资料编号：MSX8-7109C
原文：バルブバウンス試験方法（4P）
译文：气门反跳试验方法（4页）
译者：刘艳萍日期：2001 年6月5日
校者：贾日期：2001 年6月18日
技术审核：日期：年月日
出版：日期：年月日
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）
机械2008年第8期总第35卷设计与研究?９? ———————————————— 收稿日期：2008－04－13 基金项目：湖北省武汉市科技攻关重点项目（200710321089） 汽车用空气弹簧垂向弹性特性分析与计算 黄卫平，鲍卫宁 （江汉大学机电与建工学院，湖北武汉 430056） 摘要：空气悬架系统主要由空气弹簧、推力杆、高度控制阀、减振器和横向稳定杆等组成，空气弹簧是空气悬架系统的核心部件，空气弹簧具有理想的弹性特性，载荷越大弹簧刚度越大；空气弹簧自振频率低，通用性较好，能适应不同载荷和工作高度；空气悬架系统由于有良好舒适性在商用汽车上得到广泛应用。空气悬架设计时，合理选择空气弹簧结构型式，确定气囊的工作高度、承载能力，可获得极其柔软的弹簧特性，空气弹簧垂向特性对于整车平顺性匹配有重要影响，本研究通过对空气弹簧弹性理论的分析，讨论了空气弹簧垂向刚度和自振频率的计算方法，旨在寻求空气弹簧与整车匹配的基本。以城市客车设计为例，探讨了空气弹簧载荷确定、空气弹簧型号选择、刚度匹配设计基本方法，并指出空气弹簧设计匹配注意基本问题。研究结果表明，合理匹配空气弹簧刚度，空气悬架可以获得良好综合特性。关键词：空气弹簧；弹性特性；非线性；匹配设计 中图分类号：U463.33+4.2 文献标识码：A 文章编号：1006－0316(200808－0009－03 The elastic characteristic computation of the automobile air spring HUANG Wei-ping，BAO Wei-ning
(School of Electromechanical & Architectural Engineering，Jianghan University，Wuhan 430056，China Abstract ：Introduced the automobile with the air spring structure and the principle of work and the elastic characteristic of air spring, the calculation formulas for stiffness and natural frequency are derived, with the example of the match design of the city bus air suspension system, the analysis and match design is carried out, the suggestion about how to select air spring to match the automobile suspension is also given . Key words：air spring；elasticity characteristic；non-linearity ；suspension design 空气弹簧诞生于上世纪中期，早期主要用于机械设备隔振。1944年，通用和法尔斯通公司首次实现了在客车上的应用；1947年美国的普尔曼车上首次使用了空气弹簧的悬架系统；1951年，美国NEWAY 公司的独立总成成为世界上第一款批量应用的空气悬架系统，因通用性强，结构简单，成本较低而迅速占领北美市场。欧洲则遵循另外一条道路，各自开发适合自己车型的空气悬架系统。由于空气悬架具有良好的性能，使其在汽车悬架中的应用越来越广泛。 目前，国外高级大客车几乎100%使用空气悬架；重型载货车上空气悬架的占有率也达到了85%；大约80%的拖挂车使用空气悬架；空气悬架在轻型 车辆上的应用目前虽然只占市场份额的10%，预测到2008年将达到40%；部分轿车也逐渐装备了空气弹簧悬架。 1 汽车空气悬架结构 空气悬架系统主要由空气弹簧组件、推力杆、高度控制阀、减振器和横向稳定杆等组成，如图1所示。它以空气弹簧为弹性元件，利用空气的可压缩性实现其弹性作用的。通过压缩空气的压力能够随载荷和道路条件变化进行自动调节，不论满载还是空载，整车高度几乎没有变化，可以大大提高乘坐的舒适性。 ?１０?设计与研究机械2008年第8期总第35卷
气门组的构造与拆装（2 课时） 一、教材分析 本教学设计方案选自高等教育出版社孔宪峰主编的《汽车发动机构造与维修》第三章“配气机构的构造与维修”中的“气门组的构造与拆装”。 第三章“配气机构的构造与维修” 是重点章节。气门组是配气机构重要的组成部分，气门组的性能良好与否对发动机的功率、油耗和排气污染等影响很大。 二、学情分析 授课班级为汽车运用及维修专业二年级学生，班里的学生有共同的特点： ①具备了一定的发动机结构的知识； ②掌握了一定的工具正确使用方法； ③实操课兴趣浓厚，理论课程的学习有困难。 三、教学目标 ① 理解气门组的基本知识理论 ② 掌握气门组结构与拆装； ③培养良好的安全和卫生习惯。 四、教学重难点 重点 ① 掌握气门组拆装基本操作过程 难点 ① 气门组拆装基本操作过程中的规范性 五、教学方法 任务驱动法、情景创设法、示范教学法等 六、板书设计 （一）气门组组件的认识 1、气门锁片 2、气门导管 3、气门弹簧 4、油封 5、气门座 6、气门 （二）气门组拆装
七、教学过程 阶段教学内容教师活动 一、配气机构：提问，归纳旧课复习1、作用 （ 3 分钟）2、组成 新课引入故障案例分析创建情境，（3 分钟）早晨发动机起动后排气管提供引导，有冒蓝烟的现象，怠速工作一会导入新课 儿后就不冒蓝烟了，其他一切正 常。 新知学习一、气门组组件知识介绍通过文字，（32 分、气门锁片 1 钟）2、气门导管结合图片， 3、气门弹簧讲解，有效 4、油封组织教学 5、气门座认知过程， 6、气门以有效吸 （一）气门引学生注 作用：密封进排气道意力，注意 类型：进气门课堂学习 排气门效率和课 组成：头部（封闭气道）堂纪律状 杆身（导向及导热作用）况。 气门锥角： 功用：接触良好，密封 45°进、排气门。 30 °进气门 （二）、气门座 功用：密封，散热提问，检查 类型：直接在气缸盖上镗出学生对每 单独制成气门座圈个知识点 （三）、气门导管的掌握情 功用：导向、导热况。 安装时，注意高度！ 伸入深度应适量。锥度可减少气 学生活动教学意 图回答、聆复习旧听，跟着老知识，师的思路为引入回顾旧知新课奠 识定基 础。 思考，分通过案析，回答例的引 入，提 高学生 对课程 的兴趣 认真听讲，增强同做好课堂学们对 笔记。气门组 组件理 解。。 学生思考，促进教回答老师学效果的提问
空气弹簧是一种在柔性密闭橡胶气囊中冲入压缩空气,利用空气的压缩弹性进行工作的非金属弹性元件,它的的振动固有频率较低,且不同载荷下几乎保持不变,是一种隔振性能优良的隔振器。担架支架是伤员运送车辆在行驶途中承载、固定卧姿伤病员担架的主要设备。担架支架的隔振系统设计在很大程度上决定了伤病员在运送途中的乘卧舒适性。性能优异的担架支架隔振系统能有效提高伤员运送车辆的运送能力。空气弹簧是较为合适的可用于担架支架系统的隔振器,它是利用空气的压缩弹性进行工作的非金属弹性元件。作为隔振元件,空气弹簧具有非线性变刚度特性,通过内压的调整,可以得到不同的承载能力;承受轴向载荷和径向载荷,可产生相对较好的缓冲隔振效果;还具有结构简单、安装高度低、更换方便、工作可靠、质量轻、单位质量储能量高等优点。将空气弹簧增加附加气室能显著降低空气弹簧的刚度及固有频率。本文对应用于急救车担架支架装置的空气弹簧隔振器的动态特性进行了理论分析、实验测试、实验建模等方面的研究,为今后进一步研究半主动控制的空气弹簧隔振系统提供了参考依据。本文首先介绍了空气弹簧的研究与发展现状,对空气弹簧的性能和优缺点进行了比较。并对空气弹簧的动力学特性进行研究,推导了空气弹簧动刚度计算公式,分析了其动力学特性的影响因素,建立了带附加气室与不带附加气室空气弹簧的力学模型。其次做了空气弹簧的动力学特性实验,得到如下结论:不带附加气室时,当初始气压、激振振幅增加时,空气弹簧动刚度随之增加;当激振频率增加时,空气弹簧的动刚度随之减小。空气弹簧的固有频率几乎保持不变。而带附加气室空气弹簧在节流孔孔径4-7mm范围内,当孔径增大时,空气弹簧动刚度随之减小;当初始气压、激振频率、激振振幅增加时,空气弹簧动刚度随之增加。在高频(8Hz)左右时,振幅、频率的变化对动刚度的改变已不明显。在低频率时,带附加气室能显著降低空气弹簧的动刚度,而在较高频率时,带附加气室会使空气弹簧的动刚度增加。最后对带附加气室空气弹簧力学模型进行了简化,通过实验数据运用最小二乘法对模型参数进行了识别,并用四个指标对模型拟合精度进行了评价。分析结果表明误差较小,模型能够比较准确的反映出应用空气弹簧隔振器的力学特性。
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
课题3.2 发动机气门组的拆装 【设计理念】以企业需要为引领，以激发学生兴趣为突破点，以师生循环操作为主要方式，实现理实一体。 【课时】1课时 【教材简析】本教材选自机械出版社《汽车构造与拆装（上）》项目三任务二。内容是：气门传动组的拆装。是本专业学生必须掌握的核心内容之一。 【知识连接】 气门组主要包括：气门弹簧、锁片（夹）、气门弹簧座、气门油封、气门等部件。 【学情简析】 本堂课的教授对象是高三学生。他们在高一高二已经积累了一定的实操经验，只要将操作的注意点告知他们并演示一遍操作过程，学生就基本可以掌握操作内容。关键是操作步骤和工具使用的正确和认真的作业态度。 【教学目标】 1.知识目标：掌握气门组的拆装过程及注意事项； 2.能力目标：熟练拆装类作业方法，能对自己的学习过程及结果进行评价 培养学生维修、诊断中的理解及动手能力； 3.情感目标：培养团队合作，但又能主动思考并独立解决问题的能力；养成 在“做中学、做中思”的习惯。
【教学重点】气门传动组拆装要点 【教学难点】工具的正确使用和部件的位置关系。 【重点难点剖析】 主要通过教师分步演示，学生分步模拟的过程来克服重点难点。关键在于，操作步骤和工具使用的正确及认真的作业态度，且必须注意操作要领和注意点。 【教法】应用了任务驱动法、小组训练法、演示教学法和小步子教学法。 【学法】观摩老师操作，互相合作，理论结合实践，学生在做中学。 【教学资源】大众AJR发动机汽缸盖、气门弹簧压紧工具、一字旋具、吸棒、抹布等设备。 【教学组织】 1.将学生分为6小组，小组包括四位成员，其中有一名操作员、一名辅助员、一名考评员和一名记录员。 2.操作员与辅助员根据老师操作过程中讲解内容与要点进行操作，增加两人对过程的印象。 3.老师为记录员提供一份记录表。要求记录每一个操作步骤以及操作过程中的不当或不正确及遗漏的操作过程。 4. 老师为考评员提供一份工单，列出详细步骤及分值，需要为操作人员打分。【课前准备】准备工具、设备和资料，对学生进行分组。
空气弹簧 空气弹簧的基本结构 空气弹簧是一种由橡胶、网线贴合成的曲形胶囊，俗称气胎、波纹气胎、气囊、皮老虎等。胶囊两端部需用两块钢板相连接，形成一个压缩空气室。橡胶与网线本身不提供对负荷的承载力，而是由充入胶囊内的压缩空气来完成。其曲囊数通常为1~3 曲囊，但根据需要也可以设计制造成4 曲或5 曲以上，还可以在一定条件下将两个空气弹簧叠加使用。 空气弹簧按照性能与特点又称为橡胶空气冲程调节器和橡胶空气隔振体。 现有的曲囊式空气弹簧的端部结构，根据联接方式可以分为三大类：一类为固定式法兰联接型，空气弹簧的两端边缘尺寸和曲囊最大外径相等或略小一些，钻若干个孔后用法兰环和端板紧固联接；另一类为活套式法兰联接型，空气弹簧的两端边缘尺寸比曲囊最大外径小得多，无须钻孔，用一个特制的法兰环和一个普通端板紧固联接；第三类为自密封型，不用法兰联接，压入端板，充入压缩空气则自行密封。空气弹簧端部与连接板的法兰密封形式有：LHF 型、JBF 型、GF 型、
HF 型、ZF 型五种结构形式。 参考网址：https://www.doczj.com/doc/f15551833.html, （详见空气弹簧端封形式选择及装配结构） 空气弹簧端封形式选择及总装配结构 1、弹簧高度、承载能力和弹簧刚度的选择： 设计时，可彼此独立地,范围相当广泛地选择弹簧高度，承载能力和弹簧刚度，可获得极其柔软的弹簧特性。 弹簧高度：使用高度控制阀，可根据使用要求适当控制空气弹簧的高度，在簧上载荷变化的情况下保持一定高度。 承载能力：对于相同尺寸的空气弹簧，改变内压，可得到不同的承载能力，承载能力大致与内压成正比。这便达到了同一种空气弹簧可适应多种载荷要求。 弹簧刚度：在设计空气弹簧的刚度时，可以依靠改变弹簧内压而加以选择，刚度与内压大致成正比，因此，可以根据需要将刚度选得很低，对于一个尺寸既定的空气弹簧，刚度是可变的，它随载荷的改变而变化，因而在任何载荷下自振频率几乎不变，所以它能使被支承系统具有几乎不变的性能。 2、固有的振动频率较低 空气弹簧与附加空气室相连，可是空气弹簧装置的固有振动频率降低到0.5∽ 3Hz。在任何载荷的作用下，空气弹簧都可以保持较低而近乎相等的振动频率。 3、能隔绝高频振动及隔音效果好 空气弹簧是由空气和橡胶构成的，内部摩擦小，不会因弹簧本身的固有振动而影响隔离高频振动的能力。此外，空气弹簧没有金属间的接触，因此能隔音，防音效果也很好。
空气弹簧刚度计算 1． 载荷与气压关系式： )A p (p P a -= ----(1) 式中： P 载荷 p 气囊内绝对气压 A 气囊有效承压面积 a p 标准大气压，其值与运算单位有关： 采用N 、mm 时，a p ＝0.0981≈0.1N/mm 2 采用kgf 、cm 时，a p ＝1 kgf/cm 2 采用1b 、in 时，a p ＝14.223 lb/in 2(psi) 2． 气压与容积变化关系式―――气体状态方程式 m )V V (p p 00= 式中： p 任一位置气囊内气体的绝对气压 V 任一位置气囊内气体容积 0p 静平衡位置气囊内气体的绝对气压 0V 静平衡位置气囊内气体容积 m 多变指数，静态即等温过程 m =1; 动态即绝热过程 m =1.4; 一般状态，可取 m =1.33。 3． 刚度：弹性特性为弱非线性，取其导数，即 dx dP K = 式中： K 任一位置的刚度 P 载荷 x 气囊变形量即行程 即： dx )A]p d[(p K a -= dx )A]p V V d[(p a m m 00-= dx dV V V Amp dx dA )p V V (p 1m m 00a m m 00?--=+ ----(2)
当气囊处在平衡位置时， V =0V ， p =0p , dx dV =-A , 即： 020a 00V A mp dx dA )p (p K +-= ----(3) 在平衡位置时之偏频： 0a 000)V p (p mgA p dx dA A g 2π1n -+?= (Hz) ----(4) 式中：dx dA 称为有效面积变化率； g 重力加速度。 可见，降低dx dA 、增大0V ，可降低0n ，提高平顺性。 P.S.有时采用相对气压p 1来运算更为方便: p 1 =p -a p ----(5) 代入式(1)即P = p 1 A 或：0p = a 10p p + 代入式(3) 即：02a 10100V A )p m(p dx dA p K ++= ----(6) 0 10a 100V mgA p p p dx dA A g 2π1n ?++?= (Hz) ----(7) 又∵2 D 4πA = D 为有效直径， ∴ dx dD 2πD dx dA ?= 代入式(6) 0 2 a 10100V A )p m(p dx dD 2πDp K ++?= ----(8) 式中： dx dD 称为有效直径变化率。 dx dD 或dx dA 由空气弹簧制造商提供数据或曲线， 对囊式空气弹簧，一般dx dD =0.2--0.3， 对膜式空气弹簧，一般dx dD =0--0.2， 甚至有dx dD =-0.1，取决于活塞形状。
气门组的构造与拆装（2课时） 一、教材分析 本教学设计方案选自高等教育出版社孔宪峰主编的《汽车发动机构造与维修》第三章“配气机构的构造与维修”中的“气门组的构造与拆装”。 第三章“配气机构的构造与维修”是重点章节。气门组是配气机构重要的组成部分，气门组的性能良好与否对发动机的功率、油耗和排气污染等影响很大。 二、学情分析 授课班级为汽车运用及维修专业二年级学生，班里的学生有共同的特点： ①具备了一定的发动机结构的知识； ②掌握了一定的工具正确使用方法； ③实操课兴趣浓厚，理论课程的学习有困难。 三、教学目标 ①理解气门组的基本知识理论 ②掌握气门组结构与拆装； ③培养良好的安全和卫生习惯。 四、教学重难点 重点 ①掌握气门组拆装基本操作过程 难点 ①气门组拆装基本操作过程中的规范性 五、教学方法 任务驱动法、情景创设法、示范教学法等 六、板书设计 （一）气门组组件的认识 1、气门锁片 2、气门导管 3、气门弹簧 4、油封 5、气门座 6、气门 （二）气门组拆装
七、教学过程 阶段教学内容教师活动学生活动教学意 图 旧课复习（3分钟）一、配气机构： 1、作用 2、组成 提问，归纳回答、聆 听，跟着老 师的思路 回顾旧知 识 复习旧 知识， 为引入 新课奠 定基 础。 新课引入（3分钟）故障案例分析 早晨发动机起动后排气管 有冒蓝烟的现象，怠速工作一会 儿后就不冒蓝烟了，其他一切正 常。 创建情境， 提供引导， 导入新课 思考，分 析，回答 通过案 例的引 入，提 高学生 对课程 的兴趣 新知学习（32分钟）一、气门组组件知识介绍 1、气门锁片 2、气门导管 3、气门弹簧 4、油封 5、气门座 6、气门 （一）气门 作用：密封进排气道 类型：进气门 排气门 组成：头部（封闭气道） 杆身（导向及导热作用） 气门锥角： 功用：接触良好，密封 45°进、排气门。 30°进气门 （二）、气门座 功用：密封，散热 类型：直接在气缸盖上镗出 单独制成气门座圈 （三）、气门导管 功用：导向、导热 安装时，注意高度！ 伸入深度应适量。锥度可减少气 通过文字， 结合图片， 讲解，有效 组织教学 认知过程， 以有效吸 引学生注 意力，注意 课堂学习 效率和课 堂纪律状 况。 提问，检查 学生对每 个知识点 的掌握情 况。 认真听讲， 做好课堂 笔记。 。 学生思考， 回答老师 的提问 增强同 学们对 气门组 组件理 解。 促进教 学效果
空气弹簧动力学特性分析 担架支架是伤员运送车辆在行驶途中承载、固定卧姿伤病员 担架的主要设备。担架支架的隔振系统设计在很大程度上决定了 伤病员在运送途中的乘卧舒适性。性能优异的担架支架隔振系统 能有效提高伤员运送车辆的运送能力。空气弹簧是较为合适的可 用于担架支架系统的隔振器,它是利用空气的压缩弹性进行工作的非金属弹性元件。作为隔振元件,空气弹簧具有非线性变刚度特性,通过内压的调整,可以得到不同的承载能力;承受轴向载荷和径向 载荷,可产生相对较好的缓冲隔振效果;还具有结构简单、安装高 度低、更换方便、工作可靠、质量轻、单位质量储能量高等优 点。将空气弹簧增加附加气室能显著降低空气弹簧的刚度及固有 频率。本文对应用于急救车担架支架装置的空气弹簧隔振器的动 态特性进行了理论分析、实验测试、实验建模等方面的研究,为今后进一步研究半主动控制的空气弹簧隔振系统提供了参考依据。 本文首先介绍了空气弹簧的研究与发展现状,对空气弹簧的性能和优缺点进行了比较。并对空气弹簧的动力学特性进行研究,推导了空气弹簧动刚度计算公式,分析了其动力学特性的影响因素, 建立了带附加气室与不带附加气室空气弹簧的力学模型。 其次做了空气弹簧的动力学特性实验,得到如下结论:不带附 加气室时,当初始气压、激振振幅增加时,空气弹簧动刚度随之增加;当激振频率增加时,空气弹簧的动刚度随之减小。空气弹簧的
固有频率几乎保持不变。而带附加气室空气弹簧在节流孔孔径4-7mm范围内,当孔径增大时,空气弹簧动刚度随之减小;当初始气压、激振频率、激振振幅增加时,空气弹簧动刚度随之增加。在高频(8Hz)左右时,振幅、频率的变化对动刚度的改变已不明显。在低频率时,带附加气室能显著降低空气弹簧的动刚度,而在较高频率时,带附加气室会使空气弹簧的动刚度增加。 最后对带附加气室空气弹簧力学模型进行了简化,通过实验数据运用最小二乘法对模型参数进行了识别,并用四个指标对模型拟合精度进行了评价。分析结果表明误差较小,模型能够比较准确的反映出应用空气弹簧隔振器的力学特性。
空气弹簧 橡胶空气弹簧的基本结构 橡胶空气弹簧是一种由橡胶、网线贴合成的曲形胶囊，俗称气胎、波纹气胎、气囊、皮老虎等。胶囊两端部需用两块钢板相连接，形成一个压缩空气室。橡胶与网线本身不提供对负荷的承载力，而是由充入胶囊内的压缩空气来完成。其曲囊数通常为1~3 曲囊，但根据需要也可以设计制造成 4 曲或 5 曲以上，还可以在一定条件下将两个空气弹簧叠加使用。 橡胶空气弹簧按照性能与特点又称为：橡胶空气冲程调节器，橡胶空气隔振体，两个产品名称。 现有的曲囊式橡胶空气弹簧的端部结构，根据联接方式可以分为三大类：一类为固定式法兰联接型，空气弹簧的两端边缘尺寸和曲囊最大外径相等或略小一些，钻若干个孔后用法兰环和端板紧固联接；另一类为活套式法兰联接型，空气弹簧的两端边缘尺寸比曲囊最大外径小得多，
无须钻孔，用一个特制的法兰环和一个普通端板紧固联接；第三类为自密封型，不用法兰联接，压入端板，充入压缩空气则自行密封。 橡胶空气弹簧端部与连接板的法兰密封形式有：LHF型、JBF型、GF型、HF型、ZF型五种结构形式。 （详见橡胶空气弹簧端封形式选择及装配结构） 橡胶空气弹簧端封形式选择及总装配结构 1、 弹簧高度、承载能力和弹簧刚度的选择： 设计时，可彼此独立地,范围相当广泛地选择弹簧高度，承载能力和弹簧刚度，可获得极其柔软的弹簧特性。 弹簧高度：使用高度控制阀，可根据使用要求适当控制空气弹簧的高度，在簧上载荷变化的情况下保持一定高度。 承载能力：对于相同尺寸的橡胶空气弹簧，改变内压，可得到不同的承载能力，承载能力大致与内压成正比。这便达到了同一种橡胶空气弹簧可适应多种载荷要求。 弹簧刚度：在设计橡胶空气弹簧的刚度时，可以依靠改变弹簧内压而加以选择，刚度与内压大致成正比，因此，可以根据需要将刚度选得很低，对于一个尺寸既定的橡胶空气弹簧，刚度是可变的，它随载荷的改变而变化，因而在任何载荷下自振频率几乎不变，所以它能使被支承系统具有几乎不变的性能。 2、 固有的振动频率较低 橡胶空气弹簧与附加空气室相连，可是橡胶空气弹簧装置的固有振动频率降低到0.5∽3Hz。在任何载荷的作用下，橡胶空气弹簧都可以保持较低而近乎相等的振动频
空气弹簧元件计算 1、空气悬架工作原理及使用特点： 空气悬架的工作原理： 如图所示发动机带动压气机1把压缩空气经过油水分离器10和调压阀9充入储气筒8中。调压阀可保持储气筒内空气的压力。需要时，压缩空气可以从储气筒出来，流入固定于车身上的高度控制阀3内。高度控制阀上有通气源的充气阀和通大气的放气阀，他们由控制连杆控制。当载荷增加时，车架下沉，控制连杆打开充气阀，压缩空气流入弹簧气囊，车身升高，至充气阀关闭。卸载时，车身上升，此时放气阀打开，气囊内空气排出，车身高度恢复。储气罐6与其它空气弹簧相通，保持相连通弹簧有相同压力。 使用特点： 空气悬架通过对气囊充气放气可以实现车身高度的变换。在坏路面上可以升起车身提高通过性，在平坦路面上可以降低车身获得低质心高度和较高稳定性及小的空气阻力。 采用空气弹簧可以在客车左右簧载质量不均匀时，通过高度控制阀保持整车车身水平。在汽车高速行驶时其车身侧倾角明显减小。同时其对路面的破坏度也很小。 空气弹簧特点： 空气弹簧有比较理想的非线性弹性特性。
如图所示空气弹簧在中间载荷下的静挠度大于钢板弹簧，使得其此时有较低的振动频率，从而提高了汽车的行使平顺性。通过合理的设计可以充分利用这种非线性特性。 空气弹簧还有噪声小，寿命长的优点，也有制造复杂，要求严格，成本高的缺点。2、空气弹簧的选择和布置： 为获得较大的车身侧倾角刚度，将空气弹簧布置于车架外侧。空气弹簧的横向空间占据相对较大，为防止限制转向轮转角和转向轮与其摩擦将其布置于主销所在位置内侧。 由于大客车后轴载荷很大，所以我在这里选用囊式的空气弹簧，由于囊式弹簧的刚
度较大，最好解决这方面的问题，有一个办法比较好，就是后轴采用两个c型梁支撑4个空气弹簧，可以有效的减低空气弹簧的刚度，并且，四个空气弹簧可以增加负荷，提高客车的性能。将空气弹簧安装在车架两端延伸出来的四个支梁上，将c型梁安装在车桥上，然后通过导向机构将悬架，车桥和车架联系起来，构成以个整体。所以可以选用囊式空气弹簧。 3、高度控制阀： 如图所示选用无阻尼高度控制阀 中立位置：如图所示，在此位置进气口空气不能进入空气弹簧，而且空气弹簧内的气体也无法从排气口排出，达到平衡状态。 充气位置：此时由于控制连杆的控制使得8向下运动从而使凸轮把活塞顶起，顶开气阀4，高压气体通过进气口从而流入空气弹簧，使压力升高，将车身抬高到原来高度后高度控制阀恢复中立位置。 排气位置：此时控制杆向上运动使凸轮带动活塞向下，气阀4封死，空气弹簧内的气体通过活塞中间孔道从排气口流出。气囊压力降低，车身下降，最后恢复到原来高度。 4、空气弹簧的计算： 设计以1R12—092型空气弹簧为本悬架选择的空气弹簧，根据此空气弹簧的动态特性表我们可以求出这个空气弹簧的设计高度，压力，弹簧比率，要求的空气弹簧压缩和伸长量，以及最大高度和最小高度限制。
《气门组的拆装》教案 授课教师：伍国平授课课型：《发动机构造与维修》—实训课 授课班级：19汽修 1 班授课地点和时间：发动机拆装车间 课题气门组的拆装 教学目的与要求1、了解发动机气门组的组成及工作原理 2、掌握发动机气门组的拆装流程 教学重点发动机气门组的拆装流程教学难点发动机气门组的拆装流程 课时45分钟教具准备发动机或缸盖各 4 个，常用拆装工具四套，气门拆装工具四套，润滑油，布块等 教学方法直观教学法、现场教学法、巡回指导教学法、分组练习法 教学过程 组织教学 1、考勤：师生问好，清点上课人数； 2、安全：检查着装，强调设备和人身安全； 3、设备：检查设备、工具，作好上课准备。 复习回顾 1、配气机构的功用？ 按照发动机每一气缸内所进行的工作循环或发火次序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机）得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。 2、配气机构的组成？（如图1） 气门组包括气门、气门导管、气门座、弹簧座、气门弹簧、锁片等零件。 气门传动组一般由摇臂、摇臂轴、推杆、挺柱、凸轮轴和正时齿轮组成（桑塔纳2000AJR 或捷达5V 发动机没有摇臂、摇臂轴和推杆）。 桑塔纳2000AJR 或捷达5V 发动机上采用的气门顶置凸轮轴上置式配气机构，它取消了凸轮支座和摇臂等零件，凸轮轴，直接装在由缸盖上平面和五个轴承孔合成的
轴承孔内。 图1 桑塔纳2000AJR 或捷达5V 发动机的配气机构 任务引入、分析讨论 1、如何拆装气门组？（引出今天要完成的实训项目） 2、观察气门组的结构及工作原理。（教师演示，学生观看认识） 现场讲解、示范操作： 一、操作前准备工作 1、学生将工位卫生清理干净，准备好所需的工具、物品等。 2、检查拆装台架完整情况、是否安全固定。 提示：培养良好的工作习惯，做好事前准备，有利于安全操作和提高工作效率。 二、气门组的拆卸 1、将气缸盖总成平放在工作台上。 2、取出各缸的液压挺柱。 提示：◆拆卸时将液压挺柱做上标记，液压挺柱不可互换。 3、用气门弹簧拆装钳将气门弹簧座压下，取出气门锁片和气门弹簧。 4、取出各缸的进、排气门。 提示：◆拆卸时将气门必须做上标记，气门不可互换。 5、用气门油封钳取出气门油封。（选做） 6、用专用工具取出气门导管。（选做） 三、气门组的安装 1、安装气门导管（选做）
空气弹簧刚度计算公式 1． 载荷与气压关系式： )A p (p P a -= ----(1) 式中： P 载荷 p 气囊内绝对气压 A 气囊有效承压面积 a p 标准大气压，其值与运算单位有关： 采用N 、mm 时，a p ＝0.0981≈0.1N/mm 2 采用kgf 、cm 时，a p ＝1 kgf/cm 2 采用1b 、in 时，a p ＝14.223 lb/in 2(psi) 2． 气压与容积变化关系式―――气体状态方程式 m )V V (p p 00= 式中： p 任一位置气囊内气体的绝对气压 V 任一位置气囊内气体容积 0p 静平衡位置气囊内气体的绝对气压 0V 静平衡位置气囊内气体容积 m 多变指数，静态即等温过程 m =1; 动态即绝热过程 m =1.4; 一般状态，可取 m =1.33。 3． 刚度：弹性特性为弱非线性，取其导数，即 dx dP K = 式中： K 任一位置的刚度 P 载荷 x 气囊变形量即行程 即： dx )A]p d[(p K a -= dx )A]p V V d[(p a m m 00-= dx dV V V Amp dx dA )p V V (p 1m m 00a m m 00?--=+ ----(2)
当气囊处在平衡位置时， V =0V ， p =0p , dx dV =-A , 即： 020a 00V A mp dx dA )p (p K +-= ----(3) 在平衡位置时之偏频： 0a 000)V p (p mgA p dx dA A g 2π1n -+?= (Hz) ----(4) 式中：dx dA 称为有效面积变化率； g 重力加速度。 可见，降低dx dA 、增大0V ，可降低0n ，提高平顺性。 P.S.有时采用相对气压p 1来运算更为方便: p 1 =p -a p ----(5) 代入式(1)即P = p 1 A 或：0p = a 10p p + 代入式(3) 即：02a 10100V A )p m(p dx dA p K ++= ----(6) 0 10a 100V mgA p p p dx dA A g 2π1n ?++?= (Hz) ----(7) 又∵2 D 4πA = D 为有效直径， ∴ dx dD 2πD dx dA ?= 代入式(6) 0 2 a 10100V A )p m(p dx dD 2πDp K ++?= ----(8) 式中： dx dD 称为有效直径变化率。 dx dD 或dx dA 由空气弹簧制造商提供数据或曲线， 对囊式空气弹簧，一般dx dD =0.2--0.3， 对膜式空气弹簧，一般dx dD =0--0.2， 甚至有dx dD =-0.1，取决于活塞形状。
实训气门组拆装（4课时） 一、实训目标： 1. 知识目标： （1）知道发动机气门组的作用。（2）知道发动机气门组的结构。 2. 技能目标： （1）学会气门组正确的拆装方法。（2）学会使用气门拆装钳。 3. 情感目标： （1）严格按照职业操作规范及要求进行实操，养成严谨、负责的职业行为习惯。注重组员间的合作与协助，感悟团队合作的意义，养成良好的预习、倾听、发言、思考、质疑等习惯； （2）遵守实训室安全守则和纪律要求。认真执行实训7S管理标准：安全、整理、整顿、清洁、清扫、素养、节约； 二、实训设备：气缸盖气门拆装钳磁性螺栓刀抹末、机油壶 四、实训方法：讲授---演示----观摩---分组操作---小结 五、实训过程： （一）组织实训：1、学生穿好工作服，带好学习用品。 2、按A、B班列队从班级带到实训室 3、A、B班实训指导教师带入各自实训室 （二）实训内容： 实训安全教育： 1、学生要在指定的设备上进行操作，其它一切设备、工具未经同意不准擅自动用。 2、进入实训室必须穿戴好学校规定的工作服。 3、不准在实训室内追逐、
打闹、大声喧哗。 【理论预习】 一、通过阅读教材，完成以下试题。 1、看图写出气门组的结构名称？ 2、试述配气机构的工作原理？ 配气机构是进、排气管道的控制机构，它按照气缸的工作顺序和工作过程的要求，准时地开闭进、排气门、向气缸供给可燃混合气并及时排出废气。另外，当进、排气门关闭时，保证气缸密封。 二、完成“气门组拆装”任务预习表
【技能探究】 任务一：观看老师操作，听老师讲解操作注意事项，学习气门组拆装作业。 任务二：通过分组练习，能够按照规范的操作流程表进行气门组拆装作业。 分组练习安排： １. 分4组进行“小组合作”练习，每组分工明确，设有操作员1名，工具员1名，零件员1名，计时员1，指导员1名； ２. 根据实训操作流程表、角色变换循环操作进行实训任务训练。 练习要求： 1. 操作员负责任务的实施；工具员负责传递和接收所需的拆装工具；零件员负责零件的传递和接收；指导员负责对操作员进行指导、监督，根据实训操作流程、角色变换、小组合作、互帮互学循环操作进行实训任务训练； 2. 气门组拆装操作时间：15分钟，超过15分钟停止操作； 3. 本次任务的7S要求：拆装工具、拆卸零件整齐摆放，注意清洁，在实施任务时注意安全、规范操作，严禁损坏工具和零件。 任务三：通过老师巡回指导，找出和解决同学们在操作过程中存在的问题。 【点评总结】 1、7S”管理员点评： 2、学科班长点评。 3、老师总结。 4、当堂评价：根据实训表现和成绩，评出优秀小组、优秀个人， 进行表扬加分。 【作业布置】
授课题目4 实训：气门组的拆装审批 签字 月日 授课 时数 2 教具气缸盖总成，气门弹簧拆装钳授课授课 班级时间 教学 1、了解发动机气门组的组成 目标 2、掌握发动机气门组的拆装步骤 教学重点难点重点：了解气门组的组成及装配关系 难点：发动机气门组的拆装步骤及要点 教学内容、方法及过程附记 教案
组织教学实训室上课安全注意事项提示5分钟 教师向全体学 生讲授任务复习导入作为一名汽车修理工，要会按照维修手册要 求，对汽车的每一部分进行拆解、检测和维修，恢复其技 术状态，如何拆解气门组呢？ 气门组的拆装 一、操作前准备工作 1、学生将工位卫生清理干净，准备好所需的工具、物 教师讲授气门 品等。组的拆装步骤 和注意事项 2、检查拆装台架完整情况、是否固定安全。 二、气门组的拆卸 1、将气缸盖总成平铺在工作台上。 35分钟 2、取出各缸的液压挺柱。 提示：拆卸时将液压挺柱做上标记，液压挺柱不可互换。巡回指导学生 的分组实习情 3、用气门弹簧拆装钳将气门弹簧座压下，取出气门弹况、安全操作 情况和指导学 簧锁片和气门弹簧。生的任务完成 情况 4、取出各缸的进、排气门。 提示：拆卸时将气门必须做上标记，气门不可互换。 5、用气门油封钳取出气门油封。 6、用专用工具取出气门导管。
三、气门组的安装 35分钟1、安装气门导管。 将气门导管涂上机油后用专用工具从凸轮轴端压入气 缸盖到规定位置。 提示：安装气门导管前应检查座孔和导管是否合格。 导管安装为过盈配合，最好用专用工具压入。 2、安装气门油封 将气门油封图上机油用专用工具安入。 提示：检查气门油封规格是否符合要求。 3、安装气门 在气门杆上涂上机油装入气门。 提示：（1）、检查气门是否符合规格要求。 （2）、区分进排气门，不要装错。 （3）、如若使用原车旧气门，应注意各缸气门不 可互换。 4、装入气门弹簧 提示：（1）安装前检查气门弹簧高度是否符合要求。 （2）检查气门弹簧是否变形、裂纹和折断等损坏 情况。 5、安装弹簧锁片
江苏省盐城技师学院 教案首页 编号:YJQD-0507-07 版本:B/O 流水号: 编制: 审核: 批准: 课题: 任务气门组的拆装 教学目的、要求:1、了解发动机气门组的组成 2、掌握发动机气门组的拆装步骤 教学重点、难点:掌握发动机气门组的拆装步骤。 授课方法:讲解、示范、多媒体课件、视屏文件 教学参考及教具(含电教设备 :发动机拆装台架 授课执行情况及分析: 板书设计或授课提纲:
任务气门组的拆装 Ⅰ入门指导 一、组织教学 1、组织学生进入实习教室,检查学生的出勤情况,工作服穿戴,校牌配带情况。 2、对学生进行实习文明安全教育。 3、复习提问 二、相关知识 配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程,定时开起和关闭进气门和排气门, 使可燃混合气或空气进入气缸,并使废气从气缸内排出。 气门组包括气门、气门导管、气门座、弹簧座、气门弹簧、锁片等零件。 气门传动组一般由摇臂、摇臂轴、推杆、挺柱、凸轮轴和正时齿轮组成(桑塔纳 2000AJR 发动机没有摇臂、摇臂轴和推杆。
气门组及气门传动组 1-凸轮轴 2-半圆键 3-凸轮轴油封 4-凸轮轴正时齿轮 5-挺柱体 6-气门锁片 7-上气门弹簧座 8-气门弹簧 9-气门油封 10-气门导管 11-进气门座 12-排气门座 13-进气门 14-排气门 15-张紧轮 16-水泵齿形带轮 17-正时齿形带 18-曲轴正时齿形带轮 桑塔纳轿车发动机上采用的气门顶置凸轮轴上置式配气机构,与同类上置凸轮轴式配气机构相比有较大不同。它取消了凸轮支座和摇臂等零件,凸轮轴,直接装在由缸盖上平面和五个轴承孔合成的轴承孔内。 Ⅱ示范指导 实习步骤 一、操作前准备工作