空气弹簧悬架与钢板弹簧悬架比

悬架主要参数的确定悬架结构形式的选择汽车的悬架主要有独⽴悬架和⾮独⽴悬架，独⽴悬架的结构特点是，左右车轮通过各⾃的悬架与车架连接；⾮独⽴悬架的结构特点是，左右车轮⽤⼀根整体轴连接，再经过悬架与车架连接。

独⽴悬架与⾮独⽴悬架的优缺点对照见表1：表1 独⽴悬架与⾮独⽴悬架的优缺点对照所以前后轴都⽤⾮独⽴悬架。

从表格中可以看出可以可以⽅便维修，制造成本也低。

⽬前在客车上普遍应⽤的是空⽓弹簧做弹性元件的悬架。

悬架是连接车⾝和车轮之间⼀切传⼒装置的总称，主要由空⽓弹簧，减振器和导向机构三部分组成。

弹性元件⽤来传递垂直⼒，并和轮胎⼀起缓和路⾯不平引起的冲击和振动，减振器将振动迅速衰减。

导向机构⽤来确定车轮相对于车架或车⾝的运动，传递除垂直⼒以外的各种⼒矩和⼒。

空⽓弹簧与机械弹簧悬架的⽬的是⼀样的，都是为了保护车辆不受振动和路⾯冲击振动的影响。

但是，机械弹簧悬架也可能加强振动，因为⼀些⼩的来⾃路⾯的跳动都可能引起共振。

⽽空⽓弹簧消除振动的性能从⽽提⾼车辆的⾏驶平顺性-乘坐柔软性和舒适性是机械弹簧悬架系统所⽆法⽐拟的。

机械弹簧悬架的吸振相差太⼤，在俯仰摆动时，机械弹簧悬架的减振效果更差，只有空⽓弹簧悬架的25%。

空⽓悬架在客车的应⽤上具有许多优点，⽐如空⽓弹簧可以设计的⽐较柔软，可以得到较低的固有振动频率，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随载荷的变化基本保持不变。

空⽓弹簧的优点1.性能优点：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的固有振动频率，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，质量⼩以及噪⾳低等⼀些优点。

刘业刚·橡胶空气弹簧隔振设计及性能分析2021年 第47卷·53·作者简介：刘业刚（1987-），男，硕士，中级工程师，主要从事汽车非轮胎橡胶制品的研究开发工作。

收稿日期：2021-03-02橡胶空气弹簧是橡胶和帘线制成的弯曲气囊。

胶囊的双侧可以用两块钢板连起来，形成封闭，构成压缩空气室。

橡胶和帘线自身没有承重能力，通过填充在胶囊中的压缩空气进行支承。

它是依靠改变其中的压缩空气的压力来获得所需的刚性。

目前，对于橡胶空气弹簧的运用在中国已经十分成熟，尤其是在高精度仪器和工业设备以及车辆等方面的运用。

1　橡胶空气弹簧的工作原理橡胶空气弹簧是一种气压振动隔离仪。

在实现作用时间间隔内，位移变化不随环境载荷的添加而变动，即具备零压缩的特征。

橡胶空气弹簧作用时，里面充满高压气体(内部压力小于0.7 MPa)，出现一系列高压下形成的气体柱。

负载能力增大，从而使弹簧的缩短，内部的体积缩小，弹簧的刚性增大，里面的气体柱的有效承载面积增加。

当负载能力降低时，弹簧的长度会增大，内部空腔的体积会增加，弹簧的刚度将减弱，气柱在腔室中的有效承载面积将减小，弹簧的承重载荷能力将降低。

在空气弹簧的有效冲击下，空腔的高度，空腔的体积和空气弹簧的承载强度将正常而灵活的传递。

这是一种十分方便的隔振器[1]。

2　橡胶空气弹簧的设计与应用2.1　橡胶空气弹簧的设计（1）空气弹簧张力的大小多数取决于内部结构的形状和材料的不同。

在选择不同成分的橡胶时，我们橡胶空气弹簧隔振设计及性能分析刘业刚(青岛科技大学 高分子科学与工程学院，山东 青岛 266042)摘要：橡胶空气弹簧是气囊减振器,随着各种精密仪器的广泛应用，这些精密仪器的使用对外界环境的要求也越来越高。

在隔振方面，用橡胶空气弹簧进行隔振，减少了外界环境对各种精密仪器的影响。

本文具体剖析了橡胶空气弹簧的隔振设计和隔振性能，表明橡胶空气弹簧在一些高精度仪器、工业设备以及车辆上的一些隔振设计是合理可行的。

油耗分析油耗分析及节油趋势⼀、发动机的保养和调整车辆的油耗是以百公⾥油耗（L/100km ）来表⽰。

其计算公式为： Q=km N g F re 100/3672??η从上述公式可以看出。

汽车的油耗和汽车⾏驶时受到的阻⼒F 、发动机的有效油耗e g 、机械效率r η有关。

发动机的有效油耗e g ⼀⽅⾯取决于发动机的种类、设计、制造⼯艺，⽽另⼀⽅⾯与汽车⾏驶时的发动机的负荷率有关。

发动机的有效油耗越低，百公⾥的油耗就越低，反之，百公⾥油耗就越⼤。

所以应千⽅百计的降低发动机的有效油耗，使发动机的负荷率趋向合理，提⾼机械效率，百公⾥油耗就会下降。

通过保养和调整会提⾼发动机机械效率，降低有效油耗。

保养发动机的关键部位是“三滤”，所以应绝对保证“三滤”的清洁。

空⽓滤清器、柴油滤清器、机油滤清器应经常保持较⾼的滤清能⼒和较低的通过阻⼒。

其中空⽓滤清器的滤清能⼒是否正常，对油量的消耗尤为重要。

根据使⽤经验，空⽓滤清器部分堵塞时，油耗将增加5%~10%。

另外应经常检查曲轴箱通风情况。

保证曲轴箱内压⼒正常，并随时将曲轴箱内的废⽓排出，以免⽓缸窜⽓，稀释润滑油，⽽使发动机油耗增加。

⼆、正确选择油料柴油机可燃⽤各种牌号轻柴油，由于季节、⽓候不同，应选择不同牌号的轻柴油。

如果油品牌号选择有误，容易造成结蜡，堵塞油管、滤清器，油品⽩⽩地浪费，油耗⾃然上升。

油品选择有误，如夏天燃⽤冬季⽤油，将造成能源浪费、运输成本上升、经济性下降。

润滑油也应选择正确，它将决定着发动机起动和暖机⼯作时间的长短，并对发动机功率、汽车的动⼒性及油耗都有影响，更主要是影响发动机的寿命。

三、汽车底盘的调整和保养汽车底盘的调整和保养会影响到汽车发动机的性能和汽车的⾏驶阻⼒。

如通过调整使汽车的前轮定位正确，制动⿎和摩擦⽚间隙、轮胎⽓压正常，各相对运动零件滑摩表⾯光洁、间隙恰当并有充分润滑，底盘的⾏驶阻⼒⼩。

汽车底盘的技术状况对油耗的影响较⼤。

发动机的动⼒经底盘各部机件都要消耗⼀定的功率，如底盘技术状况不佳，必然导致底盘消耗功率的增加；⽽技术状况好的底盘，由于摩擦损失⼩，消耗功率少，发动机油耗相对降低，效率⾼。

第三节 悬架主要参数的确定一、悬架静挠度c f悬架静挠度c f ，是指汽车满载静止时悬架上的载荷Fw 与此时悬架刚度c 之比，即c f =Fw ／c 。

汽车前、后悬架与其簧上质量组成的振动系统的固有频率，是影响汽车行驶平顺性的主要参数之一。

因现代汽车的质量分配系数ε近似等于1，于是汽车前、后轴上方车身两点的振动不存在联系。

因此，汽车前、后部分的车身的固有频率n1和n2(亦称偏频)可用下式表示式中，c1、c2为前、后悬架的刚度(N ／cm)；m1、m2为前、后悬架的簧上质量(kg)。

当采用弹性特性为线性变化的悬架时，前、后悬架的静挠度可用下式表示 111c g m f c = 222c g m f c =式中，g 为重力加速度(g=981cm ／s 2)。

将1c f 、 2c f 代入式(6—1)得到分析上式可知：悬架的静挠度c f 直接影响车身振动的偏频n 。

因此，欲保证汽车有良好的行驶平顺性，必须正确选取悬架的静挠度。

在选取前、后悬架的静挠度值1c f 和2c f 时，应当使之接近，并希望后悬架的静挠度2c f 比前悬架的静挠度1c f 小些，这有利于防止车身产生较大的纵向角振动。

理论分析证明：若汽车以较高车速驶过单个路障，nl ／n2<1时的车身纵向角振动要比n1/n2>1时小，故推 荐取2c f =(0．8～0．9) 1c f 。

考虑到货车前、后轴荷的差别和驾驶员的乘坐舒适性，取前悬架的静挠度值大于后悬架的静挠度值，推荐2c f =(0．6～0．8) 1c f 。

为了改善微型轿车后排乘客的乘坐舒适性，有时取后悬架的偏频低于前悬架的偏频。

用途不同的汽车，对平顺性要求不一样。

以运送人为主的轿车对平顺性的要求最高，大客车次之，载货车更次之。

对普通级以下轿车满载的情况，前悬架偏频要求在1．00～1．45Hz ，后悬架则要求在1．17～1．58Hz 。

原则上轿车的级别越高，悬架的偏频越小。

汽车悬架构件的设计计算前言第一章汽车悬架的基本知识第一节汽车悬架构件一、导向机构二、弹性元件三、梯形机构四、阻尼元件五、稳定装置第二节汽车悬架型式一、悬架的基本要求二、悬架的分类(一)按功能原理划分(二)按导向机构划分(三)按弹性元件划分第三节汽车悬架型式的发展一、导向机构悬架型式的发展(一)单臂悬架的发展(二)从单臂到双臂(三)麦弗逊悬架(四)平衡悬架二、弹性元件悬架型式的发展(一)钢板弹簧悬架(二)螺旋弹簧悬架(三)扭杆弹簧悬架(四)空气弹簧悬架(五)油气弹簧悬架第二章汽车悬架的基础理论第一节汽车悬架术语和力矩中心一、特定术语二、力矩中心(一)定义(二)相关定理(三)悬架的侧倾力矩中心(四)悬架的纵倾力矩中心第二节多轴汽车的特性参数一、特性参数(一)外心距(二)组合线刚度(三)中性面(四)内心距(五)换算线刚度二、角刚度与角刚度比(一)角刚度(二)角刚度比第三节汽车平顺性的评价指标一、IS0263l标准二、常用评价指标第四节汽车操纵稳定性的评价指标一、定义及研究对象二、评价指标三、车身稳定性第三章汽车悬架构件的设计计算第一节汽车导向机构一、车轮定位参数(一)轮距(二)车轮外倾角(三)前束二、麦弗逊悬架的导向机构(一)悬架中心和力矩中心(二)换算线刚度和角刚度(三)受力分析三、半拖臂悬架的导向机构(一)相关参数(二)线刚度与角刚度(三)设计要点四、双横臂悬架的导向机构(一)空间模型(二)运动学特性(三)弹性元件受力(四)换算线刚度与角刚度(五)摆臂临界角五、单纵臂悬架的导向机构六、钢板弹簧悬架的导向机构(一)对称板簧的运动特性(二)非对称板簧的运动特性(三)中心扩展法的作图步骤及其修正方法(四)两点偏转法的作图步骤及其修正方法第二节汽车弹性元件一、钢板弹簧(一)普通钢板弹簧(二)变断面钢板弹簧(三)渐变刚度钢板弹簧(四)非对称钢板弹簧二、螺旋弹簧(一)普通压缩螺旋弹簧(二)变参数压缩螺旋弹簧(三)变节距压缩螺旋弹簧(四)变圈径等节距压缩螺旋弹簧(五)等螺旋角圆锥压缩螺旋弹簧(六)变丝径等内径压缩螺旋弹簧三、扭杆弹簧(一)端部结构和相关参数(二)变形及刚度(三)扭杆直径的确定(四)容量与容量比(五)材料和应力四、空气弹簧(一)空气弹簧的特点(二)空气弹簧的类型(三)空气弹簧的刚度计算五、油气弹簧六、橡胶弹簧(一)橡胶弹簧的类型和弹性特性(二)橡胶弹簧的静刚度计算第三节汽车稳定装置一、稳定装置的设计规范二、稳定装置的设计计算三、结构及布置四、普通型杆体变形公式的推导第四节汽车梯形机构一、普通梯形机构(一)内外轮转角关系(二)转弯半径的计算(三)梯形机构的转向特性(四)转向机构附加牵动轮转向二、断开式梯形机构(一)机构的设计(二)内外轮转角关系(三)侧倾牵动车轮偏转角第五节汽车阻尼元件一、汽车阻尼元件的分类及发展(一)减振器的分类(二)减振器的发展二、汽车阻尼元件的选用设计(一)阻尼特性(二)阻尼比(三)阻尼系数(四)最大卸荷力(五)工作缸直径的确定(六)合理的布置位置附表附表l 变丝径等圈径等螺旋角压缩螺旋弹簧附表2 等丝径变节距等圈径压缩螺旋弹簧附表3 等丝径等节距圆锥压缩螺旋弹簧附表4 等丝径等螺旋角圆锥压缩螺旋弹簧附表5 变丝径等簧径变节距变螺角压缩螺旋弹簧附表6 变丝径等节距变圈径压缩螺旋弹簧附表7 变丝径等螺角圆锥压缩螺旋弹簧附表8 变丝径等螺旋角圆锥压缩螺旋弹簧附表9 变丝径变节距变螺角圆锥压缩螺旋弹簧附表10 变丝径等螺角中凹双圆锥压簧，变丝径变节距中凸变圈径压缩螺旋弹簧附表11 无簧圈叠压变丝径等螺角圆锥压缩螺旋弹簧附表12 变丝径等螺角上直下锥压缩螺旋弹簧附表13 变丝径等内径组合式压缩螺旋弹簧附表14 各种截面形状的扭杆弹簧的设计计算公式。

第16章万向传动装置问答题：1.万向转动装置在汽车上的应用主要有哪些？叙述如何利用万向节传动的不等速条件来实现两轴间的等速传动？2.图16-1是十字轴式刚性不等速万向节，请将下列各零部件名称填入相应的序号中，并简述十字轴刚性万向节的优缺点。

轴承盖；套筒；十字轴；万向节叉；滚针；油封；注油嘴；安全阀。

第17章驱动桥17.1选择题1．汽车驱动桥主要由( )、半轴和驱动桥壳等组成。

A．主减速器B．差速器C．转向盘D．转向器2驱动桥的功用有( )。

A．将变速器输出的转矩依次传到驱动轮，实现减速增矩B．将变速器输出的转矩依次传到驱动轮，实现减速减矩C．改变动力传递方向，实现差速作用D．减振作用3．驱动轿按结构形式可分为（）。

A．四轮驱动B．非断开式驱动桥C．综合式驱动挢D．断开式驱动轿4．差速器接其工作特性可分为( )两类。

A．普通齿轮式差速器B．防滑差速器C．综合式速器D．自锁式差速器5．主减速器的功用有( )。

A．差速作用B．将动力传给左右半轴C．减速增矩D．改变转矩的旋转方向6．主减速器按齿轮副结构形式分有( )几种。

A．圆柱齿轮式B．曲线锥齿轮式C．准双曲面锥齿轮式D．准双曲面圆柱齿轮式7．发动机前置前轮驱动的汽车，变速驱动桥是将( )合二为一，成为一个统一的整体。

A．驱动桥壳体和变速器壳体B．变速器壳体和主减速器壳体C．主减速器壳体和差速器壳体D．差速器壳和驱动桥壳体8．差速器的主要作用有( )：A．传递动力至左右两半轴B．对左右两半轴进行差速C．减速增矩D．改变动力传递方向9．汽车上常用的防滑差速器有( )两大类。

A．托森差速器B．强制锁止式差速器C．自锁式差速器D．圆锥齿轮式差速器10．托森差速器是一种新型的中央( )差速器，在四轮驱动汽车上日益广泛应用。

A．轮间B．齿间C．传动式D．轴间11．学生a说，全浮式半轴支承形式使半轴只承受转矩而不承受任何弯矩；学生b说，全浮式半轴支承形式使半袖只承受转矩而不承受任何反力。

电控空气悬架组成结构电控空气悬架是一种通过电控技术来调节车辆悬架系统的一种创新技术。

它采用空气弹簧来替代传统的钢板弹簧，通过电控系统来实现对悬架高度和硬度的精确调节。

电控空气悬架在汽车行业中越来越受到关注和应用。

电控空气悬架由哪些组成结构呢？主要由以下几个部分组成：气压传感器、控制器、电磁阀、压缩机和空气弹簧。

气压传感器用于感知车身的高度，将感知到的信息传输给控制器。

控制器接收到传感器的数据后，根据需求来控制电磁阀的开关，进而控制空气弹簧的气压。

压缩机则负责将空气压缩后供给空气弹簧使用。

那么，电控空气悬架的工作原理是什么呢？当车辆行驶在不同的路况下，感知器会实时感知到车身的高度变化。

控制器通过分析传感器数据，判断车身的高度是否符合设定值。

如果车身高度过高，控制器会通过打开电磁阀，将部分气体释放出来，降低车身高度；如果车身高度过低，控制器会通过打开电磁阀，将压缩机压缩的空气送入空气弹簧，提高车身高度。

通过不断地调节，使车身保持在一个合理的高度。

电控空气悬架相比传统的钢板弹簧悬架具有很多优势。

首先，电控空气悬架具有可调节性能。

根据路况和驾驶需求，可以通过控制器来调节悬架的高度和硬度，从而提升驾驶的舒适性和稳定性。

其次，电控空气悬架可以根据车辆载重情况来自动调节悬架高度，保持车身的平稳。

再次，电控空气悬架可以降低车身的重心，提高车辆的操控性能。

最后，电控空气悬架可以根据车速自动调节悬架的硬度，提升车辆的操控性和行驶稳定性。

在实际应用中，电控空气悬架被广泛应用于高端豪华车型和越野车型。

对于豪华车型来说，电控空气悬架可以提供更高的驾驶舒适性和稳定性，使乘客感受到更好的乘坐体验。

对于越野车型来说，电控空气悬架可以根据不同的路况来调节悬架高度，保证车辆在复杂的地形中行驶的稳定性和通过性。

然而，电控空气悬架也存在一些挑战和限制。

首先，由于电控空气悬架的复杂性，其成本相对较高。

其次，电控空气悬架需要较为复杂的维护和保养，对车主的要求也较高。