設(shè)計(jì)題目及要求

1、第一章 緒論1-1 設(shè)計(jì)題目及要求一、設(shè)計(jì)題目及要求丹東黃海牌DD680K01客車空氣彈簧后懸架設(shè)計(jì)1、將原客車鋼板彈簧后懸架改為空氣懸架；2、對(duì)原客車有系統(tǒng)的了解；3、掌握空氣懸架的設(shè)計(jì)方法；4、掌握懸架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的計(jì)算方法；5、了解懸架系統(tǒng)對(duì)整車性能的影響二、課題內(nèi)容及工作量1、收集并閱讀有關(guān)空氣懸架設(shè)計(jì)和研究方面的資料，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，寫出綜述報(bào)告；2、進(jìn)行空氣懸架結(jié)構(gòu)方案驗(yàn)證、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)和選擇；3、進(jìn)行設(shè)計(jì)中的有關(guān)強(qiáng)度及性能的計(jì)算分析；4、繪制總成及零部件圖4A0；5、編制設(shè)計(jì)說明書一份，字?jǐn)?shù)約2萬字；6、翻譯相關(guān)方面的資料，合計(jì)約為5000字。三、簡(jiǎn)要技術(shù)參數(shù)外形尺寸 車長(zhǎng)

2、/底盤長(zhǎng) 8540/8192mm車寬/底盤高 2420/2306 mm車高/底盤高 3200/1735 mm軸距 4100 mm輪距（前/后） 1900/1800 mm通過性參數(shù) 接近角/離去角（整車/底盤） 11/10（13/10） 后懸/前懸（整車/底盤） 1790/2650（1550/2542）mm最小離地間隙 228mm 最小轉(zhuǎn)彎直徑 24 mm質(zhì)量參數(shù) 最大總質(zhì)量（整車/底盤） 10300kg 最大總質(zhì)量條件下軸載質(zhì)量 前軸3300kg 后橋7000kg變速器 型號(hào) 韶關(guān)SG135型 速比 ：6.602; ：3.473; ：2.130; ：1.297; ：1.000; R:6.070

3、5后橋 主減速器形式 雙曲面齒輪，單級(jí)減速 橋殼形式 沖壓焊接，整體式 半軸形式 全浮式 主減速比 4.33：1 懸架 空氣彈簧配橫向穩(wěn)定桿加雙向作用筒式減振器車架形式 前后端為槽形梁，中段為桁架式輪胎 規(guī)格 8.25R(K級(jí)) 輪輞規(guī)格 7.0-20氣壓 前輪胎5.6Mpa 后輪胎6.7Mpa動(dòng)力性能 最高車速 105km/h 直接擋最低穩(wěn)定車速 25km/h最大爬坡度 20%加速性能直接擋從25km/h加速到90km/h用時(shí) 80s原地起步換擋加速到100km/h的時(shí)間 70s經(jīng)濟(jì)性能 多工況100km體積油耗 18L 環(huán)保性能 排放 CO 4.5 g/(kWh) HC 1.1 g/(kW

4、h) NO 8.0 g/(kWh) PT 0.36 g/(kWh)噪聲 加速行駛車外噪聲82Db(A)50km/h勻速行駛車內(nèi)噪聲78 Db(A)駕駛員耳旁噪聲80 Db(A)空氣彈簧的發(fā)展、現(xiàn)狀及其概述一、汽車空氣懸架發(fā)展歷史在汽車上采用空氣彈簧懸架在我國(guó)還是一件比較新的事物，但卻不是一種新概念。30年代初，美國(guó)法爾斯通輪胎和橡膠公司第一次真正把空氣彈簧用于汽車工業(yè)。哈維?法爾斯通在其好友亨利?福特一世和托馬斯阿瓦?愛迪生的技術(shù)支持下，研制出了空氣柱形式的空氣彈簧懸架系統(tǒng)。于是在1934年就誕生了AIREDE空氣彈簧。1938年，通用汽車公司對(duì)在其客車上安裝空氣彈簧懸架系統(tǒng)發(fā)生興趣。他們與法

5、爾斯通公司合作，于1944年進(jìn)行了首輪試驗(yàn)。試驗(yàn)報(bào)告結(jié)果清楚地揭示了空氣懸架系統(tǒng)的內(nèi)在優(yōu)越性。經(jīng)過幾年產(chǎn)品研制開發(fā)的大量工作之后，終于在1953年開始生產(chǎn)裝有空氣懸架的客車，這是商用汽車采用空氣彈簧的開始。 50年代中葉，固特異輪胎和橡膠公司研制出了一種滾動(dòng)凸輪式空氣彈簧，凸輪在活塞的型面上滾動(dòng)，從而控制空氣彈簧的負(fù)載變形關(guān)系曲線。 由于有這些研究成果和技術(shù)發(fā)展，今天北美洲公路上行駛的幾乎所有客車、絕大多數(shù)8級(jí)載貨車和架車都采用了空氣懸架系統(tǒng)。當(dāng)然，空氣懸架控制系統(tǒng)的巨大進(jìn)步也為空氣懸架彈簧的應(yīng)用起了不小推動(dòng)作用。隨后不久，空氣懸架很快在歐洲發(fā)展并盛行起來。但歐洲發(fā)展商用汽車空氣懸架所走的道路

6、與北美有些不一樣。北美所走的路是福特-法爾斯通-愛迪生公司發(fā)展的延續(xù)。這些鋼板彈簧懸架和空氣懸架的專業(yè)廠家是作為汽車廠家的配套供貨商。而在歐洲卻是汽車廠家自己發(fā)展?jié)M足其特殊需要的懸架系統(tǒng)。只由一些零件廠家供應(yīng)配套零件如空氣彈簧和氣動(dòng)閥等。直到今天，歐洲一些汽車生產(chǎn)廠家都有他們自己的空氣懸架設(shè)計(jì)，而只向一些零部件供應(yīng)商外購(gòu)零件。這種不同的發(fā)展道路使歐洲的空氣懸架設(shè)計(jì)只適用于某些具體車型，并采用了一些復(fù)雜技術(shù)，因而使其成本較高。而北美發(fā)展的空氣懸架系統(tǒng)通用性較強(qiáng)、應(yīng)用較簡(jiǎn)單、成本較低。事實(shí)上，在過去的10年中，歐洲的不少汽車制造廠家如雷諾、依維柯、福萊納、梅賽德斯等都發(fā)現(xiàn)美國(guó)設(shè)計(jì)的空氣懸架系統(tǒng)較為

7、簡(jiǎn)單，更適合用于他們?cè)诒泵郎a(chǎn)和使用的汽車。51年前，美國(guó)紐威?安柯洛克國(guó)際公司（Neway Anchorlok lnternational）成立時(shí)即作為一家架車懸架系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家，為公路和非公路行駛的重型機(jī)車設(shè)計(jì)和制造鋼板彈簧懸架系統(tǒng)。由于紐威在重型車輛市場(chǎng)上取得了成功，后來就向高速公路車輛懸架系統(tǒng)方向發(fā)展。35年前，紐威向市場(chǎng)上投放了世界上第一種實(shí)際應(yīng)用的空氣懸架系統(tǒng)。從此以后，紐威開發(fā)出一系列空氣懸架產(chǎn)品，應(yīng)用于世界各地的客車、載貨車和架車。紐威提供的空氣懸架產(chǎn)品約占北美和歐洲用于客車、載貨車和架車市場(chǎng)的70。中國(guó)是最新的前沿陣地，正在把鋼板彈簧更換為空氣懸架彈簧?？諝鈶壹馨l(fā)展的歷史經(jīng)驗(yàn)

8、告訴我們，引入空氣懸架的國(guó)家一般是首先將其用于客車，隨后就向載貨車和架車方向發(fā)展，中國(guó)也會(huì)有這樣的發(fā)展過程。二、空氣懸架概述懸架是連接車身和車輪之間一切傳力裝置的總稱，主要由彈簧（如鋼板彈簧、螺旋彈簧、空氣彈簧、扭桿等）、減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)三部分組成。當(dāng)汽車在不同路面上行駛時(shí)，由于懸架系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了車身和車輪之間的彈性支承，有效地降低了車身與車輪的振動(dòng)，從而改善了汽車行駛的平順性和操縱穩(wěn)定性。采用空氣懸架是提高整車技術(shù)水平的關(guān)鍵技術(shù)之一，采用空氣懸架，汽車的乘坐舒適性、使用性能可以得到很大的提高，從而汽車的其它技術(shù)水平也可以相應(yīng)提高。國(guó)家在制定十五計(jì)劃時(shí)明確強(qiáng)調(diào)要提高我國(guó)汽車制造水平，空氣懸架必將得

9、到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。隨著我國(guó)加入WTO，中國(guó)汽車工業(yè)必將經(jīng)受巨大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，空氣懸架汽車可以和外國(guó)同類汽車抗衡，增加國(guó)產(chǎn)汽車競(jìng)爭(zhēng)力。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，空氣懸架必將顯示出它強(qiáng)大的生命力?？諝鈶壹芟到y(tǒng)一般由空氣彈簧、減振器、導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，高度控制閥、空氣彈簧輔助裝置（如空氣壓縮機(jī)、單項(xiàng)閥、氣路、貯氣筒等）組成。如圖所示，空氣彈簧懸架系統(tǒng)主要由空氣彈簧、空氣彈簧懸架的減振阻尼器和高度控制閥系統(tǒng)三部分組成。其工作原理為：車體1和轉(zhuǎn)向器2之間的空氣彈簧4通過節(jié)流空5與附加空氣室3溝通。用導(dǎo)管將附加空氣室和高度控制閥8連接，高度控制閥固定在車體上，并通過杠桿6和拉桿7與轉(zhuǎn)向架連接，空氣經(jīng)主風(fēng)缸（貯氣筒）引

10、至高度控制閥。假定空氣彈簧上的載荷增加，這時(shí)，車體將下降，并且高度控制閥的杠桿在拉桿的作用下按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，因此與主風(fēng)缸（貯氣筒）連接的高度控制閥的進(jìn)氣閥被打開。這時(shí)，空氣因壓力差而開始流入附加空氣室和空氣彈簧，一直到車體升高到原來位置為止。于是杠桿恢復(fù)到原來的水平位置，并且高度控制閥的進(jìn)氣閥被關(guān)閉。假定空氣彈簧上的載荷減少，這時(shí)車體將上升，而高度控制閥的杠桿按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。通往大氣的高度控制閥的排氣閥被打開，空氣從空氣彈簧和附加空氣室排出，一直到車體下降到原來的位置，并且排氣閥被關(guān)閉。所以，在高度控制閥的作用下，空氣彈簧的高度可以保持不變。如果閥中再設(shè)置一個(gè)油壓減振器和一個(gè)緩沖彈簧，起時(shí)

11、間滯后作用，則可以使高度控制閥對(duì)動(dòng)載荷沒有反應(yīng)，只在靜載荷變化時(shí)才起作用，這樣，可以避免車輛在運(yùn)行時(shí)空氣的損耗。電子控制懸架系統(tǒng)汽車行駛的平順性和操縱穩(wěn)定性是衡量懸架性能好壞的主要指標(biāo)，但二者性能要求又相互排斥。平順性一般通過車身或車身某各部位的加速度響應(yīng)來評(píng)價(jià)，操縱穩(wěn)定性可借助車輪動(dòng)載來度量。例如：降低彈簧剛度，可使車身加速度減小，平順性變好，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致車體位移增加，對(duì)操縱穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響；另一方面，增加彈簧剛度會(huì)提高操縱穩(wěn)定性，但也將導(dǎo)致汽車對(duì)路面不平度很敏感，是平順性降低。因此，理想的懸架應(yīng)在不同的使用條件下具有不同的彈簧剛度和減振器阻尼，既能滿足平順性要求又能夠滿足操縱穩(wěn)定性要求。

12、被動(dòng)懸架因具有固定的懸架剛度和阻尼系數(shù)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上只能在滿足平順性和操縱穩(wěn)定性之間進(jìn)行矛盾折衷，無法達(dá)到懸架控制的理想目標(biāo)。為了克服傳統(tǒng)的被動(dòng)懸架系統(tǒng)對(duì)其性能改善的限制，在現(xiàn)代汽車中采用了電子控制懸架系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以根據(jù)不同路面條件，不同的簧載質(zhì)量，不同的行駛速度等來控制懸架系統(tǒng)的剛度，調(diào)節(jié)減振器阻尼力的的大小，甚至可以調(diào)整車身高度，從而使車輛的平順性和操縱穩(wěn)定性在各種行駛條件下達(dá)到最佳組合。電子控制懸架系統(tǒng)主要有班主動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架兩種。半主動(dòng)懸架是指懸架元件中的彈簧剛度和減振器阻尼系數(shù)之一可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。為減少執(zhí)行元件所需的功率，主要采用調(diào)節(jié)減振器阻尼系數(shù)法，只需提供調(diào)節(jié)控制閥、控

13、制器和反饋調(diào)節(jié)器所消耗的功率即可。主動(dòng)懸架是一種具有做功能力的懸架，通常包括產(chǎn)生力和轉(zhuǎn)矩的主動(dòng)作動(dòng)器（液壓缸、氣缸、伺服電機(jī)、電磁鐵等）、測(cè)量元件（加速度、位移和力傳感器等）和反饋控制器等。主動(dòng)懸架系統(tǒng)需要一個(gè)動(dòng)力源（液壓泵或空氣壓縮機(jī)等）為懸架系統(tǒng)提供連續(xù)的動(dòng)力輸入。當(dāng)汽車載荷、行駛速度、路面狀況等行駛條件發(fā)生變化后，主動(dòng)懸架系統(tǒng)能自動(dòng)調(diào)整懸架剛度（整車調(diào)整和單輪調(diào)整），從而能同時(shí)滿足汽車行駛平順性和操縱穩(wěn)定性等各方面的要求。主動(dòng)式懸架其設(shè)計(jì)的基本工作原理就是指在汽車行駛過程中，根據(jù)實(shí)際需要，使懸架的基本參數(shù)如剛度、阻尼隨時(shí)調(diào)節(jié)，從而達(dá)到最佳的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。例如：在好路面上正常行駛

14、時(shí)，希望軟一點(diǎn)，在壞路面或起步制動(dòng)時(shí)，希望硬一點(diǎn)；低速時(shí)軟一點(diǎn)，以滿足乘坐的舒適性，高速時(shí)則希望硬一點(diǎn)，以提高操縱穩(wěn)定性，同時(shí)可以根據(jù)路面狀況隨時(shí)對(duì)車身高度進(jìn)行控制。比如：當(dāng)汽車行駛在良好路面上高速行駛時(shí)，可使整車高度下降，使空氣阻力系數(shù)達(dá)到最小，降低油耗，增加行駛穩(wěn)定性，而在較差路面上行駛時(shí)，可讓車體高度上升，以改善行駛性能，如提高越野汽車的通過性等。使車身高度不隨乘員人數(shù)和裝載質(zhì)量的變化而變化。主動(dòng)懸架系統(tǒng)能根據(jù)車身高度、車速、轉(zhuǎn)向角度及速率、制動(dòng)等信號(hào)，由電子控制單元（ECU）接收這些信號(hào)，發(fā)出相應(yīng)的指令控制懸架執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而改變懸架系統(tǒng)的剛度、減振器的阻尼力及車身高度等參數(shù)，從而使汽車

15、具有良好的乘坐舒適性、操縱穩(wěn)定性和越野情況下的汽車通過性。電子控制主動(dòng)式空氣懸架系統(tǒng)，主要有空氣壓縮機(jī)、干燥器、空氣電磁閥、車身高度傳感器、帶有減振器的空氣彈簧、懸架控制執(zhí)行器、懸架控制選擇開關(guān)以及ECU等組成?？諝鈮嚎s機(jī)由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生壓縮空氣，壓縮空氣經(jīng)干燥器干燥后，有空氣管道經(jīng)空氣電磁閥送至空氣彈簧的主氣室。如圖所示：當(dāng)車身需要降低時(shí)，ECU控制電磁閥使空氣彈簧主氣室中壓縮空氣排到大氣中去，空氣彈簧壓縮，車身降低；當(dāng)車身需要升高時(shí)，ECU控制空氣電磁閥使壓縮空氣進(jìn)入空氣彈簧的主氣室，使空氣彈簧伸長(zhǎng)，車身升高。在空氣彈簧的主、輔氣室之間有一連通閥，空氣彈簧的上部裝有懸架控制執(zhí)行器。ECU

16、根據(jù)各傳感器輸出信號(hào)，控制懸架執(zhí)行器，一方面使空氣懸架主、輔氣室之間的連通閥發(fā)生改變，使主、輔氣室之間的氣體流量發(fā)生變化，因此改變懸架的彈簧剛度；另一方面，執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)減振器的阻尼調(diào)節(jié)桿，改變減振器的阻尼力。在主動(dòng)使空氣懸架系統(tǒng)中車身高度、彈簧剛度可以同時(shí)得到控制，具體數(shù)值由ECU根據(jù)當(dāng)時(shí)的運(yùn)行條件和駕駛員選定的控制方式?jīng)Q定。以車身控制高度來說：通過車身高度傳感器，將車身高度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并輸入電子控制單元（ECU）。ECU接收左右前輪和左后輪三個(gè)車身傳感器發(fā)出的車高信號(hào)，經(jīng)過處理后對(duì)執(zhí)行器發(fā)出指令，對(duì)車身高度進(jìn)行調(diào)整，之所以只裝三個(gè)，其原因是三點(diǎn)確定一個(gè)平面，如多于三個(gè)，則會(huì)出現(xiàn)調(diào)整干涉

17、現(xiàn)象。四、空氣懸架的彈性元件空氣彈簧空氣彈簧是在柔性密封容器中加入壓縮空氣，利用空氣的可壓縮性實(shí)現(xiàn)彈性作用的一種非金屬?gòu)椈?。它具有?yōu)良的彈性特性，用在車輛懸掛裝置中可以大大改善車輛的動(dòng)力性能，從而顯著提高車輛的運(yùn)行舒適度。1、空氣彈簧的特點(diǎn)從空氣彈簧的工作原理，可以看到空氣彈簧具有以下特點(diǎn)：1）利用高度控制閥系統(tǒng)，使空氣彈簧在任何載荷下保持一定的工作高度，這一點(diǎn)對(duì)載荷變化大的車輛十分有利。2） 彈簧的剛度是隨載荷的變化而改變的，因而在任何載荷下自振幾乎不變，而普通鋼板彈簧，因其剛度室不變的，所以它的自振頻率范圍較窄，且隨著載荷的變化而變化。圖片： 如圖所示，是鋼板彈簧與空氣彈簧的靜特性比較，圖

18、A為載荷撓度特性，圖B為載荷頻率特性。由圖可以看出，對(duì)于鋼板彈簧，靜撓度隨著載荷的增加而增加；對(duì)于帶有高度控制閥的空氣彈簧，靜撓度在所有載荷條件下幾乎保持不變，因而其自振頻率也幾乎保持不變。 3）空氣彈簧具有非線性特性，可以將它的特性曲線設(shè)計(jì)成理想的形狀。如在車輛懸掛系統(tǒng)中最理性的形狀是S形，即在曲線的中央?yún)^(qū)段具有比較低的剛度，而在拉伸和壓縮行程的邊緣區(qū)段則剛度逐漸增加。這樣，可以保證車輛在正常行車是運(yùn)行性能柔和，而在通過彎道和岔道等偶然場(chǎng)合下，空氣彈簧被大幅度拉審和壓縮時(shí)，它逐漸變硬，從而能限制車體的振幅。而普通鋼板彈簧，它的特性曲線是線性的，要是這種彈簧懸掛裝置具有上述非線性特點(diǎn)，是必要使

19、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。4）空氣彈簧的剛度，不管載重量是多少，都可以依靠改變空氣壓力加以選擇，因此可以根據(jù)需要將剛度選的很低，例如用增加附加空氣室的辦法增加其內(nèi)容積，可以使剛度減小。5)對(duì)于同樣大小的空氣彈簧，當(dāng)內(nèi)壓力改變時(shí)，可以得到不同的承載能力。這使得同一種空氣彈簧可以適應(yīng)多種載荷要求，因此經(jīng)濟(jì)效果好，此外，還可以通過高度控制閥的作用，使空氣彈簧在一定的載荷下具有不同的高度，因此，空氣彈簧能適應(yīng)多種結(jié)構(gòu)上的要求。6)吸收高頻振動(dòng)和隔音效果好。7)在空氣彈簧與附加空氣室之間加設(shè)一個(gè)截流孔，空氣流經(jīng)截留孔時(shí)要發(fā)生能量損失，因而能起到衰減振動(dòng)的作用。如果截流孔的大小選擇適當(dāng)，可以不設(shè)減振阻尼器。8)與鋼板彈

20、簧比較，空氣彈簧在承受劇烈振動(dòng)載荷時(shí)，空氣彈簧壽命較長(zhǎng)。圖片： 空氣懸架的控制元件高度控制閥高度控制閥是空氣彈簧懸架系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，它的作用是使空氣彈簧在載荷下都保持一定的高度?？諝鈴椈傻膬?yōu)點(diǎn)，也只有在采用了高度控制閥的情況下才能充分體現(xiàn)出來。1、控制閥的用途及工作原理高度控制閥安裝在車身上，根據(jù)車輛載荷，調(diào)節(jié)氣囊氣壓以保持車身高度為一恒定指。工作原理如圖所示，當(dāng)車輛載荷增加時(shí)，裝有高度控制閥的車身將下移，連接車橋和高度控制閥的擺桿f轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)軸e轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使活塞g和頂桿d上移，將排氣門b關(guān)閉，進(jìn)氣門a打開，此時(shí)，從11口進(jìn)來的壓縮空氣通過21口進(jìn)入氣囊。隨著氣囊內(nèi)氣壓的上升，空

21、氣彈簧高度增加，車身也隨之上升，進(jìn)氣門a則因?yàn)閿[桿的移動(dòng)而關(guān)閉，此時(shí)高度控制閥處于一個(gè)平衡狀態(tài)。當(dāng)車輛載荷減少時(shí)，因氣囊內(nèi)多余的氣壓，使空氣彈簧升高，從而車身也上升，因此，擺桿f轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)凸輪軸e轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使活塞g和頂桿d下移，使排氣門c打開，進(jìn)氣門d關(guān)閉，氣囊中多余的氣壓排至大氣。車身又回到正常水平，此時(shí)，頂桿又上移，將排氣門c關(guān)閉，高度閥又處于一個(gè)平衡狀態(tài)。當(dāng)車輛載荷變化較大時(shí)，控制氣壓作用在活塞面A上，使得活塞g頂桿d上移（或下移），既而打開（或關(guān)閉）進(jìn)氣門a，關(guān)閉（或打開）排氣門c，從而使氣囊氣壓迅速上升（或下降）到正常值，高度控制閥又達(dá)到新的一輪平衡。高度控制閥的結(jié)構(gòu)及形式高度控制閥

22、一般分為機(jī)械式和電磁式兩種，也可以分為有延時(shí)機(jī)構(gòu)的和沒有延時(shí)機(jī)構(gòu)的兩種。延時(shí)機(jī)構(gòu)的作用是：當(dāng)靜載荷變化或來自工作機(jī)械如鋼軌的沖擊等，使空氣彈簧的高度發(fā)生變化時(shí)，高度控制閥開始調(diào)整高度的開閉動(dòng)作，在時(shí)間上能夠較前者有一個(gè)滯后過程，這個(gè)時(shí)間通常稱為作用滯后時(shí)間。高度控制閥的延時(shí)機(jī)構(gòu)一般是由緩沖彈簧和油壓減振器組成的。大客車空氣懸架上使用的高度控制閥主要有以下兩種形式：1、無阻尼的高度控制閥這種高度控制閥的工作原理是：當(dāng)搖臂軸1處于中間位置時(shí)，閥桿2和閥墊3接觸，此時(shí)即不充氣也不放氣。當(dāng)載荷增加時(shí)，閥桿2隨同擺臂軸1下移，儲(chǔ)氣筒內(nèi)高壓空氣的壓力大于氣囊的壓力，高壓空氣頂開球閥，經(jīng)閥門4中間的小孔再推

23、動(dòng)閥桿2下移，通過下端小孔進(jìn)入氣囊，進(jìn)行充氣。當(dāng)車身載荷減小時(shí)，擺臂軸1上移，時(shí)氣囊中的氣體與大氣相同，進(jìn)行放氣。用充放氣的交替進(jìn)行來保證車身高度不變。這種高度控制閥雖然能保證車身高度不隨汽車載荷變化，但在汽車行駛過程中，當(dāng)車橋與車身有相對(duì)位移時(shí)，哪怕是微小的位移，高度控制閥都有充放氣動(dòng)作。為了避免它的這種頻繁工作現(xiàn)象，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)使閥桿2的上端有一端1毫米長(zhǎng)的配合面，這樣，車身相對(duì)于車橋的位移在某一范圍（SP641C型大客車為±30mm）內(nèi)時(shí)，雖然閥桿2有垂直位移，但1毫米長(zhǎng)的配合臺(tái)肩并沒有脫離接觸。因此高度控制閥不工作。2、有阻尼的高度控制閥這種高度控制閥不僅能保證車身高度不隨

24、載荷的變化而變化，而且還能避免汽車在行駛中因沖擊而引起的充放氣現(xiàn)象。因此減少了氣耗，減少了閥中各種零件的磨損，延長(zhǎng)了高度控制閥的使用壽命。這種高度控制閥的工作原理是：當(dāng)車身的載荷增加時(shí)，車橋通過擺臂使活塞2緩慢的向左移動(dòng)，推動(dòng)閥桿3，使高壓空氣由儲(chǔ)氣筒進(jìn)入氣囊，進(jìn)行充氣。反之，當(dāng)車身載荷減少時(shí)，擺臂使活塞2向右移動(dòng)，推動(dòng)閥桿1，使氣囊中的高壓空氣與大氣相同，進(jìn)行放氣?；钊笥乙苿?dòng)時(shí)，由于速度緩慢，高度控制閥內(nèi)的硅油可從左面的節(jié)流孔A慢慢地流到活塞右部，幾乎沒有阻尼作用。若車橋和車身相對(duì)位移度很大時(shí)，也就是說活塞速度較大時(shí)，硅油流經(jīng)節(jié)流孔時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)較大的阻尼力，當(dāng)阻尼力大于彈簧的壓力時(shí)，擺臂和

25、殼體就一起帶動(dòng)彈簧座在彈簧的作用下，推動(dòng)擺臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使活塞左右移動(dòng)，進(jìn)行充放氣。這種帶硅油阻尼的高度控制閥，雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但從發(fā)展來看，在高級(jí)大客車上還是應(yīng)該使用的。我們?cè)赪H644型大客車上試裝過這種高度閥，效果較好。在我們研制的幾種車輛上，大部分都裝有無阻尼的高度控制閥。目前，在國(guó)外一些空氣懸架的車輛中也有采用電磁閥控制的高度控制閥，車身高度可在幾個(gè)擋位上進(jìn)行調(diào)整。因此，汽車司機(jī)可根據(jù)路面條件把車身高度控制在適用的范圍內(nèi)，從而提高了汽車的通過性及穩(wěn)定性。沒有延時(shí)機(jī)構(gòu)的高度控制閥，在工作過程中，由于進(jìn)氣閥和排氣閥不斷的開閉，因而空氣的消耗量比較大。為了減少空氣的消耗量，通常在空氣彈簧和

26、高度控制閥之間的通道上設(shè)置一個(gè)小孔加以限制空氣的流量，但孔不宜太小，否則由于空氣中的水分和灰塵將可能使之堵塞，因而影響高度控制閥的作用和靈敏度。孔徑一般選為毫米。這種沒有延時(shí)機(jī)構(gòu)的高度控制閥雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但由于在工作時(shí)空氣的消耗較大，所以很少實(shí)際采用。對(duì)于有延時(shí)機(jī)構(gòu)的高度控制閥，在受到突然位移或高頻振動(dòng)位移時(shí)，由于油壓減振器的阻力，僅僅緩沖彈簧的伸縮變形，而進(jìn)氣閥，排氣閥并不作用，因而空氣彈簧在工作過程中，高度控制閥的耗氣量很小。第二章 方案論證2-1 空氣彈簧懸架與機(jī)械彈簧懸架比較不論是采用空氣彈簧還是4片鋼板彈簧，懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的都是要保護(hù)車輛不受振動(dòng)和路面沖擊振動(dòng)的影響。但是機(jī)械彈簧懸

27、架系統(tǒng)如果設(shè)計(jì)不當(dāng)也可能會(huì)加強(qiáng)振動(dòng)。路面的小跳動(dòng)，如路面接縫這樣的小跳動(dòng)，就可能會(huì)引起機(jī)械彈簧共振，從而產(chǎn)生巨大的破壞性振動(dòng)力而傳給車輛。一、無與倫比的形式性能空氣懸架系統(tǒng)消除振動(dòng)的性能使車輛的行駛平順性-乘坐柔軟性和舒適性是機(jī)械彈簧懸架系統(tǒng)所無法比擬的。在空氣懸架系統(tǒng)中，空氣彈簧中的氣壓自動(dòng)調(diào)節(jié)以保持離地高度不變。行駛平滑而且平穩(wěn)。機(jī)械彈簧要想得到同樣的乘坐柔軟性，則滿載時(shí)彈簧的柔性變形將達(dá)5英寸，這只是在靜止?fàn)顟B(tài)下的變形。機(jī)械彈簧的柔性變形將使車架離地高度減小，與車輪的間隙只剩下50mm左右，這顯然太小。只要有很小的跳動(dòng)，輪胎就會(huì)與拖車連接桿相撞。這種情況顯然不能令人滿意。因此，設(shè)計(jì)時(shí)就需

28、要提高機(jī)械彈簧的剛性，使其在滿載時(shí)能保持離地高度。這樣就限制了這種系統(tǒng)吸收路面振動(dòng)的能力。二增加彈簧剛性所帶來得后果空氣彈簧能吸收路面的破壞性振動(dòng)，路面上很小的跳動(dòng)都可能被機(jī)械彈簧的剛性增強(qiáng)很大的路面振動(dòng)。差不多每一個(gè)司機(jī)都經(jīng)歷過公路的路面接縫對(duì)汽車產(chǎn)生的有害共振。只要把你的汽車在路面比較差路面上顛簸行駛一遍，你就會(huì)體會(huì)到機(jī)械彈簧的這種共振試驗(yàn)。上圖表示滿載的拖車/掛車在道路上以公路速度所受到的振動(dòng)力。在這樣的條件下，機(jī)械彈簧懸架比空氣彈簧懸架的吸振效果要差至少50%。機(jī)械彈簧懸架的吸振相差太大，在俯仰擺動(dòng)時(shí)，機(jī)械彈簧懸架的減振效果更差，只有空氣彈簧懸架的25%。很容易想象拖車司機(jī)在這種振動(dòng)力

29、下的感受。連續(xù)振動(dòng)所受的影響不說，連續(xù)振動(dòng)會(huì)磨損導(dǎo)線、振裂燈泡和儀表、使電器系統(tǒng)接線松脫、損壞空調(diào)系統(tǒng)、使車身焊縫產(chǎn)生疲勞裂紋、并將拖車結(jié)構(gòu)振松，行駛起來就嘩啦啦響個(gè)不停。三、空氣懸架的優(yōu)點(diǎn)(1)獨(dú)特設(shè)計(jì)保證性能優(yōu)越驅(qū)動(dòng)軸空氣懸架才使用獨(dú)特的高強(qiáng)度剛度設(shè)計(jì)。不用板簧和U形螺栓，消除了金屬?gòu)椈傻恼駝?dòng)和斷裂問題。此剛性導(dǎo)向臂與空氣懸架其它零件一起提供 了最佳性能組合：乘坐舒適、安裝容易和維修工作量少?？諝鈶壹馨椽?dú)特的平行四邊形設(shè)計(jì)原則。其扭矩桿，總是與導(dǎo)向臂連線相平行，使小齒輪角（P）變化最小，從而減少花鍵和萬向節(jié)的磨損、減少傳動(dòng)軸擺動(dòng)，使車輛行駛平穩(wěn)安靜。此外，懸架系統(tǒng)在車輛加速和剎車時(shí)，還能保

30、持載荷均衡。(2) 車橋安裝特點(diǎn)空氣彈簧的剛性導(dǎo)向臂與車架支架用橡膠襯套相連接，在加速和剎車時(shí)，允許車橋有控制的運(yùn)動(dòng)，以減少橋殼應(yīng)力，防止損壞。對(duì)于高扭矩/低轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)車輛而言，這是一個(gè)重要考慮因素。剎車時(shí)，車橋略向前和向下運(yùn)動(dòng)，保持輪胎貼近地面，縮短剎車距離剎車不跑偏，從而更安全。輪胎和剎車片壽命增加。（3）系統(tǒng)簡(jiǎn)單性車橋上下運(yùn)動(dòng)行程越大，則乘坐舒適性就越好，懸架系統(tǒng)吸收路面振動(dòng)的能力就越大。空氣懸架的最大行程超過其它任何形式懸架，由于獨(dú)特的設(shè)計(jì)使車橋在垂直方向的行程更大，所以在車橋達(dá)到其行程極限之前，空氣彈簧可以吸收更大的振動(dòng)負(fù)荷。其它空氣懸架的垂直行程較短，經(jīng)常達(dá)到其行程極限，從而造成硬

31、沖擊。（4）沒有大的沖擊載荷空氣懸架緩沖墊急轉(zhuǎn)彎和在裝卸地區(qū)過洼坑時(shí)，任何懸架系統(tǒng)的車橋都可能會(huì)運(yùn)動(dòng)到其上極限行程。空氣懸架氣囊中有橡膠緩沖墊來承受這種情況下的沖擊載荷。緩沖還有一個(gè)作用就是在萬一氣囊損壞時(shí)，此緩沖墊可起到橡膠懸架的作用，使車輛可繼續(xù)以較低的速度行駛?？諝鈴椈傻姆N類及布置大客車空氣彈簧懸架上使用的空氣彈簧主要有囊式和膜式兩種。1、囊式空氣彈簧在四平牌SP641C和SP650以及捷克生產(chǎn)的SL-11-1307等大客車上采用的是囊式空氣彈簧，這種彈簧較早的應(yīng)用在大客車的懸架上。它的特點(diǎn)是：a、空氣彈簧的剛度與彈簧的有效面積的變化率dF/dx有關(guān)，所以對(duì)于有效面積變化率較大的囊式空氣

32、彈簧來說，彈簧剛度較大，振動(dòng)頻率較高。b、由空氣彈簧頻率計(jì)算公式可以看出，當(dāng)空氣彈簧的容積愈大時(shí)，其剛度愈低。因此，采用輔助氣室能減小空氣彈簧的剛度。在壓力較高的情況下，增加輔助氣室的容積對(duì)剛度的影響更明顯。但這種影響將隨容積的增加而減小。所以，對(duì)囊式空氣彈簧來說，適當(dāng)選擇彈簧的有效面積變化率和輔助氣室的容積，可得到較低的振動(dòng)頻率。c、當(dāng)增加氣囊的曲數(shù)時(shí)，由于氣囊的變形可由各個(gè)曲部平均分擔(dān)，因而曲數(shù)愈多，有效直徑變化率就愈小?？梢娫黾託饽仪鷶?shù)會(huì)減低囊式空氣彈簧的剛度，降低彈簧的振動(dòng)頻率。在四平牌SP641C及SP650等大客車上采用了三曲的囊式空氣彈簧。另外，在一些資料中介紹，囊式空氣彈簧的壽

33、命是比較長(zhǎng)的。2、膜式空氣彈簧隨著汽車工業(yè)和橡膠工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，高強(qiáng)度尼龍、卡普龍等簾布的使用，近年來在國(guó)內(nèi)外大客車的懸架上廣泛采用了膜式空氣彈簧。例如在利蘭、武漢牌WH644和WH643等大客車上就采用了該種型式的彈簧。它的特點(diǎn)是：a、可以把它看成是囊式空氣彈簧下蓋板變成一個(gè)活塞而形成的。由于這種改變大大改善了空氣彈簧的彈性特性，得到了比囊式空氣彈簧更為理想的反“S”形彈簧特性曲線?？煽闯瞿な娇諝鈴椈稍谄湔９ぷ鞣秶鷥?nèi)，彈簧剛度變化要比囊式空氣彈簧小，因而就振動(dòng)性能來說，膜式空氣彈簧要比囊式空氣彈簧優(yōu)越的多。特別值得提出的是，膜式空氣彈簧可以用改變活塞形狀和尺寸的方法，控制其有效面積的變化率

34、，以獲得比較理想的彈性特性。這一點(diǎn)對(duì)于囊式空氣彈簧是不容易做到的。b、膜式空氣彈簧的有效面積的變化率比囊式空氣彈簧小，因此，膜式空氣彈簧在輔助氣室較小的情況下，可以得到較低的自然振動(dòng)頻率。而囊式空氣彈簧要想彈簧頻率設(shè)計(jì)的很低是不容易的。c、目前，使用的膜式空氣彈簧的密封形式，一般采用壓力自封式，而囊式空氣彈簧的密封一般是用螺釘夾緊，因而膜式空氣彈簧的密封簡(jiǎn)單、拆裝方便。d、膜式空氣彈簧制造簡(jiǎn)單，便于大量生產(chǎn)?？諝鈴椈傻牟贾脩?yīng)考慮汽車的橫向角剛度。在布置允許的情況下，應(yīng)盡可能把空氣彈簧布置在車架以外，以便加大彈簧的中心距，提高汽車的橫向角剛度，在日野、本茨0303等大客車的后懸架上（見圖6），采

35、用了一種彎梁結(jié)構(gòu)，在每個(gè)彎梁的端部安裝了和前懸架氣囊尺寸相同的兩個(gè)氣囊。又如在曼、利蘭等大客車的后懸架上（見圖4），采用了A形架結(jié)構(gòu)，把空氣彈簧布置在后輪附近，增加了彈簧中心距，提高了汽車的抗側(cè)傾能力，所以，有人把這樣布置的空氣彈簧稱之為抗側(cè)傾懸架。但是，也有些大客車如日本的三菱（MITSUBISHI）、五十菱（ISUZU）、日產(chǎn)-柴油機(jī)（NISSAN-DIESEL）等大客車，基本是在汽車底盤鋼板彈簧的位置上安裝空氣彈簧。這樣，無論是鋼板彈簧還是空氣彈簧汽車，彈簧放置的位置不變。有人把這種空氣彈簧懸架稱之為標(biāo)準(zhǔn)型空氣懸架。這種懸架盡可能做到了用統(tǒng)一的汽車底盤，裝用不同的彈簧元件，來滿足不同用戶

36、的需求。這樣做可簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝、降低汽車的制造成本。但由于該種布置的中心距小，不能保證汽車有足夠的橫向角剛度，因而當(dāng)汽車受側(cè)向力作用時(shí)，車身傾角較大，給人以不舒適之感。3、高度控制閥在大客車的空氣懸架中，都裝有高度控制閥。它的主要作用時(shí)：1) 保證汽車高度不隨汽車的載荷而變化，汽車高度可以調(diào)整，保持一定高度，便于乘客上下車。2) 保持空氣彈簧中的空氣容積為一定值，從而保證在不同載荷下，得到大致相同的振動(dòng)頻率。3) 當(dāng)空氣彈簧出現(xiàn)微量泄漏時(shí)，可由高度控制閥不斷進(jìn)行充氣，以保證空氣彈簧正常工作。另外，為了保證汽車的車身穩(wěn)定的平置于懸架上，通常使用三高度控制閥，分別在前橋上裝一個(gè)，后橋上裝兩個(gè)。在裝一

37、個(gè)高度閥的情況下，有的車還裝了隔離閥，以防止車身傾斜時(shí)高壓空氣從一側(cè)氣囊流向另一側(cè)氣囊，加劇車身的傾斜。但是，由四平牌SP641C、SP650等汽車使用試驗(yàn)結(jié)果表明，隔離閥的作用不明顯，因而在以后的設(shè)計(jì)中取消了隔離閥。4、反彈限位有些彈性元件（如鋼板彈簧），它們的反向剛度較大，因此在采用這種彈性元件的懸架中，幾乎不考慮反彈限位問題。然而，空氣彈簧的反向剛度很小，如不采取反向限位措施，必然會(huì)出現(xiàn)以下幾個(gè)問題：1)因?yàn)闅饽业淖杂啥扔邢蓿詿o止境的反彈，必然會(huì)出現(xiàn)脫囊（若無夾緊措施）或拉斷氣囊（有夾緊措施）的現(xiàn)象。2)因?yàn)闇p振器的自由長(zhǎng)度及連接強(qiáng)度有限，所以無止境的反彈，必然會(huì)造成減振器的破壞。3

38、)囊式氣囊在反跳時(shí)的有效承壓面積最小，泄壓面積最大，所以，反彈行程過大易于引起氣囊的爆破。考慮以上情況，在大客車的空氣懸架系統(tǒng)中一般均裝有鋼絲繩反向限位裝置。5、減振器因空氣彈簧和螺旋彈簧、扭桿彈簧等一樣，本身沒有衰減振動(dòng)的能力。因此，對(duì)減振器的性能提出了較高的要求，希望減振器的性能穩(wěn)定可靠。另外，為了滿足汽車空載及滿載時(shí)對(duì)減振器的要求，減振器的性能最好能隨載荷的增加而改變，并將非周期系數(shù)保持在一個(gè)大致不變的范圍內(nèi)。 綜合上述分析，我選擇了如圖 的空氣懸掛作為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的方案，圖中選用及確定的主要零部件有：Neway公司生產(chǎn)的AD-160型空氣彈簧；由一根橫梁、兩個(gè)縱梁組成的輔助車架；導(dǎo)向鋼

39、臂兩個(gè)，各由四根鋼板焊接而成；可調(diào)式橫向推力桿一個(gè)；導(dǎo)向鋼臂車架支架兩個(gè)；車橋適配座及車橋蓋各兩個(gè)；雙向作用減震器兩個(gè)。圖片： 設(shè)計(jì)計(jì)算3-1 輔助車架的設(shè)計(jì)計(jì)算一、輔助車架結(jié)構(gòu)的選擇 1、 車架的功用此車架作為一個(gè)輔助車架，它與空氣彈簧、減振器、橫向推力桿及車橋用連接件連接，而后將其焊接到黃海牌DD680K01大客車的整體式車架上。他承受后載質(zhì)量和有效載荷，并承受汽車行駛時(shí)所產(chǎn)生的各種力和力矩，車架要承受各種靜載荷和動(dòng)載荷。2、 對(duì)車架的要求為了使車架能達(dá)到以上功用，通常對(duì)車架有如下的要求： （1） 有足夠的強(qiáng)度 保證在各種復(fù)雜受力的情況下車架不受損壞，要求有足夠的疲勞強(qiáng)度。 （2） 有足夠

40、的彎曲強(qiáng)度 保證汽車在各種復(fù)雜受力的使用條件下，固定在車架上的各總成不至于因?yàn)檐嚰艿淖冃味缙趽p壞。 （3） 有適當(dāng)?shù)呐まD(zhuǎn)剛度 當(dāng)汽車行駛于不平路面時(shí)，為了保證汽車對(duì)路面不平行度的適應(yīng)性，提高汽車的平順性和通過性，要求車架具有適合的扭轉(zhuǎn)剛度。 （4） 盡量減輕質(zhì)量 由于車架較重，對(duì)于鋼板的消耗量相當(dāng)大，因此車架應(yīng)按等強(qiáng)度的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，以減輕汽車的自重和降低材料的消耗量。3、 車架結(jié)構(gòu)的確定本車架選用邊梁式車架。這種車架由兩根縱梁，及連接兩根縱梁的橫梁組成。這種結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于貨車和大客車上。圖片： 車架的強(qiáng)度計(jì)算1、車架所受載荷汽車使用工況復(fù)雜，作用于車架上的載荷變化也很大。汽車靜止時(shí)，車架

41、只承受彈簧以上部分的載荷，它由車架和車身的自身質(zhì)量，裝在車架上各總成與附近的質(zhì)量和裝載質(zhì)量所受的重力組成，其總和稱為車架的靜載荷。汽車在平路上以較高車速行駛時(shí)，路面的反作用力使車架承受對(duì)稱垂直載荷。它使車架產(chǎn)生彎曲變形，其大小取決于作用在車架上各處的靜載荷及其垂直加速度。汽車在崎嶇不平路面上行駛時(shí)，汽車四個(gè)車輪可能不再同一平面內(nèi)，從而使車架產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，其大小取決于路面不平度及車架與懸架的剛度。此外，汽車加速或制動(dòng)時(shí)會(huì)導(dǎo)致車架前后部載荷的重新分配。汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，慣性力將使車架受側(cè)向力的作用。當(dāng)前輪正面撞向路面凸起障礙時(shí)，將使車架產(chǎn)生水平的剪力。安裝在車架上各總成工作時(shí)所產(chǎn)生的力由于載荷作用線不通

42、過縱梁截面的彎心，將會(huì)產(chǎn)生附加的局部扭矩。由此可見，汽車車架受力情況復(fù)雜，所承受的載荷屬于空間力系。車架縱梁于橫梁的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)又是各種這樣。更導(dǎo)致問題的復(fù)雜化。目前正在迅速發(fā)展用有限元法來精確地分析和計(jì)算車架的強(qiáng)度。其計(jì)算工作由電子計(jì)算機(jī)來進(jìn)行，效率較高。但考慮到理解此方法需要更深的基礎(chǔ)知識(shí)，故現(xiàn)在只用簡(jiǎn)單的計(jì)算方法對(duì)其校核，雖所得結(jié)果精度有限，但在初始設(shè)計(jì)階段，由于簡(jiǎn)便易行，對(duì)初選車架截面尺寸也是又用的。2、 車架強(qiáng)度的設(shè)計(jì)計(jì)算主要內(nèi)容是對(duì)車架縱梁進(jìn)行簡(jiǎn)化的彎曲強(qiáng)度計(jì)算，以用來確定其截面尺寸。注明：本車架通過焊接的方式與主車架相連，縱梁為簡(jiǎn)支梁，簧載質(zhì)量可以看作均布在縱梁上。所有作用力均通過截

43、面的彎心（忽略不計(jì)局部扭轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的影響），載荷工況如圖所示：由設(shè)計(jì)要求可知：該大客車后橋軸距為4100mm,根據(jù)汽車設(shè)計(jì)，取后簧長(zhǎng)L = 4100 * 36% = 1476 mm（1） 確定彎矩根據(jù)圖 3-1所示載荷工況可求支反力為：F = F = G / 2 = ( 7000-1120-220 ) * 10 / 2 = 28300 N所以，最大彎矩在車架的中點(diǎn)附近則 Mmax = F * L / 2 = 29300 * 1.476 / 2 = 20885.4 Nm如果要考慮汽車行駛受動(dòng)載時(shí)的最大彎矩，可在最大彎矩前乘一動(dòng)載系數(shù)k=4.0 (k取3-4.7)，此動(dòng)載系數(shù)考慮了實(shí)際行駛中遇到最高

44、路障時(shí)的載荷增值。如果再考慮縱梁在動(dòng)載荷作用下將產(chǎn)生疲勞，對(duì)疲勞的影響可用疲勞系數(shù)表示，此值取1.4，故動(dòng)載荷下的最大彎矩為：Mdmax = 1.4 * 4 * 20885.4 = 116958.24 Nm（2） 縱梁截面尺寸的確定應(yīng)力 式中：h腹板高；b翼緣寬；t 梁斷面后度；解得： 117N/mm 按上式求得的彎曲應(yīng)力不超過縱梁的疲勞極限 ，車架選用16Mn, =220260N/mm 。由于當(dāng)縱梁變形時(shí)，翼緣可能受力而破裂，因此應(yīng)按薄板理論進(jìn)行較核，此時(shí)臨界彎曲應(yīng)力 為：0 N/mm 式中：E彈簧模量 泊松比3、 梁抗彎剛度較核為了保證整車和其他裝置件的正常工作，對(duì)縱梁的最大彎曲撓度應(yīng)加以

45、限制。根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為車架縱梁中點(diǎn)受1KN 集中載荷時(shí)的變形量不能超過0.085cm，由材料力學(xué)關(guān)于簡(jiǎn)支梁的撓度公式可求得下列關(guān)系：Jx / l > 12 , 即抗彎剛度必須大于12 l 。圖片： 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算一、 后懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)此后懸架采用單縱臂式非獨(dú)立懸架。導(dǎo)向桿為縱向剛臂，它控制橋的位置，承受客車的縱向力及部分垂直負(fù)荷；橋連接裝置中上下支架有可壓縮墊片以保證和橋殼完全接觸；整體是穩(wěn)定梁允許有效載荷中心有更大的變化，同時(shí)減少了加在橋上的扭矩并保持很高的抗客車搖擺能力；橫向穩(wěn)定桿固定橋的側(cè)向位置并承受側(cè)向力。由于后懸架的側(cè)傾角剛度足夠，所以沒有裝配橫向穩(wěn)定桿。 采用這種機(jī)構(gòu)的

46、目的，是為了降低汽車縱向傾覆力矩中心的位置，增架懸架系統(tǒng)的抗車身的縱向傾斜能力。在布置單縱臂式導(dǎo)向機(jī)構(gòu)時(shí)，一般多是像利蘭大客車一樣把前懸架導(dǎo)向臂與車身相連的鉸接點(diǎn)布置在后輪之前。采用這種導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)，主銷后傾角變化較大。因此，一般將導(dǎo)向臂做的較長(zhǎng)。另外，當(dāng)車身有橫向擺動(dòng)時(shí)，由于左右兩導(dǎo)向臂繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度不一樣，產(chǎn)生導(dǎo)向臂扭轉(zhuǎn)車橋的趨勢(shì)。當(dāng)車橋的扭轉(zhuǎn)剛度很大時(shí)，懸架系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生過大的附加載荷，引起U型螺栓甚至整個(gè)導(dǎo)向臂的折斷。為了克服這一缺點(diǎn)，多是將導(dǎo)向臂與車橋及車架相連的地方做成彈性連接，使導(dǎo)向臂與車橋具有一定的變形能力。二、 截面尺寸的確定及較核考慮到后簧總長(zhǎng)，取導(dǎo)向臂兩端中心

47、點(diǎn)間距離為900mm,前后兩端中心點(diǎn)到驅(qū)動(dòng)橋中心的距離分別為530mm,370mm，前段中心點(diǎn)高200mm。導(dǎo)向臂靜載時(shí)受力分析如圖3-3：圖片： 由汽車設(shè)計(jì)知, 對(duì)于空氣懸架，簧下質(zhì)量取后橋總質(zhì)量的16%，即7000 *16% = 1120 kg每個(gè)導(dǎo)向臂上的B點(diǎn)受力為F = 3500 560 = 2940 kg。由力矩平衡得：F = 12087 N F = 17313 N由于汽車行駛工況復(fù)雜，所以從以下三個(gè)方面入手進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算汽車緊急制動(dòng)時(shí)圖片： 假設(shè)汽車滑動(dòng)系數(shù)為0.8，則 F = 0.8 * 3500 *10 * 2 = 28000 N由設(shè)計(jì)要求可知，車輪半徑r = （D + 2B ）

48、* 25.4 / 2 r = ( 20 + 2*7 ) * 25.4 / 2 = 431.8 mmM = F * r = 28000 * 0.4318 = 12090.4 Nm由圖3-6所示，對(duì)A點(diǎn)取矩得F * 0.204 + F * 0.9 + M = F * 0.53代入數(shù)據(jù)得： F = 830.7 N對(duì)B點(diǎn)取矩得F * 0.204 + F * 0.37 + M = F * 0.9代入數(shù)據(jù)得： F = 34169.3 N對(duì)上圖進(jìn)行力的分解，如圖3-5 在Y方向上：F = F F = F *sin F *cos 解得： F = 22086.2 N在X方向上：F =F + F = F *sin

49、 + F *cos 解得： F = 38258.9 N M = F * 0.53 / cos = 12511.4 NmM = F * 0.37 = 307.4 NmM= M +M =12818.8 Nm所以，危險(xiǎn)截面載車橋中心線稍左側(cè)，即螺栓孔處，可近似認(rèn)為車橋處。假設(shè)導(dǎo)向臂的臂厚為7mm。由材料力學(xué)可知： = 即 = + < 對(duì)于45號(hào)鋼， =355*10 。設(shè)安全系數(shù)為n=2,所以 a 120mm, 這里取a =140mm,b=80mm再代入上面的式子得： =161Mpa此時(shí)的安全系數(shù) n = 2.2 。2、加速行駛時(shí) 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩T =470 Nm；變速器最大傳動(dòng)比i =6.60

50、2；主減速器傳動(dòng)比i =4.33；傳動(dòng)效率 =0.85；車輪半徑r = 431.8 mm；有汽車?yán)碚摽芍很囕喿畲笈ぞ豑 =T * i * i 所以，驅(qū)動(dòng)力F = = 26448.4 N不計(jì)風(fēng)阻，坡度阻力，假設(shè)一般瀝青或混凝土路面 f = 0.019 ,則滾動(dòng)阻力 F = 35000 * 0.019 = 665 N , 加速阻力 F = , = 1 + = 2.98 ( = 0.04 ) M = （F - F ）* 0.4318 =11133.27 Nm由圖3-7可知：對(duì)A點(diǎn)取矩得（F - F ）* 0.204 + F * 0.9 + M = F * 0.53代入數(shù)據(jù)得： F = 2396.7

51、 N對(duì)B點(diǎn)取矩得（F - F ）* 0.204 + F * 0.37 + M = F * 0.9代入數(shù)據(jù)得： F = 32603 N對(duì)上圖進(jìn)行力的分解，如圖3-5在Y方向上：F = F F = （F - F ）*sin F *cos 解得： F = 21403.3 N在X方向上：F =F + F = F *sin +（F - F ）*cos 解得： F = 35631.7N由彎矩圖3-6可知：M = F * 0.53 / cos = 12155 NmM = F * 0.37 =886.8NmM= M +M =13041.8 Nm= = + =157*10 < 所以汽車在加速時(shí)，導(dǎo)向臂是安

52、全的。上坡時(shí)不計(jì)空氣阻力和加速阻力，最大爬坡度 （滿載，無托掛，在干燥硬實(shí)路面上等速行駛），則i=tg 0.2, 解得； 道路阻力F = G ( f + i) = 35000 * ( 0.019 + 0.2 ) = 7665 NM = F * r = 3309.7 NmF * 0.204 + F * 0.9 + M = F * 0.53代入數(shù)據(jù)得： = 15196.3 N對(duì)B點(diǎn)取矩得F * 0.204 + F * 0.37 + M = F * 0.9代入數(shù)據(jù)得： F = 19803.7N對(duì)上圖進(jìn)行力的分解，如圖3-5在Y方向上：F = F F = F *sin F *cos 解得： F = 1

53、5823.3N在X方向上：F =F + F = F *sin + F *cos 解得： F = 21152.4N由彎矩圖3-6可知：M = F * 0.53 / cos = 8986NmM = F * 0.37 = 5622.6NmM= M +M =14608.6Nm = = = 158 *10 < 所以汽車在最大爬坡度爬坡時(shí)，導(dǎo)向臂處于安全狀態(tài)。綜上所述，此導(dǎo)向臂完全合格。膜片空氣彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算一、概述空氣懸架的主要元件是空氣彈簧。它由夾有簾線的橡膠氣囊內(nèi)的壓縮空氣組成。從結(jié)構(gòu)上分為兩類：囊式空氣彈簧和膜式空氣彈簧。本次設(shè)計(jì)采用膜式空氣彈簧。對(duì)于汽車懸架彈性元件的負(fù)荷特性及其剛度式重要參數(shù)，空氣彈簧也不例外。下面是膜式空氣彈簧的符合特性及剛度曲線的計(jì)算方法。二、空氣彈簧的負(fù)荷特性設(shè)空氣彈簧上受到載荷P的作用，彈簧內(nèi)充氣后，絕對(duì)氣壓為p，如圖3-9所示，則有： P=(p0.1)A (1)式中：A-有效面積，它隨著氣囊高度一起變化。由于空氣密封于容器內(nèi)，彈簧上載荷變化時(shí)，內(nèi)腔的體積和壓力也發(fā)生變化，其變化規(guī)律可由氣體狀態(tài)方程式確定，即：p=p0( ) (2)式中： p、v任意位置時(shí)氣體的絕對(duì)壓力和容積； p0