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1、如文檔對你有用，請下載支持！ 15t,前軸的 1900mm,后 1張 1張 1張 1份 2天 2天 3天 4天 2天 2天 3天 3天 班級：汽車06-1 學號： 姓名： 指導教師： 完成日期：2009-01-07 一、設計題目(學生空出，由指導教師填寫) 重型載貨汽車囊式空氣懸架的設計 二、設計參數 針對某型4M2重型載貨汽車進行空氣懸架的設計。該車的滿載總質量為軸載質量為6000kg,后軸的軸載質量為9000kg,軸距為4500mm,前輪距為輪距為1800mm,車輪靜力半徑450mm,滿載時整車中心高度為10

2、00mm。三、設計要求 (1)總裝圖 (2)零件圖 (3)原理圖 (4)課程設計說明書(5000?8000字) 四、進度安排(參考) (1)熟悉相關資料和參考圖 (2)確定基本參數和主要結構尺寸 (3)設計計算 (4)繪制總裝配草圖 (5)繪制總裝配圖 (6)繪制零件圖 (7)編寫說明書 (8)準備及答辯 五、指導教師評語 成績： 指導教師 日期 摘要 懸架是現代汽車的重要總成之一，它把車價和車軸彈性地結合連接起來。主要任務是 傳遞作用在車輪和車架之間的一切力和力矩；緩和路面?zhèn)鹘o車架的沖擊載荷，衰減由此引 起的承載系統(tǒng)的振動，保證汽車的行駛平順性；保證

3、車輪在路面不平和載荷變化時有理想 的運動特性，保證汽車的操縱穩(wěn)定性，使汽車獲得高速行駛能力。 懸架由彈性元件、導向裝置、減震器、緩沖塊和橫向穩(wěn)定器等組成，囊式空氣彈簧是 彈性元件其中一種，它含有簾布層結構的橡膠氣囊內沖入空氣，并以空氣為介質，利用空 氣可以壓縮的特點來實現彈性作用。通過高度控制閥，來保證車身高度不隨汽車載荷變化 而變化，保證汽車的平順性和穩(wěn)定性。 關鍵詞：懸架；囊式空氣彈簧；減震器；高度控制閥 Abstract Modernautomobilesuspensionisoneoftheimportantassemblylineandaxle,itconnectsw

4、ithflexibility.Maintaskistotransferfunctionbetweenthewheelandframeofalltheforceandmoment,Toeasetheimpactloadroadframe,theattenuationcausedbythevibration,guaranteesystemofbearingofvehicle,Ensuretheroadwheelsroughandloadchangeshaveidealcharacteristics,cars,carswonmaneuveringhigh-speedcapability. Susp

5、ensionofelasticcomponent,guidingdevice,shockabsorber,transversestabilizerblocksandabuffer,cysticcomponents,suchasairspringflexiblecomponents,itcontainsonelayerstructureofaircurtaininsideirruptiveair,rubberandairasmedium,thecharacteristicsofaircanbecompressedtoachieveflexibility.Throughtheheightvalve

6、bodyheight,toensurethatnochangeswiththeautomobileloading,guaranteethestabilityandcarride. Keywords:Suspension,Capsuletypeairspring,Shockabsorber,heightcontrolvalve 如文檔對你有用，請下載支持! 目錄 1 懸架..1 1.1 懸架的功用1 1.2 懸架的分類1 1.2.1.1 獨立懸架2 1.2.1.2 非獨立懸架2 1.3 懸架的組成2 1.3.1.1 減振器3 1.3.1.2 彈性元件4 2 空氣懸架.

7、.4 2.1 空氣懸架工作原理..4 2.2 空氣懸架的特點5 2.3 空氣彈簧..5 2.3.1 囊式空氣彈簧..5 2.4 高度控制閥6 3 重型載貨汽車..6 4 汽車結構參數....6 5 前空氣懸架設計....6 5.1 空氣彈簧剛度的計算....6 5.2 減震器的選擇....7 5.3 前懸架空氣彈簧校核....7 6 后空氣懸架的設計....8 6.1 空氣彈簧的剛度計算....8 6.2 減震器的選擇....8 6.3 后懸架空氣彈簧校核....8 7 側傾校核....9 7.1 彈簧質量的側傾中心....9 7.2 側傾力臂計算....9

8、 7.3 穩(wěn)定桿角剛度的計算....9 7.4 整車側傾角剛度..10 7.5 側傾角校核結果..10 7.6 車身振動系統(tǒng)簡化模型..11 8 結束語..12 如文檔對你有用，請下載支持！ 1懸架 懸架是車架（或承載式車身）與車橋（或車輪）之間的一切傳力連接裝置的總稱。 1.1 懸架的功用 懸架的功用是把輪面作用于車輪上的垂直反力（支承力）、縱向反力（驅動力和制動 力）和側向反力以及這些反力所造成的力矩傳遞到車架（或承載式車身上），以保證汽車 的正常行駛。 1.2 懸架的分類 懸架可分為非獨立懸架和獨立懸架兩類。非獨立懸架的結構特點是，左、右車輪用一 根整體

9、軸連接，再經過懸架和車價（或車身）連接；獨立懸架的結構特點是，左、右車輪 通過各自的懸架與車架（或車身）連接。如圖所示。 非獨立懸架獨立懸架 1.2.1 獨立懸架 獨立懸架是每一側的車輪都是單獨地通過彈性懸架懸掛在車架或車身下面的。其優(yōu)點 是：質量輕，減少了車身受到的沖擊，并提高了車輪的地面附著力；可用剛度小的較軟彈 簧，改善汽車的舒適性；可以使發(fā)動機位置降低，汽車重心也得到降低，從而提高汽車的 行駛穩(wěn)定性；左右車輪單獨跳動，互不相干，能減小車身的傾斜和震動。不過，獨立懸架 存在著結構復雜、成本高、維修不便的缺點?，F代轎車大都是采用獨立式懸架，按其結構 形式的不同，獨立懸架又

10、可分為橫臂式、縱臂式、多連桿式、燭式以及麥弗遜式懸架等。 1.2.2 非獨立懸架 非獨立懸架的結構特點是兩側車輪由一根整體式車架相連，車輪連同車橋一起通過彈 性懸架懸掛在車架或車身的下面。非獨立懸架具有結構簡單、成本低、強度高、保養(yǎng)容易、 行車中前輪定位變化小的優(yōu)點，但由于其舒適性及操縱穩(wěn)定性都較差，在現代轎車中基本 上已不再使用，多用在貨車和大客車上。 1.3 懸架的組成 懸架由彈性元件、導向裝置、減震器、緩沖塊和橫向穩(wěn)定器得組成。如圖所示 1、彈性元件2、縱向推力桿3、縱向推力桿4、橫向穩(wěn)定器5、橫向推力桿 1.3.1.1 減振器 為加速車價和車身振動的衰減，以改善汽車

11、的行駛平順性，在大多數汽車的懸架系統(tǒng)內部裝有減振器，減振器和彈性元件是并聯(lián)安裝的。汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用液力減振器，如圖所示為本設計中采用的雙向作用筒式減振器示意圖。如下圖所示。 減振器上端與車身或者車架相連，下端與車橋相連。當轎車在不平坦路上行駛，車身會發(fā)生振動，減振器能迅速衰減車身振動，利用本身油液流動的阻力來消耗振動的能量。 現代轎車大多都是采用筒式減振器，當車架與車軸相對運動時，減振器內的油液與孔壁間的摩擦形成了對車身振動的阻力，這種阻力工程上稱為阻尼力。阻尼力會將車身的振動能轉化為熱能，被油液和殼體所吸收。人們?yōu)榱烁玫貙崿F轎車的行駛平穩(wěn)性和安全性，將阻尼系數不固定在某一數值上，

12、而是隨轎車運行的狀態(tài)而變化，使懸掛性能總是處在最優(yōu)的狀態(tài)附近。因此，有些轎車的減振器是可調式的可根據傳感器信號自動選擇。 （1）在壓縮行程（車橋和車架相互靠近），減振器阻尼力較小，以便充分發(fā)揮彈性元件的彈性作用，緩和沖擊。這時，彈性元件起主要作用。 （2）在懸架伸張行程中（車橋和車架相互遠離），減振器阻尼力應大，迅速減振。 （3）當車橋（或車輪）與車橋間的相對速度過大時，要求減振器能自動加大液流量，使阻尼力始終保持在一定限度之內，以避免承受過大的沖擊載荷。 在汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用的是筒式減振器，且在壓縮和伸張行程中均能起減振作用叫雙向作用式減振器，還有采用新式減振器，它包括充氣式減振

13、器和阻力可調式減振器。 雙向作用筒式減振器工作原理說明。在壓縮行程時，指汽車車輪移近車身，減振器受壓縮，此時減振器內活塞3向下移動?；钊虑皇业娜莘e減少，油壓升高，油液流經流通閥8流到活塞上面的腔室（上腔）。上腔被活塞桿1占去了一部分空間，因而上腔增加的容積小于下腔減小的容積，一部分油液于是就推開壓縮閥6,流回貯油缸5。這些閥對油 的節(jié)約形成懸架受壓縮運動的阻尼力。減振器在伸張行程時，車輪相當于遠離車身，減振器受拉伸。這時減振器的活塞向上移動。活塞上腔油壓升高，流通閥8關閉，上腔內的油液推開伸張閥4流入下腔。由于活塞桿的存在，自上腔流來的油液不足以充滿下腔增加的容積，主使下腔產生一真空度，

14、這時儲油缸中的油液推開補償閥7流進下腔進行補充。由 于這些閥的節(jié)流作用對懸架在伸張運動時起到阻尼作用。 由于伸張閥彈簧的剛度和預緊力設計的大于壓縮閥，在同樣壓力作用下，伸張閥及相應的常通縫隙的通道載面積總和小于壓縮閥及相應常通縫隙通道截面積總和。這使得減振 器的伸張行程產生的阻尼力大于壓縮行程的阻尼力，達到迅速減振的要求。 1.3.1.2 彈性元件 汽車懸架系統(tǒng)中采用的彈性元件主要有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、氣體彈簧和 橡膠彈簧等幾種結構。彈性元件優(yōu)劣各異 (1) 鋼板彈簧：由多片不等長和不等曲率的鋼板疊合而成。安裝好后兩端自然向上彎曲。鋼板彈簧除具有緩沖作用外，還有一定的減

15、振作用，縱向布置時還具有導向傳力的作 用。非獨立懸掛大多采用鋼板彈簧做彈性元件，可省去導向裝置和減振器，結構簡單。 (2) 螺旋彈簧：只具備緩沖作用，多用于轎車獨立懸掛裝置。由于沒有減振和傳力的功能，還必須設有專門的減振器和導向裝置。 (3) 油氣彈簧：以氣體作為彈性介質，液體作為傳力介質，它不但具有良好的緩沖能力，還具有減振作用，同時還可調節(jié)車架的高度，適用于重型車輛和大客車使用。 (4) 扭桿彈簧：將用彈簧桿做成的扭桿一端固定于車架，另一端通過擺臂與車輪相連，利用車輪跳動時扭桿的扭轉變形起到緩沖作用，適合于獨立懸掛使用。 2空氣懸架 空氣彈簧有壓氣機、油水分離器、調壓閥、儲氣筒

16、、高度控制閥、控制連桿、空氣彈 簧、儲氣罐、空氣濾清器、管路、導向傳力桿、減振器、橫向穩(wěn)定器等部分組成?？諝鈴? 簧式在含有簾布層結構的橡膠氣囊內充入空氣，并以空氣為介質，利用空氣可以壓縮的特 點來實現彈性作用。 2.1 空氣懸架工作原理 在發(fā)動機帶動下，壓氣機產生的壓縮空氣經過油水分離器和調壓閥進入儲氣筒。調壓 閥可使儲氣筒內的壓縮空氣保持一定的壓力。需要時，壓縮空氣從儲氣筒出來，流入固 定在車架上的高度控制閥內。高度控制閥上有通氣源和充氣閥和通大氣的放氣閥，這兩個 閥由控制連桿控制。 當汽車載荷增加時候，車架與車橋之間的距離縮短，然后通過控制連桿機構的作用， 打開充氣閥，

17、壓縮空氣流入空氣彈簧的氣囊使之壓力增加，筒式使車架升高，直至充氣閥 關閉為止，此時車架又恢復到載荷增加前的高度，汽車卸載時，車架與車橋之間的距離增 大，此時通過控制連桿的作用打開放氣閥，使氣囊內的氣體排入大氣，壓力減小，直至車 架高度恢復到卸載前的位置為止。此時，裝有空氣彈簧懸架的汽車，從空空在到滿載的各 如文檔對你有用，請下載支持! 種載荷狀態(tài)下均能保持車身高度不變。這有利于乘客上、下車或工人裝、卸貨物。 2.2 空氣彈簧的特點 當多軸貨車或掛車采用空氣懸架時，在空載或部分承載工況下，能夠進行單軸或多軸 提升，這有利于減少提升軸和未提升橋上輪胎的磨損，同時增加驅動橋的附著

18、力。當未提 升橋過載的條件下，被提升的車軸能自動回位并參與承載， 通過對氣囊充氣或者放氣，可以實現變換車身高度。在汽車通過壞路面時，要求升起 車身以便提高汽車的通過性；在平坦的好路面上行駛，又希望降低車身高度，藕以獲得低 的質心高度和較好的行駛穩(wěn)定性以及減少空氣阻力。 采用空氣彈簧以后，在汽車左、右側的簧載質量不均勻時，通過高度控制閥的作用， 可以保證整車車身處于水平狀態(tài)。在汽車高速轉彎的行駛條件下，與采用鋼板彈簧懸架的 汽車比較，采用空氣彈簧懸架的汽車車身側傾角明顯減小。 汽車行駛在路上，車輪對路面作用有沖擊力，車速越高沖擊力越大，在垂直、縱向和 橫向力綜合作用下，行程對路

19、面的剪切力，使路面行程凸包；波浪等而損壞?？傎|量越大 的汽車，對高速公路的破壞的程度越嚴重，這也是造成高速公路損壞的主要原因之一。裝 用空氣懸架的汽車，因空氣懸架的剛度低，所以車輪對路面作用的動載荷要小，這就使路 面受到的破壞程度得以減輕。 2.3 空氣彈簧 根據氣囊結構形式的不同，將空氣彈簧分類為囊式空氣彈簧、膜式空氣彈簧和復合式 空氣彈簧。 2.3.1 囊式空氣彈簧 以橡膠囊為主要元件的囊式空氣彈簧，在用來承受內壓張力的鋼質腰環(huán)分割下，氣囊 被分為不同的節(jié)數，并據此分為單曲、雙曲和多曲氣囊三種。囊式空氣彈簧結構比較簡單， 制造容易，因此成本低；又因為工作時橡膠膜的曲率變

20、化小，所以使用壽命長，如圖所示 為雙曲空氣彈簧的示意圖。 雙曲囊式空氣彈簧示意圖 2.4 高度控制閥 高度控制閥分為五阻尼高度控制閥和有阻尼高度控制閥，無阻尼高度控制閥能保證車身高度不隨汽車載荷變化而變化，單當車橋與車身之間存在很小的相對位移時，也會使高度控制閥產生重啟或者排氣動作，浪費壓縮空氣有增加了閥的磨損，排氣時候還伴有噪聲。 3重型載貨汽車 重型載荷汽車是貨車一種，它的噸位必須滿足大于14t才能稱之為重型載荷汽車，本次設計中采用的是15t重載貨車 4汽車結構參數 針對某型4M2重型載貨汽車進行空氣懸架的設計。該車的滿載總質量為15t,前軸的軸載質量為6000kg,后軸

21、的軸載質量為9000kg,軸距為4500mm,前輪距為1900mm,后輪距為1800mm,車輪靜力半徑450mm,滿載時整車中心高度為1000mm。 5前空氣懸架的設計 前懸有兩個氣囊，兩個減振器；單個高度控制閥，一個橫向穩(wěn)定桿，一個橫向推力桿，一個縱向穩(wěn)定桿。 5.1 空氣彈簧剛度計算 設前懸架非簧載質量按500kg計算，前懸架每支空氣彈簧的承受負載為 Gm Gs1 i =G1 -Gu1 i 式中：G為前懸軸載荷為6000kg,i為空氣彈簧個數，Gs1為前懸簧載質量，Gu1為前 懸非簧載質量。代入推出Gm為2750kg,每個空氣彈簧受力為P1=27500N 根據空

22、氣彈簧剛度C[=K（P1r+Pa）M&+P1rM"dA Vdx （K為變指數，一般取1.33,Pr為空氣彈簧內部相對壓強，Pi「=Pi/A,A為有效面積，選用彈簧載荷變形特Tt曲線，當載荷為27500N時，正好落在6bar線左右（1bar=0.1MP）,260mm的坐標交點處，計算A=27500/0.6=4.58x104mmV=26（X4.58104=11.91106mm3,dA/dx為有效面積變化率，由于彈簧在等壓下的載荷，根據特性曲線可知dA/dx=0。） 將上述的數值代入公式可求得空氣彈簧剛度為Ci=164N/mm 5.2 減震器的選擇 懸架阻尼力Fm=VD?2?f?i2?4C

23、m 式中：f為懸架相對阻尼比，前懸架取8.0,i為汽車車輪和減振器跳動行程杠桿比，在此另i為1;m為懸架簧載質量，前懸架為5500kg,代入上述數據可得 懸架阻尼力Fm=0.52X2X0.8X1X,164父2750=5782N 前減振器的安裝方向與垂直方向夾角為10°,所以前懸架阻尼Fm=Fm/cos2a=5782N 2F2F 懸架壓縮時，壓縮阻力Fd1=土型，復原阻力Fz1=2±m(xù)l1-1■ （P為復原與壓縮力之比，其范圍在10~20之間，這里取P=10）,代入得FD1=1051NFZ1=10512N 通過壓縮阻力和復原阻力選取減振器型號 5.3 前懸架空氣彈簧的校核 由于

24、丁苯橡膠具有良好的減振效果，周選取丁苯橡膠進行硫化所得的硫化橡膠作為內外囊的材料，因為空氣彈簧受垂直力作用進行往復運動，因此其主要承受的應力類型屬于壓縮力。由彈簧載荷變形特性曲線可以得出（5.1）所示，當受到垂直載荷27500N力時，彈簧內部的壓強為6bar（0.6MP）,而非金屬材料橡膠的壓縮需用應力為3MP,因此分布到彈簧內部各個單位面積的壓強遠遠小于此值，不用計算就可以知道彈簧的尺寸是完全合適的。 6后空氣懸架的設計 后懸架采用四個空氣氣囊，兩個減震器，一個橫向穩(wěn)定桿，一個橫向推力桿，一個縱向推力桿。 6.1 空氣彈簧剛度計算 設后懸非簧載質量Gu2=1000kg,軸載質量為90

25、00kg,則后懸簧上質量為8000kg 則每個后懸簧上質量為2000kg,通過彈簧載荷變形特性曲線可知，落在4bar、190mm 交點處，通過 A2dA，、…――一…. C2=K(P2r+Pa)^―+P2rM竺，按照前懸彈簧的計算過程可知Vdx 后懸空氣彈簧剛度為C2=143N/mm 6.2 減震器的選擇 根據前懸架的計算方法，懸架阻尼力Fm=VD-2'f-i2-，Cm=4450N 后減振器垂直布置，Fm2=Fm=4450N 壓縮阻力Fdi=809N,復原阻力Fz尸8010N 由壓縮阻力和復原阻力確定減振器型號 6.3 后懸架空氣彈簧的校核 與前空氣彈簧的校核同理，當

26、施加全部載荷的時候，彈簧內部的壓力為0.4MP,遠遠 的小于橡膠的許用壓縮應力3MP,因此后空氣彈簧的設計是完全符合標準的。 7側傾校核 7.1 簧載質量的側傾中心 前后懸架側傾中心，參照其他重型載貨汽車和低地板客車的側傾中心高度位置可以粗 略估算，前懸架側傾中心由推力桿布置可知側傾中心離地高度h1為350mm,后懸架由推力 桿布置求得其側傾中心離地高度為h2為340mm。 7.2 側傾力臂的計算 根據質心公式，簧載質心高度為 Sg = G hg 9 Rc G -Gu 15000 1000-1500 450 13500 =1061mm 質心距前軸距離Ls=GS

27、2XL其中Gsi為前軸簧載質量，Gs2為后軸簧載質量, Gs1Gs2 L為軸距，將數據代入可求得Ls為2667mm。 根據前、后懸架側傾中心和簧載質量的分布，并由幾何關系求出簧載質量側傾力臂為 h=Sg-h1—Ls(h2—h1)=717mm 7.3 穩(wěn)定桿角剛度的計算 根據材料力學原理可求出穩(wěn)定桿的角剛度由于連接點橡膠件變形，穩(wěn)定桿側傾角剛度會減小15%~30%,由此根據圖的幾何關系計算得出 前橫向穩(wěn)定桿的角剛度為Cs1=1.5x107N?cm/rad 后橫向穩(wěn)定桿的角剛度為Cs2=0.5x107N?cm/rad 穩(wěn)定桿示意圖 7.4 整車側傾角剛度 整車側傾角剛度為前后

28、懸架剛度之和 c=Csi+5xDi2+cs2+C2xd222 D1D2為前后懸架空氣彈簧跨度，這里分別取為115cm、130cm Cs1Cs1為前后橫向穩(wěn)定桿角剛度 代入可求出整車側傾角剛度為Ccp=2.23X107N-cm/rad 7.5側傾角校核結果 根據上述數據，對整車側傾角進行簡單校核，在側傾角極小時，根據繞側軸的力矩平和條件推出側傾角為 g(Sg-h) 1= C-Gu(Sg-h) 式中：N為向心加速度，在此選取0.4g；Sg為簧載質量質心高度；Gu為簧載質量；h 為簧載質量側傾力臂；C中為整車側傾角剛度。 將相關數據代入公式可得9=0.07rad，即4。。根據

29、資料查的一般貨車側傾角范圍 為2。~5。，最多不超過6。~7。，綜上所述，側傾角剛度滿足設計要求。 7.6車身振動系統(tǒng)簡化模型 根據分析可以知道，汽車車身振動可簡化為如圖單質量系統(tǒng)模型。m為汽車懸掛系統(tǒng) 質量，它由車身、車架及其上的總成所構成，k為空氣彈簧的剛度，c為減振器的阻尼系 數，三者組成了汽車的懸架系統(tǒng)。根據圖可知道，該簡化模型的振動形式是單自由度有阻尼力振動系統(tǒng)。 8結束語 空氣懸架現在廣泛應用在各種車系中，在國外，空氣懸架系統(tǒng)在重型貨車上的使用率超過80%在高速客車和豪華城市客車上已100麻用，部分轎車也安裝了這個系統(tǒng)空氣懸架較以往的普通懸架有著不可替代的優(yōu)勢

30、，因此隨著這種技術的普及與改進，必然會在以后的汽車工業(yè)中得到更廣泛的應用。 在此次設計中，重型載荷汽車囊式空氣彈簧的設計參數參考了相關文獻參數，例如側傾中心、非簧載質量、軸距、輪距和穩(wěn)定桿的角剛度都是在一定范圍內估算出來的，但綜合計算出來的結果，符合設計要求可以使用；在懸架的部件的布置上，采用了基本的單橫臂穩(wěn)定器和單高度控制閥，前后懸架均采用了兩個減震器，后懸架比前懸架多出兩個空氣彈簧目的是為了更好的緩沖載荷給車架和車身的垂直力。 目前空氣彈簧還處在發(fā)展階段，電控系統(tǒng)和傳感器已經逐步進入空氣懸架系統(tǒng)，復合式多推力桿的空氣懸架機構為汽車行駛的穩(wěn)定性和平順性起到了積極的作用，相信空氣懸架的發(fā)展

31、將會不斷的復雜化、合理化和功能化。 如文檔對你有用，請下載支持！ 2001 ． 5． 2003 ( 4 ) 參考文獻 [1] 《汽車工程手冊》編輯委員會．汽車-[程手冊（第1版）[M]．北京：人民交通出版社， [2] 王望予.汽車設計[M]，機械工業(yè)出版社，2007.6 [3] 陳家瑞.汽車構造[M]，人民交通出版社，2002.6 [4] 鞏云鵬，田萬祿.機械設計課程設計[M]，東北大學出版社，2000.12 [5] 孫志禮，冷興聚.機械設計[M],東北大學出版社，2009.1 [6] 劉惟信，機械最優(yōu)化設計[M]，第2版.北京.清華大學出版社，1994 [7] 劉惟信，汽車設計（第1版）[M]．北京：清華大學出版社2001．7 [8] 高書移，梁為．EQ6850KR高級客車空氣彈簧懸架設計開發(fā)lJ1．客車技術與研究，