空气悬架的设计实例32页PPT
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空气悬架气囊设计
一台车的悬架组成并不是想象中的那么简单,除了大家知道的弹簧和避震器以外还需要一堆零件配合,简单理解就是当车辆遇到颠簸时弹簧可以缓解车辆颠簸,而空气悬架与普通车型的悬挂差别就在于支撑车辆和缓解车辆颠簸的介质发生了变化,空气悬架采用的是气囊作为缓解颠簸的介质,并非是弹簧,将气囊打到一定的气压来起到支撑车辆的作用。
既然需要打气就必须要有其它零件来辅助,空气悬架会配有高压气瓶,压缩机等,起到支撑性的气囊一般都是橡胶材质,不过这种橡胶都是经过硫化处理,来提升耐久度,所以说空气悬架并非是空气悬架,像避震器这些依然还存在,严谨的讲应该叫做空气弹簧。
空气悬架因为利用了空气的可压缩性,气囊的变形性相比钢板更加快速、优良,能为车辆带来良好的减震效果,除了可以大大提升驾乘舒适性外,在运输危险品或高附加值货物时更能大幅减少因颠簸造成的货损。
空气悬架的设计空气悬架多应用于各类大型客车和无轨电车上,在高级轿车、长途运输重型载货汽车和挂车上也有所采用。
其弹性元件是由夹有帘线的橡胶囊或膜和冲入其内腔的压缩空气所组成。
这种悬架除弹性元件、减振器和导向机构外,一般还装有车身高度调节装置。
由于空气弹簧可以设计得比较柔软,因而空气悬架可以得到较低得固有振动频率,同时空气弹簧的变刚度特性使得这一频率在较大的载荷变化范围内保持不变,从而提高了汽车的行驶平顺性。
空气悬架的另一个优点在于通过调节车身高度使大客车的地板高度和载货汽车的货箱高度随载荷的变化基本保持不变。
此外,空气悬架还具有空气弹簧寿命长、质量小以及噪声低等一些优点。
空气悬架的不足之处在于:结构复杂,与传统的钢制弹性元件相比,需要增加压气机、车身高度调节器以及气阀等零部件;价格昂贵;空气弹簧尺寸较大,不便于布置;需要专门的导向机构传递侧向力、纵向力及制动、驱动力矩。
正是由于这些原因,普通轿车上很少采用空气悬架。
戴姆勒—奔驰公司仅在其最高档的600系列轿车上才装有空气悬架。
按照结构特点,空气弹簧可以分为囊式和膜式两大类。
囊式空气弹簧结构相对简单,制造方便,但刚度较高,因而常用于大型客车、无轨电车和载货汽车,并且常配有辅助气室以降低弹簧刚度。
膜式空气弹簧刚度小,适合于用作轿车悬架,但同等空气压力和尺寸下其承载能力小,并且动刚度会增大。
图4-17如图4—17所示,当在充满气体的空气弹簧上作用外力P 后,会引起弹簧的微小变形df ,相应的气体容积变化量为dV 。
由于囊壁变形所做的功与外力所作的功相比可以忽略,因而外力作的功Pdf 等于气体受压作的功dV p p a )(-dV p p Pdf a )(-= (4-39)式中p ——弹簧内空气的绝对压强;a p ——大气压强。
k ——气体常数,当汽车载荷缓慢变化时,弹簧内空气状态的变化接近于等温过程,可取k =1;当汽车在行驶过程振动时,弹簧内空气状态的变化接近于绝热过程,可取k =1.4;实际计算时,通常取k =1.2~1.4。