为介质，所以必须装有压气机以产生压缩空气，另外为了进一步提高空气弹簧的性能大部分空气悬架还装有辅助气室。现如今，随着科技的迅速发展，很多高档的客车、轿车以及商用车上已经成功的使用了电控空气悬架，这种悬架使用高度传感器和电子控制单元来控制空气弹簧的充气和排气，从而更加提高了空气悬架的控制精度和反应速度。但在功能好的同时也有其缺点：这种汽车悬架的结构更为复杂，而且成本非常高。 所以在国内应用的还不是很广泛，但是这是汽车悬架发展的必然趋势]3[。 2.1.2 空气弹簧的类型 空气弹簧的结构可以设计成很多类型，根据压缩空气所用容器不同，可以将空气弹簧分为囊式、膜式两种形式。
空气悬架设计 一、设计所需参数 （1）平顺性 m1=3000 m2=6000 前、后轴荷质量（kg ） m31=370 m32=590 m4= 汽车前、后非簧载质量（kg ） 簧载质量绕其质心的转动惯量（kg.m 2） M5= 驾驶员座椅坐垫上承受的那部分人体质量（kg ） k1= k2= K1=205 K2=305 前、后轮胎刚度（N/m ） 前、后悬架刚度(N/mm) k5= 座椅刚度（N/m ） c1= c2= 前、后轮胎垂直阻尼系数（N.s/m ） c3= c4= 前、后减震器阻尼系数（N.s/m ） c5= 人座椅系统阻尼系数（N.s/m ） L1= 座椅中心到簧载质量质心的水平距离（m ） （2）操纵稳定性 l=3800（mm ） 轴距 I Z 整车绕垂直轴线的转动惯量(kg.m 2) I XC 悬架上质量绕通过悬挂质量重心的X 轴的转动惯量(kg.m 2) I XZ 悬架上质量绕通过悬挂质量重心的X ，Z 的轴惯性积(kg.m 2) K f 前轮侧偏刚度(单轮) k r 后轮侧偏刚度(单轮) f N 前轮回正力矩系数(N.m/rad) r N 后轮回正力矩系数(N.m/rad) f E 前侧倾转向系数 r E 后侧倾转向系数 1φC 前侧倾角刚度(N.m/rad) 2φC 后侧倾角刚度(N.m/rad) f D 前侧倾角阻尼(N.m/rad/s) r D 后侧倾角阻尼(N.m/rad/s) h 侧倾力臂(m)
二、悬架布置要求 满载工况：为了在汽车驱动时车身后部能接近水平，所以车身前面要低一些。δ=0.5-1.5 °。 满载工况前轮中心比后轮中心低31mm 。 轮胎：7.50—20 14PR 最大使用直径尺寸972mm 空气弹簧布置：在布置允许的情况下，尽可能把空气弹簧布置在车架以外，以便加大弹簧 的中心距，提高汽车的横向角刚度。 1、 前悬 [1] 前桥参数：主销内倾角7.5°，主销后倾角0°。 [2] 满载前桥仰角：动力转向（楔铁3.7°+ 板簧1°=4.7°，增加回正力矩）；非动 力转向（楔铁2°+板簧1°=3°）。 [3] 前轮最大转向：39°和32° 2、后悬 [1] 满载后桥仰角：悬架前仰角4°+ 后桥自身前仰角1°=5° 三、气囊选择 囊式空气弹簧主要靠橡胶气囊的挠曲获得弹性变形；膜式空气弹簧主要靠橡胶气囊的 卷曲获得弹性变形；混合空气弹簧则兼有以上两种变形方式。 1、 空气弹簧的刚度 F ：空气弹簧承受的载荷；P ：空气弹簧内的绝对气压；A ：有效面积，它随气囊高度变化；f ：空气弹簧垂直位移；k ：多变指数，当汽车振动缓慢时，气体状态的变化接近于等温过程，k=1，当汽车在坏路上行驶，振动激烈时，气体的变化接近于绝热过程，k=1.4，在一般情况下，k=1.3-1.38；00,V p ：静平衡位置时，气体的绝对压力和容积；V p ,：任意位置时，气体的绝对压力和容积； A p F )1(-= （1） k V V p p ?? ? ??=00（2） 把（2）带入（1）得： A V V p P k ??? ?????-??? ??=100（3） 将p 对空气弹簧垂直位移f 求导数，则空气弹簧刚度为： df dV V k V Ap df dA V V p df dP C k k k 1000011+??-???? ??-??? ??==（4） 在静平衡位置时，00,,0p p V V f ===，带入（4）可得静平衡位置时的刚度0C 为： 2 000)1(V A kp df dA p C +-=（5）
空气弹簧的分类及特点 近年来，非线性课题一直是各学科的研究前沿，在隔振领域也不例外。随着隔振设计中对隔振系统各种性能指标要求的提高，迫使人们不断探索新型的隔振器。非线性隔振器能够自动避开共振，有效抑制振动幅值、隔离冲击，因而受到广泛的关注。线性隔振器却不能自动避开共振。 非线性隔振器的刚度是随隔振器变形量的不同而变化的，因而由非线性隔振器组成的隔振系统其固有频率与振动幅值有关。如果隔振器是非线性硬特性的，固有频率随振幅的增加而上升；如果隔振器是非线性软特性的，固有频率随振幅的增加而下降。当设备在启动过程中经过共振点时，被隔振设备的振动幅值将出现峰值，高出静态位移许多倍。随着振幅的迅速增长，由非线性隔振器组成的隔振系统其固有频率将上升或下降，从而避开共振频率。对于线性隔振器，其刚度值是不变的，只能通过阻尼作用控制共振振幅。但是过了共振点之后，隔振器的隔振效率因为阻尼的作用而下降。 此外非线性隔振器还能有效防止冲击。对于非线性硬特性的隔振器其刚度随变形量的增加而上升，遇到冲击时，簧上载荷的加速度随变形量的增加而增大，因而在较小的变形下冲击速度迅速降低。对于非线性软特性的隔振器其刚度随变形量的增加而降低，因而能够起到缓冲作用，但隔振器的变形量较大。在很多情况下不允许有太大的变形量，就应该选择非线性硬特性隔振器来防止冲击。 根据上述分析，空气弹簧是一种理想的隔振元件。空气弹簧是在柔性密闭容器中加入压力空气，利用空气压缩的非线性恢复力来实现隔振和缓冲作用的一种非金属弹簧。它具有优良的非线性硬特性，因而能够有效限制振幅，避开共振，防止冲击。空气弹簧隔振系统的固有频率可以设计得很低，甚至达1Hz以下，而橡胶隔振器的自振频率一般为5-7 H z。所以空气弹簧的隔振效率比起其它隔振元件高得多，而且能够隔离低频振动。特别是因为空气弹簧隔振系统容易实施主动控制，作为一种具有可调非线性静、动态刚度及阻尼特性的隔振元件，空气弹簧的应用越来越广泛。 1.2 空气弹簧的分类及特点 1.2.1 空气弹簧的分类 目前国内、外对空气弹簧的分类方法很不统一，大致有下列几种： （一）按橡胶囊的曲数分类 空气弹簧按橡胶囊的曲数分为单（一）曲，双（二）曲，三曲，……，n曲，如图1-3和图1-4所示。随着曲数的增加，刚度变小，空气弹簧隔振系统的固有频率也相应减小。但这不仅给制造上带来了麻烦，而且还会引起橡胶囊的弹性不稳，因此一般只使用到4曲。 （二）按结构型式分类 1. 日本《空气弹簧》一书中的分类： 胶囊型空气弹簧：轮胎型[ 图1-3 (c) ] 平板型[ 图1-3 (a)、(b) ] 耳垂型[ 图1-4 (b) ] 2. 我国的分类： 空气弹簧：囊式空气弹簧[ 图1-2、1-3 ] 约束膜式空气弹簧[ 图1-4 (a) ] 自由膜式空气弹簧[ 图1-4 (b) ]
主动悬架系统的阻抗控制 摘要：新的控制系统的开发是为了让汽车的动态行为能适应道路状况的干扰。本文的创新之处就是将阻抗控制系统应用到了装有液压传动装置的汽车的主动悬架系统中。乘客的舒适度和车辆的配适之间的关系可以由阻抗参数导出。阻抗控制的方法很简单，无模型并且可以应用到广泛的道路状况中包括平坦的道路。系统的稳定性已经分析过，然后用一个四分之一车模型悬挂系统和液压执行器非线性模型来模拟控制系统。 关键词：主动悬架系统反馈线性化阻抗控制 一、介绍 被动悬架系统的目的是维护2个预期目标，即：车辆的平稳和乘客的舒适。这个设计性的问题提出就是为这两个彼此相反的目标提供一个平衡。被动悬架系统不能适应它在道路条件上路宽的改变。然而，这些都可以通过主动悬架系统来控制车辆的垂直加速度来改变。它包括在有弹簧作用跟没弹簧作用的车身与车桥之间加一个力产生装置。主动悬架系统已经高度参考了各种文献名著。到目前为止，许多的控制方法比如H1控制，滑动控制，最有控制，模糊控制，主动控制，无模型控制和自适应模糊滑膜控制都应用到了主动悬架系统中。然而，阻抗控制还没有被应用到汽车的悬架系统中。悬架系统的行为就像机械阻抗。因此表明了将阻抗控制应用到主动悬架系统中。 在机械方面，阻抗控制用来调节在与环境控制的机器人动力学上。阻抗控制使机器人成为了一个由大规模，阻尼器，还有弹簧组成的机械装置。有些报告提出了对由阻抗控制其动态行为的机器人的想法。比如，为了提供一个合适的夹紧装置，夹具都是为了表现基于阻抗控制的机器人任务。阻抗控制计算方法被应用
到了非对角刚度的机器人臂上。模糊阻抗控制的目的是执行快速机器人任务。而阻抗控制被应用到了诸如机器人的控制任务等方面。 智能弹簧是为了将阻抗控制应用到旋翼震动抑制而研发的。因此阻抗控制的算法也就随着通过对单个叶片的控制来抑制转子的震动而产生。智能弹簧就像质量弹簧系统致力于由压电陶瓷驱动器的震动结构。执行器在它所工作的为止调节摩擦力。据报道，智能弹簧可以用来控制动态阻抗特性等结构的刚度，阻尼，有效质量。但是，没个有潜在应用价值的智能弹簧的概念都需要优化其设计参数，即以结构参数为基础的刚度和质量。 在我们的认知里，阻抗控制还没有被应用到车辆的被动悬架系统中。在本文中，阻抗控制通过液压执行机构被应用到了汽车悬架系统里。这个方法同智能弹簧的那个方法相比有很多的优点。 1、它可以配合不同的道路状况，这是智能弹簧所不能比拟的，因为它的质量跟刚度都是根据这些路况设计的。 2、该方法相对于智能弹簧的方法比较容易实施。 3、液压执行器更具有操作性，因为智能弹簧为了适应结构必须要控制摩擦力。低重复时摩擦显示了一个复杂的特征。 本文的组织如下。第二部分基于一个四分之一悬架系统和电动液压执行机构介绍了系统的动力学。控制系统是在第三部分设计的，是由两个内部控制回路，即力量控制和位置控制。第四部分应用反馈线性化制定了液压传动装置的力控制。第五部分介绍了阻抗的规则并且为阻抗参数的选择做了分析。为了表现控制
目录 1 绪论 (2) 1.1 悬架的概述 (2) 1.2 悬架的分类 (3) 1.3 重型载货汽车悬架系统目前的工作状况 (4) 1.4 悬架技术的研究现状及发展趋势 (5) 1.4.1悬架技术的研究现状 (5) 1.4.2悬架技术的发展趋势 (5) 1.4.3悬架设计的技术要求 (5) 2 空气悬架结构 (6) 2.1 空气悬架结构简介 (6) 2.1.1空气悬架系统的基本结构 (6) 2.1.2空气弹簧的类型 (6) 2.1.3导向机构 (7) 2.1.4高度控制阀 (7) 2.2 空气悬架系统的工作原理 (7) 3 悬架主要参数的确定 (8) 3.1 载货汽车的结构参数 (8) 3.2 悬架静挠度 (8) 3.3 悬架动挠度 (9) 3.4 悬架弹性特性 (10) 4 弹性元件的设计 (11) 4.1 空气弹簧力学性能 (11) 4.1.1空气弹簧刚度计算 (11) 4.1.2空气弹簧固有频率的计算 (13) 4.1.3空气弹簧的刚度特性分析 (14) 4.2 高度控制阀 (16) 5 悬架导向机构的设计 (17) 5.1 悬架导向机构的概述 (17) 5.2 横向稳定杆的选择 (17) 5.3 侧顷力臂的计算方法 (18) 5.4 稳定杆的角刚度计算 (19) 5.5 悬架的侧倾角校核 (20) 6 减振器机构类型及主要参数的选择计算 (21) 6.1 分类 (21) 6.2 主要参数的选择计算 (22) 7 技术与经济性分析 (26)
1 绪论 1.1 悬架的概述 悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽 车的正常行驶]1[。 现代汽车的悬架尽管有各种不同的结构形式，但是一般都由弹性元件、减振器和导向机构三部分组成。由于汽车行驶的路面不可能绝对平坦，路面作用于车轮上的垂直反力往往是冲击性的，特别是在坏路面上高速行驶时，这种冲击力将达到很大的数值。冲击力传到车架和车身时，可能引起汽车机件的早期损坏，传给乘员和货物时，将使乘员感到极不舒适，货物也可能受到损伤。为了缓和冲击，在汽车行驶系统中，除了采用弹性的充气轮胎之外，在悬架中还必须装有弹性元件，使车架（或车身）与车桥（或车轮）之间作弹性联系。但弹性系统在受到冲击后，将产生振动。持续的振动易使乘员感到不舒适和疲劳。故悬架还应当具有减振作用，使振动迅速衰减（振幅迅速减小）。为此，在许多结构形式的汽车悬架中都设有专门的减振器。 以下对悬架重要的组成部分进行简单的介绍。 (一)弹性元件 弹性元件主要是把车架或车身与车桥或车轮弹性的连接起来，主要有空气弹簧，钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧等。 (1)空气弹簧 空气弹簧是由橡胶囊所围成的一个密闭容器，在其中贮入压缩空气，利用空气的可压缩性实现其弹簧的作用。这种弹簧的刚度是可变的，因为作用在弹簧上的载荷增加时，容器内的定量气体气压升高，弹簧刚度增大。反之，当载荷减小时，弹簧内的气压下降，刚度减小，故空气弹簧具有较理想的弹性特性。 随着科学技术突飞猛进，生活水平的不断提高，人们对汽车的乘坐舒适性及各方面的性能提出了更高的要求，这便迫使各汽车生产厂家不断的引进先进技术，生产出更好的产品，保持强大的竞争能力。从而空气弹簧的设计与研究也越来越受到车辆设计人员的青睐。在本论文主要是对空气弹簧进行了研究与探讨。 (2)钢板弹簧 由多片不等长和不等曲率的钢板叠合而成。钢板弹簧除具有缓冲作用外，还有一定的减震作用。 (3)螺旋弹簧 只具备缓冲作用，多用于轿车独立悬挂装置。由于没有减震和传力的功能，还必须设有专门的减震器和导向装置。 (4)扭杆弹簧 将用弹簧杆做成的扭杆一端固定于车架，另一端通过摆臂与车轮相连，利用车轮跳动时扭杆的扭转变形起到缓冲作用，适合于独立悬挂使用。 (二)导向装置
三轴挂车空气悬架方案设计评审 一、前言 半挂车是指车轴置于车辆重心（当车辆均匀受载时）后面，并且装有可将水平或垂直力传递到牵引车的联结装置的挂车。最常见的半挂 车就是拖车、大型集装箱运输车。在发达国家，半挂车运输方式已 经成为其城际之间物流运输的主要方式，其综合经济效益、技术性能、节能环保效益均明显优于中型、轻型载货汽车。传统的钢板弹簧悬架以其结构简单、价格便宜、维护安装简便的特点，过去在半挂车上的应用较为广泛。但随着公路运输量的日益增长以及对车辆行驶安全 性、平顺性的更高要求，使得钢板弹簧悬架的不足之处日益彰显，从 而使性能更优越的空气悬架取代钢板弹簧悬架逐渐成为一种趋势。 二、挂车相关参数 三轴并联挂车轴参数表（单位：mm） 总成型号 单轴最大轴荷 (Kg) 轮距 轴距 最大外廓 钢板托距×中心孔径 空气弹簧中心距 U型螺栓孔横×纵×孔径或托板宽制动器型式 车轮螺栓 车轮螺栓分布圆直径 轮胎型号 车轴断面尺寸颜山专用车15000 1310 182 × 116 ×φ 26 气制动 10-M22× 1.5 φ335 12.00R20 150X150
结构示意图 一．方案简要说明 1、三轴并联挂车悬架结构 每轴都采用复合式空气悬架，双片钢板弹簧作为导向臂，钢板弹簧导向臂支点前置，头片板簧支点连接处采用橡胶衬套结构，二片板
簧与支点座不连接，包围在头片卷耳外； 横向拉杆分别布置在每根车轴正上方；空气弹簧布置在车桥后 方，选择合理杠杆比；空气弹簧向里侧偏置。三轴并联悬架采用两个 高度阀控制，高度阀安装在第二轴位置。均不采用横向稳定杆。 2、性能参数选取 悬架偏频初步选取 1.4Hz； 相对尼比取 0.35； 气囊与板簧导向臂的刚度之比选取0.4； 减振器拉伸阻力与压缩阻力比选取 5. 0.4g 侧向加速度下，侧倾角≦8°； 车轮跳动：上跳65mm 时,下跳 65mm 3、气囊选型 初步选择青岛四方的空气弹簧总成，每轴采用两个气囊，三轴共 用 6 个气囊。同侧的三个气囊气路串通连接。气囊选用Ф360mm膜式