空氣彈簧的簡介與設計

目錄5空氣彈簧發(fā)展史1236空氣彈簧結構和分類空氣彈簧性能要求與失效模式空氣彈簧有限元分析技術4空氣彈簧的試驗與檢測6空氣彈簧計算算例與有限元分析算例1.空氣彈簧發(fā)展史1580年，四輪馬車上使用鋼板彈簧（懸架）。1900年，美國人哈德福發(fā)明了第一個汽車減振器。1933年，美國凡士通公司（哈維·凡世通HarveyFirestone）研發(fā)出第一個空氣彈簧。1934年，美國凡士通公司研制出空氣彈簧懸架系統(tǒng)（AIREDE空氣彈簧）。1934年，通用汽車公司采用了前螺旋彈簧獨立懸架。1938年，別克汽車第一次將螺旋彈簧應用到汽車后懸架上。1944年，凡世通公司與通用汽車公司合作，在通用客車上進行了空氣彈簧首次裝車試驗。1950年，福特汽車公司的麥弗遜制成了麥弗遜式獨立懸架，是轎車上應用較多的懸架形式。1953年，通用汽車公司經(jīng)過大量的產(chǎn)品研制開發(fā)工作，開始生產(chǎn)裝有空氣懸架的客車。1984年，林肯大陸轎車采用了可調整的空氣懸架系統(tǒng)，從此電控懸架在汽車上開始采用?！壳埃諝鈴椈珊蛻壹芗夹g仍在發(fā)展中。2.空氣彈簧結構和分類膜式結構囊式結構混合式裝配用螺柱裝配&氣路螺柱裝配用螺孔氣路接口蓋板囊皮緩沖塊活塞活塞裝配用緊固件腰環(huán)鋼圈2.空氣彈簧結構和分類囊皮結構外層膠第二層簾子布第一層簾子布內層膠外層膠----耐老化、耐屈撓、有較高的定伸應力內層膠----耐老化、好的氣密性簾布膠----與簾線的粘結性能好鋼絲膠----較高的定伸應力、與鋼絲的粘結性能好、壓出性能好2.空氣彈簧結構和分類-膠料性能NRCR硬度(邵氏A型)/度6654拉伸強度/Mpa25.821.1扯斷伸長率/%640792熱老化性能（100℃×7d)硬度變化/度+21+16扯斷強度變化率/%-65-11扯斷伸長率變化率/%-278-44耐臭氧老化性能(40℃×48h×55%RH,50pphm)3級0級NR與CR氣囊膠料性能比較

NR/CR氣囊膠料性能比較

CR分子結構中，含有乙烯基氯，致使CR中雙鍵和取代基的反應活躍都下降，對比而言，CR/NR或純CR生膠體系均比以往國內采用的純NR生膠體系的老化性能優(yōu)異。耐熱氧—生膠體系的優(yōu)選2.空氣彈簧結構和分類-膠料從生膠體系、硫化體系和防老體系考慮進行配方設計，使三者達到共硫化。對交聯(lián)形態(tài)最佳化的減振橡膠來講，出于物性和加工性能兩方面的原因，多數(shù)場合是采用硫黃進行交聯(lián)的。兼?zhèn)淠蜔嵝院湍推谛?，這在改善橡膠類材料的耐熱性上是十分重要的，配方上大多采用半有效硫化體系。

耐熱氧—交聯(lián)形態(tài)最佳化2.空氣彈簧結構和分類-膠料根據(jù)NR（天然橡膠）和CR（氯丁橡膠）膠料的硫化曲線不同，探索不同硫化體系對膠料硫化性能的影響，使外層膠和簾布膠的粘合問題得以解決。NR和CR硫化曲線對比三種硫化體系的并用膠硫化曲線耐熱氧—交聯(lián)形態(tài)最佳化2.空氣彈簧結構和分類-膠料CR硫化膠中各組分都會影響材料的焦燒性能，從抑制膠料在室溫下發(fā)生從α聚合體向β聚合體轉化入手，改善膠料的加工和儲存穩(wěn)定性。由于減振橡膠是在動態(tài)下使用的，它的老化(氧老化、臭氧老化、和疲勞老化)遠比靜態(tài)時嚴重得多，各老化因素不僅單獨作用，還以各種各樣的耦合形式對橡膠施加作用，如機械方面的影響因素(載荷、振動條件等)常常有大氣中的氧、臭氧和光等參與作用，還有熱(溫度)也參與作用，從而將導致橡膠的發(fā)粘(切斷交聯(lián))硬化(交聯(lián)的進行)或者龜裂及裂紋等現(xiàn)象發(fā)生，所以防老劑的使用及其配合十分重要。同時,新型防老劑的開發(fā)應用也有很好的前景。耐疲勞老化—防老體系優(yōu)化2.空氣彈簧結構和分類-膠料空簧膠料的耐屈撓性能比較膠料的耐屈撓性能原NR配方改進前CR改進后CR不出現(xiàn)龜裂的屈撓次數(shù)，萬次6.637.4大于200達到6級的屈撓次數(shù)，萬次37.452.4大于200空簧產(chǎn)品的疲勞性能比較產(chǎn)品名稱膠囊膠料產(chǎn)品疲勞試驗結果EQ6111汽車空簧NR配方疲勞次數(shù)50萬次時產(chǎn)品破壞CR配方疲勞次數(shù)300萬次后產(chǎn)品完好耐疲勞老化—防老體系優(yōu)化2.空氣彈簧結構和分類-膠料天然橡膠氣囊(使用1年后表面龜裂)氯丁橡膠氣囊(使用1年后表面完好)改進前后空氣彈簧氣囊老化實物圖2.空氣彈簧結構和分類-尼龍66簾子布尼龍66浸膠簾子布廣泛適用于橡膠工業(yè)的輪胎骨架材料，具有強度高、耐高溫、耐疲勞、耐沖擊等優(yōu)良特性，適用于斜交載重胎、工程胎、航空胎。2.空氣彈簧結構和分類-簾子布1400dtex/2

dtex:分特，重量單位，指10000米長的纖維束的克數(shù)（紗線和纖維都很細，用每米的重量來表達沒有實際意義）tex是特，tex指1000米長的纖維束的克數(shù)D是旦尼爾，簡稱旦，指9000米長的纖維束的克數(shù)換算關系：即1tex=10dtex，1D=10/9dtex神馬實業(yè)股份有限公司產(chǎn)品930dtex/2-10000米次規(guī)格簾線；單絲重量為930g；98.4EPD—密度為98根/10cm；54″—幅寬為54英寸，即約為137cm；3.空氣彈簧性能要求與失效模式GB/T13061-1991

《汽車懸架用空氣彈簧橡膠氣囊》GB/T528-2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定》HG/T2198-2011《硫化橡膠物理試驗方法的一般要求》GB/T531-2008

《硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗方法》GB/T2941-2006《橡膠物理試驗方法試樣制備和調節(jié)通用程序》GB/T14450-2008《胎圈用鋼絲》……GB/T9102-2003《錦綸6輪胎浸膠簾子布》GB/T13934-2006《硫化橡膠或熱塑性橡膠屈撓龜裂和裂口增長的測定》空氣彈簧設計建議了解的相關標準3.空氣彈簧研發(fā)流程客戶樣件/車輛參數(shù)懸掛優(yōu)化樣機試制性能試驗ADAMSABAQUSUGPro/engineerSolidworksAutoCAD綜合性能試驗垂向疲勞試驗高、低溫試驗爆破試驗結構設計計算分析模具設計及制造零部件加工工藝設計空氣彈簧動力學模型

整車動力學模型

3.空氣彈簧性能要求與失效模式-性能曲線3.空氣彈簧性能要求與失效模式-性能曲線3.空氣彈簧性能要求與失效模式外層膠鋼絲膠內層膠簾布層膠料耐曲撓性不夠上座橡膠氣囊橡膠支撐下座空氣彈簧失效與簾布膠粘合不牢膠與鋼絲粘合不牢與內、外層膠粘合不牢性能不好膠料氣密性差強度不夠橡膠老化強度不夠強度不夠膠料耐老化性差膠料氣密性差空氣彈簧失效魚骨圖4.空氣彈簧的試驗與檢測六通道電液伺服空氣彈簧綜合性能試驗臺垂向動特性試驗臺氣囊24h的內壓降不得超過0.02MPa。氣囊的破壞內壓不得低于2.00MPa。氣囊簾布層間的粘附強度不得低于6kN／m。氣囊的臺架壽命不得低于300萬次。4.空氣彈簧的試驗與檢測空氣彈簧耐壓強度試驗臺高低溫恒溫恒濕試驗箱

5.空氣彈簧有限元分析技術空