汽车前空气悬架的设计

1、摘要悬架是汽车的重耍组成部分。它对汽车的行驶平顺性、乘坐舒适性以及 操纵稳定性等多种使用性能都有很大影响。随着汽车速度的提高对汽车悬架 的性能提出了越来越高的要求。而空气弹簧悬架具有自振频率低、动载荷 小、通过性好、使用寿命长等优点，能提高汽车的速度，乘坐舒适性，减少 汽车对路面的破坏。所以越来越受到汽车制造商和汽车研究人员的关注。目 前国外高级大客车几乎全部使用了空气悬架，这是汽车悬架发展的趋势，有着 广阔的市场前景和应用前景。本文概括的介绍了空气悬架的发展历程、使用现状和应用前景及其在国 内外的使用情况。根据给出的基本结构和性能参数来设计计算空气悬架。弹 性元件为钢板弹簧与空气弹簧相结合，

2、而且钢板弹簧兼作导向机构，减振器 使振动衰减。关键词空气悬架；空气弹簧；钢板弹簧；减振器abstractsuspension is an important part of vehicle,it greatly impacts vehiclesperformances,such as ride comfort control stabilization ，etc.with theimprovement of vehicles speed，we need that more and more improvements onsuspensions performance load is low,t

3、he life-span is long.now that the air springsuspension takes on many virtues,for example,its stiffness is variable andvibration frequency and dynamic,more and more engineers pay attention tostudying this kind of suspension.at the present timejoreign grand buses arealmost equipped with air suspension

4、.the air suspension begins to be the trend ofthe suspension, beneficial and banausic.this thesis talks about the air suspensions development track applicationactuality.lt expatiates the main body and purport of the thesis.base on the bussconfiguration and parametersj design the structure.the elastic

5、 elems are both thesteel leaf spring and the air spring,furthermore the steel leaf spring is used asguide mechanism,the shock absorber make the vibrate attenuation.key words air spring suspension ;air spring ;steel leaf spring ;shock absorber目录觀iabstract ii第1章绪论-1 -1.1 引言-1 -1.2国外空气悬架的发展-1-1.3我国空气悬架

6、的现状-2-1.4空气悬架的优缺点-3-1.4.1空气悬架的优点-3-1.4.2空气悬架的缺点-4-第2章载货汽车前空气悬架的结构设计-5-2.1前空气悬架的主耍参数-5-2.1.1主要参数-5-2.1.2载荷分配-7-2.2弹性元件的设计-7-2.2.1空气弹簧-8-2.2.2钢板弹簧-12 -2.3导向机构的设计-20 -2.4减振器-21 -2.4.1 概述-21 -2.4.2设计计算-21 -2.4.3减振器螺栓的校核-23-2.5本章小结-23-结论-24-m-25-参考文献-26-附录-27-第1章绪论1.1引言悬架是现代汽车上的重要总成之一，它把车架与车轴弹性地连接起来。 其主要

7、任务是传递作用在车轮和车架之间的一切力和力矩；缓和路面传给车 架的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺性； 保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定 性，使汽车获得高速行驶能力。空气悬架从十九世纪中期诞生以来，经历了一个世纪的发展，直到上个 世纪中期冰被应用在载重车、小轿车、大客车及铁道车辆上。对客车而言， 使用空气悬架可以提高乘客舒适性；对货车来说，使用空气悬架可以更好地 保护货物。外空气悬架的发展目前国外在高级大客车上几乎全部使用了空气悬架，重型载货车使用空 气悬架的比例也己达80%以上。空气悬架在轻型汽车上的应用量也在迅速上 升，部分轿车也

8、逐渐开始安装空气悬架，如美国的林肯、徳国的benz300se 和benz600等。在一些特种车辆（如对防震要求较高的仪表车、救护车、 特种军用车及要求高度调节的集装箱运输车等）上，空气悬架几乎为唯一选 择。国外汽车空气悬架的发展经历了 “钢板弹簧-气囊复合式悬架一被动全 空气悬架一主动全空气悬架（即ecas电控空气悬架系统）”的变化。20 世纪30年代初，美国凡世通轮胎公司首次把空气弹簧应用于汽车工业。哈 维凡世通在亨利福持一世和托马斯阿瓦爱辿生技术的支持下，在 1934年研制出了空气柱形式的空气弹簧悬架系统。1944年，通用汽车公司 与凡世通公司合作，在其客车上进行了首轮试验，试验结果显示了

9、空气悬架 系统的内在优越性。通用汽车公司经过大量的产品研制开发工作，于1953 年开始生产装有空气悬架的客车，这是商用汽车采用空气弹簧悬架的开始。 20世纪50代中叶，同特异轮胎公司研制出一种滚动凸轮式空气弹簧，凸轮在活塞的型面上滚动，从而控制空气弹簧的负载变化关系曲线，同时，空气 控制系统的巨大进步也为空气悬架的应用起了很大的推动作用。随后不久， 空气悬架技术在欧洲也很快发展起来，但欧洲的发展道路和北美有些不同。 欧洲的汽车生产厂商并未将空气悬架变成单独总成，而是各自开发满足其独车型需要的空气悬架。这种不同的发展道路使欧洲的空气悬架设计只适用 于某种具体车型并采用一些复杂技术，因而其使用成本

10、较高，而北美的空气 悬架通用性较强，应用较简单，成本较低。例如，美国纽威安柯洛克国际 公司在1951年成立时即作为一家悬架系统的专业生产厂家，为公路和非公 路行驶的重型车辆设计和制造钢板弹簧悬架系统。不久后，纽威公司向商用 车市场投放了世界上第一种实际应用的空气悬架系统。因其通用性强，结构 简单，成本较低，迅速占领了北美市场。随后纽威公司开发了一系列空气悬 架产品，应用于世界各地的客车、卡车、小轿车及铁道汽车上。1.3我国空气悬架的现状空气悬架在我国的应用落后于国外几十年，直到上世纪90年代初期才 开始在原装引进车型上使用。目前我国拥有空气悬架项目的公司为数众多， 但以具有代理性质而无实际设计

11、能力的公司居多，主要代理美国、徳国、韩 国、日本产品，公司规模一般不大，产品有限。我国长春汽车研宄所早在 1957年就幵始了空气悬架技术的研宄，不少高校的相关专家及研究机构多 年来也做了大量卓有成效的工作，并取得了许多重要研究成果。但是由于种 种原因，这些研究成果大多还停留在理论上，产业转化率非常低，异致许多 有价值的研究没能继续坚持和深入下去，使我国汽车悬架技术的研究和应用 与欧美等发达国家相比处于明显的落后地位。我国公路条件的改善为汽车空气悬架创造了基本的使用条件。国内高速 公路的发展对汽车的操纵稳定性、平顺性、安全性提出了更高的耍求，对国 内空气悬架市场产生了很大的促进作用。随着道路保护

12、意识的加强，高档客 车制造技术的引进以及人们对舒适性要求的提高，加上国家对客车等级划分 的标准要求，空气悬架开始逐步应用起来。此外，重型汽车对路面破坏机理 的研宄及认识进一步加深、政府对高速公路养护的重视、限制超载逐步在国 内各地受到重视等因素，使空气悬架在重型车市场的应用也将进一步扩大。 为适应高速公路运输的需耍，高级客车和大型载货车都必须使用空气悬架。 汽车市场的快速发展将大大拉动空气悬架的需求增长。1.4空气悬架的优缺点1.4.1空气悬架的优点随着人们对乘坐舒适性要求的提高，与钢板弹簧悬架相比，空气弹簧悬 架因其独特的性能和适应性，正在逐步打入传统的钢板和螺旋弹簧领域。空 气悬架系统是以

13、空气弹簧为弹性元件，利用气体的可压缩性实现其弹性作用 的。通过压缩气体的气压能够随载荷和道路条件变化而进行自动调节，不论 满载还是空载，整车高度不会变化，可以大大提高乘坐的舒适性。空气弹簧的运动性能特点是：(1) 空气弹簧悬架的固有频率可以根据需要而适当改变；(2) 空气弹簧的特性曲线可以设计成理想的形状；(3) 空气弹簧对于高频振动的吸收和隔音性能好；(4) 空气弹簧悬架能保持车身高度不变；(5) 空气弹簧的通用性好；(6) 空气弹簧悬架能节约大量的弹簧钢；(7) 空气弹簧可以利用空气阻尼作用；(8) 空气弹簧的强度高；(9) 空气弹簧寿命长。这些特点决定了空气悬架具有以下优点：(1) 高频

14、振动隔断性较好，降低噪声。由于采用空气弹簧将地面振动传 递给车身，故高频隔振性相对于钢板弹簧较小并降低噪声；(2) 乘坐更舒适安全，改善车辆的行驶平顺性。空气弹簧刚度小，振动频 率低，空气弹簧弹性特性为非线性，即刚度随载荷的变化小，整车空载与满 载频率相差较小，从而有效改善整车平顺性；(3) 延长轮胎和制动片的使用寿命；(4) 负载变化时整车高度始终保持不变，装有高度调整机构的空气悬架系 统，整车高度在不同载荷时保持不变。用在箱式货车上，可以在法规限制内 相应增加货箱高度；(5) 减少电气、空调、排气系统、车桥、车身和底盘的维修成本，减少对 道路的冲击，保护路面，降低高速公路的维修费用，空气弹

15、簧本身也不需维 护和润滑；(6) 实现多种功能，利用空气控制，可以实现多种功能。尤其采用电子控 制空气悬架系统ec as,可以实现不同整车高度的转换，以适用于不同的行 驶状况，或便于货物的装卸；也可根据不同的使用情况，实现不同的载荷分 配方式等功能；(7) 延长车辆的使用寿命并增加折旧值。1.4.2空气悬架的缺点(1) 需要导向机构由于空气弹簧只能承受纵向力，而不能传递纵向的 制动力、驱动力和侧向力，所以使用空气弹簧的悬架需要相应的导向机构。(2) 增大减振器负担因悬架的上跳行程限位是由减振器内部的限位装 置进行限位的，所以减振器负担增大，同时结构相对复杂。(3) 弹簧寿命降低与钢板弹簧相比，

16、空气弹簧寿命相对较低，需要定 期更换。(4) 结构及控制系统复杂，成本高空气弹簧悬架结构较复杂，需要的 零部件较多，成本较高。必须增加气源供给装置，储气筒，相应的空气管路 和高度调整机构，如果是电子控制系统还需增加相应的电路、传感器、中央 控制单元ecu及电磁阀等。(5) 不适用于超载状况一般情况下，空气弹簧的超载能力比额定设计 载荷只能超出10%-30%,如果载重量超出该值，整车高度下降，如果是 ecas系统，当载荷超出ecu中设定的最大允许载荷，空气弹簧将放气。 经常使用在额定载荷以上时，空气弹簧寿命将降低。第2章载货汽车前空气悬架的结构设计2.1前空气悬架的主要参数本设计前空气悬架其主耍

17、参考车型为ca1160p4k2l5。2.1.1主要参数空气悬架的主要参数见表2-1、表2-2、表2-3。表2-1主要尺寸table2-1 the main sizeca1160p4k2l5全长（mm）9630全觉（mm）2495全高（mm）2730轴距（mm）5790轮距（mm）前轮1914后轮1840货厢内部尺寸（mm）长7200宽2300高540车辆重量（kg）前轴3232后轴3042合计6284定员（人）2最大载重量（kg）10000整车总重（kg）前轴5334后轴10950合计16284轮胎尺寸(in)前轮10.00-20后轮10.00-20满载时前轮载荷比(%)32.8货厢偏賈s(m

18、)1. 12最小转弯半径(m)20车辆配列2-4d车辆质心高(驾驶室底盘)(m)1 (1.25)申报的驾驶室底盘重s (kg)前轴3028后轴2253合计5281簧下质量(kg)前轴645后轴1290合计1935容许极限(kg)前轴6000后轴12000合计18000表2-2开发目标值table2-2 the development required valueca1160p4k2l5目标寿命(万km)100过载率(%)110路面状况较好连续高速行驶频率屮等容许轴荷(kg)12000空气悬架行程撞击挡块(mm)60下跳(mm)150最小离地高(mm)170表2-3钢板弹簧和空气弹簧固有频率ta

19、ble2-3 the natural frequency of steel leaf spring and air spring空载满载前钢板弹簧悬架2. 71.8前空气悬架载荷分配前钢板弹簧和空气弹簧的载荷分配：空载轴荷wlr =匕+ fa = 3232kg 满载轴荷w2r = f2r += 5334知超载轴荷=乙+fa = 6000知非悬架质量 =645蚣 空载，簧上质量 =3232-645 = 2587蚣 满载，簧上质量/=5334-645 = 4689知 超载，簧上质量/ =6000-645 = 5355岵空载，空气弹簧承担的载荷：fla=-x- = -x = 43l

20、kg 1"2323空载，钢板弹簧承担的载荷：=，z2323满载，空气弹簧承担的载荷：foa=x- = -x- = ls2kg "2323满载，钢板弹簧承担的载荷：f?/=x- = x- = 1563 2323超载，空气弹簧承担的载荷：f,a=-x- = -x- = s93kg "2323超载，钢板弹簧承担的载荷：f3/=x- = x- = 1785 23232.2弹性元件的设计为了缓和冲击，在汽车行驶系统中，除了釆用弹性轮胎之外，在悬架中 还必须装有弹性元件，这可使车架（或车身）与车桥（或车轮）之间作弹性 联系1。2.2.1空气弹簧2.2. 1.1概述空气储能的执

21、行元件空气弹簧是一种传递流动力的元 件。一般来说它有柔性的壁，是一个波纹状的容器。空气弹簧单位质量的储 能量与气体的工作压力和气体在标准状态下的密度有关。它比其他弹性元件 的储能量都大。空气弹簧的侧壁是柔性的，并且有一定的延展性，还可以实 现根据载荷的大小对里面的空气压力进行调整等特点。因此它与传统的板 簧、螺旋弹簧等有很大的区别。同时它的重量相对于其它弹性元件来讲又非 常轻。柔性的波纹壁可以承受一定的径向膨胀力，而且它还有一定的延展特 性。现在空气弹簧的设计外形有很多种，来满足不同地方的需要，但是不管 其形状如何变化，其工作原理都是一样的，空气弹簧有很高的工程价值。空 气弹簧是运动行程较小，

22、受力又比较复杂地方的理想选择。同时也有汽缸的 特性，一般来说汽缸是一个圆筒型的空室，里面有一个由工作流体的压力或 膨胀力推动的活塞来做功。空气弹簧是通过密封在一个柔性的，加强的橡胶 囊或波纹袋里的压缩空气来推动空气弹簧的两端，产生一定的力来达到我们 的需要。空气弹簧大致可分为囊式和膜式两类。本设计采用囊式空气弹簧， 曲囊数为2曲。囊式空气弹簧结构比较简单，制造容易，因此成本低，又因 为工作时橡胶膜的曲率变化小，所以使用寿命长。缺点是刚度大，振动频率 高，要得到比较柔软的特性。2. 2. 1.2空气气囊的设计计算(1) 基本参数空气弹簧的主要设计参数是有效面积a,如阁3-1所示， 作一平面t-t

23、切于空气囊的表面，且垂直空气囊的轴线。因为空气囊是柔软 的橡胶薄膜，根据薄膜理论的基本假设，空气囊不能传递弯矩和横向力，因 此在通过空气囊切点处只传递平面t-t中的力，而平面t-t即有效面积a, 有效半径r，a = ttr2(3-1)弹簧所受的载荷pp = ap = 7rr2 p(3-2)式中p空气弹簧内压力，n/cm2 o阁3-1有效而积的定义figure3-1 the definition of effective area由已知得按满载计算p= f2a x9.8 = 76647v = 166kgf由此在表3-1中选出符合条件的标准件，型号为yb-182 设定气囊的有效直径：(1) 180

24、mm。由式(3-1)可计算有效面积a = 7rr2 =3.14x902 = 25434mm2 由式(3-2)可计算气囊压力 空载时空气弹簧内压力p 422/?, = 4 = 1 门kgf 丨cm“ = oalmpaa 25434满载时空气弹簧内压力p2 =-=，- 3kgf /cm2 - q3mpaa 254.34超载时空气弹簧内压力p3875254.34=3a4kgf / cm2=0.34mpa符合条件。以上均满足表3-1中在压力范围为17(kgf/cm2)内，ca1060p4k2l5的空气压缩机出气压力为8kgf/cm2,按照超载承担的载荷计 算此时气囊的压力所计算的富余量8-3 44=5

25、7% > 25%8不必增大空压机2。表3-1空气弹簧的一些参数figure3-1 some parameter of air spring型号yb-112yb-182yb-192yb-242yb-252yb-282最大外径(mm)155265255330340390静态高度(mm)130215255230306286装载范围(kgf)210520470125063015301050 25301450 35901800 4500压力范围 (kgf/cm2)171717171717自然频率(hz)2.261.761. 131.531. 180.95(2)空气弹簧的垂直刚度计算如图3-2z、p

26、 = m(p + p(l) + apa(3-3)其中1 cos汐+汐sin汐a =nr sin <9 <9 cos <9=13334.8x90 .27tinsincos 333= 0.0016式中p空气弹簧的内压力，mpa；pa大气压力，mpa,取=0. 098mpa；v空气弹簧存效容识，mm'm-一多变指数，等温过程中m=l，绝热过程中m=1.4, 一般动态 过程1m1.4,此时取m=l. 33；n空气弹簧的曲线；p垂直刚度，n/mm；a形状系数。阁3-2囊式空气弹簧变形简阁figure3-2 the vesicae type air springs distort

27、ion diagram由式(3-3)可计算垂直刚度1.33x(0.3 + 0.098):2542425434 x215+ 0.0016x0.3x25434200/v / mm(3)空气弹簧的弯曲刚度计算如阁3-3空气弹簧的弯曲刚度为 t =+ rcos0)= 0.0016x3.14x0.3x903x 90 + 18.5xcosl3 )=812n / mmxfigure3-3 the air springs flexural deformation 空气弹簧支架螺栓的校核螺栓材料为碳钢。取螺栓的预紧力 广=450n。由第四强度理论求得螺栓的当量应力为4xl.3f'4x1.3

28、x450(7,=3.14x1021.5mpa < s.5mpa满足螺栓的强度条件2.2.2钢板弹簧2. 2. 2.1钢板弹簧主要参数的确定(1) 满载弧高考虑到使用期间钢板弹簧塑性变形的影响和为了在车 架高度已限定时能得到足够的动挠度值，取人=10mm。(2) 钢板弹簧长度l的确定货车的前悬架l=(0. 260. 35)轴距，故钢板 弹簧长度l= 0.26 x 5790 = 1505 mm取 l=1500mmo(3) 悬架的静挠度乂.和悬架的动挠度人取悬架的静挠度乂、=80mm，悬架的动挠度/,=80mm。则钢板弹簧悬架固有频率m =z = +18 h.花及2已知满载静止时悬架上的载荷f

29、2/= 1563知。则钢板弹簧悬架的刚度c, = - = 1 允3 = 20kg / mmfc 80(4) 总截面惯性矩j；/板簧可近似地看作是由等厚叶片所组成的等应力 梁如图3-4所示的钢板弹簧等应力梁，当在其两端(相当于板簧的卷耳屮心 处)作用有载荷p,在其屮间作用有支撑载荷q(q=2p)时，由材料力学可 知其挠度f和所引起的最大应力7分别为：pl36 pl36p13 3qi 2£/ - ebh3 enbh3 senbh3plh 6pi 6pi 3ql(5* 2r bh nbh 2rtbh 式中 根部的总截面惯性矩，= /0 =bn nbh1212(3-4)(3-5)e材料的杨式

30、弹性模量，取2.06x103mp“相应的等应力梁弹簧的刚度为2 = 8£rf(3-6)f 3z?而实际钢板弹簧的展开面的一半不是如阁3-4所示的三角形，而是梯 形。它介于等应力梁与等截面梁之间，因此可按等截面简支梁的计算公式并 引进一个修正系数加以修正，这时弹簧的挠度f为f = 6 - = 6- q'： ,(3-7)48£/() 4enbh3式中 5饶度系数.取5 = 1.4，其中n,为与主片等长的重叠片数，/?为总片数。le材料的杨式弹性模量，取2.06xl05mpa阁3-4钢板弹簧受力分析 figure3-4 the stress analyses of ste

31、el leaf spring由（3-7）可以得到钢板弹簧的总截面惯性矩为yi = i 多叫3°48 ef 48e则此吋弹簧的刚度c,和弯曲应力c7则相砬为： q 4 £>?/?/?3ql _ 1.5ql(3-8)(j =4w0 nbh2(3-9)(3-10)式中 w0-钢板弹簧总截面系数，w。nbh26因为钢板弹簧由一对u形螺栓（又称骑马螺栓）夹紧安装到车桥或车 轴上时，则两u形螺栓之间的板簧有一部分不起弹簧作用，称为非工作部 分或无效长度，剩下起弹簧作用的长度则称为有效长度。因此，考虑到钢板 弹簧的安装夹紧，则根据式（3-8）和式（3-10）,夹紧并修正后的钢板弹簧

32、 所需的惯性矩和应满足的强度要求分别为：(3-11)雄-fcd48£a=q(l-ks)(3-12)0式中su形螺栓中心距，mm, s=100mm；k-考虑u形螺栓夹紧弹簧后的无效长度系数，刚性夹紧,k=0. 5;2钢板弹簧总截面系数，wq = nbh ；6m许用静弯曲应力，对于55s/mnvs弹簧钢经表面喷丸处理后,取cr=400mp6z。由式(3-11)可得yl =列wc, = 1.4(1500-0.5x100 )、20 =湖醐、l48£48x2.06xl05(5) 叶片厚度hbunke、2x400湖=13画(3_13)ef 4ef sql 1.4x1563x1500 取

33、各片厚度相同。(6) 叶片宽度b及片数n根据6&12,取& = 10。则叶片宽度hhb= 10/? = 10x13 = 130mm由式(3-9)得片数200x1.4x1500-=4q24ebh3 4x2.06x105x130x133取片数n=5。2. 2. 2. 2钢板弹簧各叶片长度的确定确定各叶片长度的方法有作图法和计 算法。本设计采用作图法如图3-5,先将各片厚度/a.的立方值a,3按同一比例 尺沿纵坐标绘制在图上如下图，再沿横坐标量出主片长度的一半l/2和u 形螺栓屮心距的一半w2,得到a、b两点，连接a、b即得到三角形的钢 板弹簧展开图。ab线与各叶片的上侧边交点即为各

34、片长度。各片实际长度 尺寸需经圆整后确定。量出各片长度依次力：l, = 1500mm l2 = 1220mm l3 = 940mm l4 = 66qmm阁3-5确定钢板弹簧各叶片长度的作阁法 figure3-5 the graphical construction of the ascertain steel leaf spring each blade length 2. 2. 2. 3钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径(1) 钢板弹簧在自由状态下的弧高自由状态下的弧高为f0=/r+/rt+a(3-14)其屮 fc静挠度； fa满载弧高；a钢板弹簧在预压缩时产生的塑性变形，一般取a =

35、 10mm。代入(3-14)得弧高fq = fc + f(l + a = 80 +10 +10 = 100mm(2) 曲率半径如图3-6所示几何关系，当l/?。1.2时，近似求得钢 板弹簧总成在自由状态下的曲率半径它也是装配弹簧总成后主片的曲 率半径：l2 8f0150028x1002813mm(3-15)取 /?。= 2800mm。阁3-6钢板弹簧总成在向由状态下的曲率半径及弧高 figure3-6 the radius of curvature and height of arc of steel leaf spring assembleat free condition(3) 钢板弹簧总

36、成弧高的核算由于钢板弹簧各片在&由状态下的曲率 半径/?,.是经选取预应力后计算的，受其影响，装配后钢板弹簧总成自由 状态卜的弧高与用/?()=l2/(8/?()计算的结果会有所不同。因此，需要核算钢 板弹簧总成的弧高。根据最小势能原理，钢板弹簧总成的稳定平衡状态是各势能总和最小状 态，因此可求得等厚叶片弹簧的/?()为mr.ljrl,(3-16)/=1 /=!式中lt-钢板弹簧第i片的讼度。由式(3-16)可得2818.15/7277?1500 + 1220 + 940 + 660 + 3801500_1220_9406603802800 2813282628392852+则钢板弹簧

37、总成的弧高为hl2 /(8尺0)=15008x2818.1599.8mm与(3-15)计算结果相近。2. 2. 2. 4钢板弹簧的强度验算(1)校核应力钢板弹簧总截面系数w() =5x130x13 = 18308由式(3-12)卜聲翌毛盖戸霄-扣-满足耍求(2)验算在最大动行程吋的最大应力<7max6eh 人 fc+fd)<7= _卜-、丁 < 900 1000 m p“illdasl-ks)2(3-17)由式(3-17)可得最大应力max =6£m/(.+人)s、l-ks、2 _ 6x2.06x105x13x(80 + 80)1.4x(1500-0.5xl00)2

38、=slimpa < 900 woqmpa6 eh6x2.06x105x13弹簧的单位变形应力称为比应力，它对钢板弹簧的疲劳寿命有着显著的 影响比应力的表达式为u p =aidfc sl-ks)2 1.4x(1500-0.5xl00)2在4. 55. 5 mpa /mm之间满足要求(3)卷耳部分的强度如图3-7卷耳处所受的应力3p (d + h) pcr = - + < 350mpa(3-18)bh2 bh其中p水平作用力，n; d卷耳内径，cm。图3-7钢板弹簧主片卷耳受力阁figure3-7 the cerastiummain leaf of steel leaf spring

39、forced diagram 由式(3-18)得3xyx9.8x(40 + 13)130x0.0132= w5mpa<35qmpa满足条件。(4) 弹簧销的强度核算钢板弹簧受静载时弹簧销受到的挤压应力(3-19)其中fs-为满载静止时钢板弹簧端部的载荷; b卷耳处叶片宽；d-钢板弹簧销直径。由式(3_19)得2345"i-x9.8bd 0.13x0.04= 1.5mpa<3 4mpa满足耍求。(5) 螺栓的校核1. u形螺栓螺栓材料为碳钢。螺栓的预紧力，取f =13()()n。由第四强度理论求得 螺栓的当量应力为4x1.3f7id4x1.3x13003.14x162=sa

40、mpa < s.5mpa满足螺栓的强度条件。2.中心螺栓螺栓材料为碳钢。螺栓的预紧力，取f =13()()n。由第四强度理论求得 螺栓的当量应力为4x1.3f7id4x1.3x13003.14x162=sampa < s.5mpa满足螺栓的强度条件。2.3导向机构的设计导向装置用来决定车轮相对于车架的运动特性，并传递除弹性元件传递 的垂直力以外的各种力和力矩。本设计采用非独立悬架。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(或车身)连接。以纵置钢板弹簧为弹性元 件兼作导向装置的非独立悬架，其主要优点是：结构简单，制造容易，维修 方便，工作可靠。而且可以利

41、用以前的零部件，便于改装，同时板簧与空气 弹簧联合作用可使悬架弹性特性更接近理想，悬架的偏频在很大载荷范围内 近似保持不变。2.4减振器2.4.1概述为加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车的行驶平顺性，在大多数汽 车的悬架系统内部装有减振器。减振器与弹性元件是并联安装的。汽车车身 和车轮振动时，减振器内的液体在流经阻尼孔吋的摩擦和液体的粘性摩擦形 成了振动阻力，将振动能量转变为热能，并散发到周围的空气中去，达到迅速 衰减振动的目的。汽车悬架系统中广泛采用液力减振器。液力减振器的作用 原理是，当车架与车桥作往复运动时，减振器中的活塞在缸筒内也作往复运 动，于是减振器壳体内的油液便往复地从一个内腔

42、通过一些窄小的孔隙流入 另一内腔。此时，空壁与油液间的摩擦及液体分子内摩擦便形成对振动的阻 尼力，使车身和车架的振动能量转化为热能，被油液和减振器壳体所吸收，然 后散发到大气中。减振器的阻尼力的大小随车架和车桥相对速度的增减而增 减，并且与油液的粘度有关。减振器的阻尼力越大，振动消除得越快，但却使 并联的弹性元件的作用不能充分发挥。同时，过大的阻尼力还可能导致减振 器连接零件及车架损坏。所以应该在悬架压缩行程内，减振器的阻尼力应较 小，以便充分利用弹性元件来缓和冲击。在悬架仲张行程内，减振器的阻尼 力应较大，以求迅速减振。当车桥与车架的相对速度过大时，减振器应当能自 动加大液流通道截面积，使阻

43、尼力始终保持在一定限度之内，以避免承受过 大的冲击载荷。2.4.2设计计算2.4.2. 1减振器阻尼系数（5的确定当减振器如图3-8布置时，减振器阻尼系数= 277 = 2x0.25x720x2345 =108其屮if/-对于无|aj摩擦的弹性元件悬架，取25; ms寶上质量。则伸张行程时的阻尼系数2 2=-xl08 = 72阁3-8减振器安装位置figure3-8 the installation site of shock absorber2. 4. 2. 2最大卸荷力f。的确定为减小传到车身上的冲击力，当减振器活塞振动速度达到一定值时，减振器打幵卸荷阀。此时的活塞速度成为卸荷速度va.。

44、取vx =0.15m/s=150mm/s.在伸张行程的最大卸荷力 fo = 8svx = 72x150 = 10800n2. 4. 2. 3筒式减振器工作缸直径d的确定根据伸张行程的最大卸荷力/v汁 算工作缸直径d为=64mm4f0_4x10800"p.l4x4x(l-0.42)式中z7工作缸最大允许压力取/? = 4mpa ；a-一连杆直径与缸筒直径之比，双筒式减振器取/i = 0.4。取工作缸直径d=65mm,则贮油筒直径dc = 1 ad - 1.4x65 = 88mm取z)c = 90mm,其壁厚为2mm,材料为20钢。2.4.3减振器螺栓的校核2.4.3. 1减振器螺栓螺栓

45、材料为碳钢。取螺栓的预紧力f =125027。由第四强度理论求得螺栓的当量应力为4xl.3f'4x1.3x1250 o 1wd oot, = = = 8. mpa < s.5mpae tid 3.14x162 满足螺栓的强度条件。2.4. 3.2减振器与车架连接的螺栓螺栓材料为碳钢。取螺栓的预紧力 广=450n。由第四强度理论求得螺栓的当量应力为4xl.3f'4x1.3x450_ .d q3.14x1027id(7, = = = 1.5mpa < 8.5mpa满足螺栓的强度条件2.5本章小结本章为载货汽车前空气悬架结构的总成设计计算。悬架由弹性元件、导 向装置、减振

46、器等组成。本设计采用弹性元件为钢板弹簧和空气弹簧相结合 的结构。而钢板弹簧既作为弹性元件又作导向机构，使导向机构的设计变得 简单。减振器起到衰减振动的作用。结论本文深入的研究了空气悬架在国内外的发展状况，以及我国空气悬架的 现状和以后的研宂前景。受多方面因素的制约，我国空气悬架的配置率仍然 很低，基本上还属于“导入”阶段。在汽车悬架系统方面，我国除了钢板弹 簧悬架的设计及应用比较成熟以外，其它的悬架技术的应用绝大部分还处于 车型引进、仿制或直接购买产品阶段。悬架产品的设计开发滞后，一方面表 现在设计手段落后，计算机应力分析、动态仿真在企业中应用还较少；另一 方面没有建立一套完善的设计评价体系。

47、根据这种状况，我国汽车零部件企 业应借此机遇，加快研发空气悬架产品。以空气弹簧悬架取代传统的钢板弹 簧悬架既是必然趋势也是现实的客观要求。空气悬架的广泛应用可以较快提 升我国商用车的档次、技术水平和市场竞争力，大大缩短与国外商用车的技 术、等级差距，巩固和扩大国产商用车的市场份额。首先必须明确划分空气 悬架系统设计开发的权限与分工，由研发部门负责研发方向、确定系统特性 参数，指定具体的二级开发单位，实现产品的快速研发和升级换代。其次， 要从产品的工艺路线入手，制定合理的开发配套模式。针对空气悬架产品的 系统特性，采取“二级开发、总成集配、模块供货”，并集中于一家公司。 最后，应摒弃狭隘的自主幵

48、发理念，积极开展与国外强势企业的合资合作， 加快融入空气悬架领域的国际竞争、合作和发展，最终实现我国汽车整体技 术水平及竞争实力的提升。本文的重点部分是空气悬架的总成设计。在本设计中采用在原有的钢板 弹簧悬架的基础上，应用空气弹簧。这种结构即能利用原来的悬架，使得可 以直接运用原有的一些结构和参数又能有所创新。通过本次载货汽车前空气悬架的总成设计，极大地锻炼了自己的动手能 力和实践能力，为将来的产品研发打下了基础。作设计不能仅靠书本上的知 识还要学会理论创新，总结前人经验，有所改进。本文尚有不足和待完善之处。致谢木文是在导师姜立标博上悉心指导下完成的。导师严谨的治学态度、渊 博的学识、敏锐的思

49、维及求实的作风给我留下了深刻的印象，并时刻激励着 我、鞭策着我，使我受益匪浅，终生难忘。在此论文完成之际，谨向我的导 师表示最衷心的感谢，并致以崇高的敬意。同时，感谢我的朋友对我的关心 和帮助。最后，我要感谢我的家人和亲人，他们创造了有利于我安心完成学 业的条件，并在精祌上支持和鼓励我，在此，对他们表示深深地谢意！参考文献1赵学敏.汽车底盘构造与维修.国防工业出版社，2004.2李军.汽车悬架参数对操纵稳定性的影响.机械工业出版社，1990.3张陵.不同路况下车辆悬架系统的动态特性研宂.机械科学与技术出版社，2005.4李春明.现代汽车底盘技术.北京理工大学出版社，2002.5嵇伟.新型汽车悬

50、架与车轮定位.机械工业出版社，2004.6雷雨成.ca1190汽车悬架设计及平顺性分析.1994, nol： 1620.7田海鹰.6x2 mira空气弹簧牵引车悬架设计.吉林大学硕士研宂生毕业论文，2003.8刘鸿文.材料力学.高等教育出版社，2002.9机械设计手册.第四版第3卷.北京工业出版社，2002.10 日gp企画室编宋桔桔董国良译.汽车车身底盘图解.吉林科学 技术出版社香港万里机构出版有限公司，1996.11齐志鹏.汽车悬架和转向系统的结构原理与检修.人民邮电出版社， 2002.12褚志刚，邓兆祥.汽车前轮定位参数优化设计.重庆大学学报，2003, vol.26，no. 2： 86

51、89.13 kwon-hee suh, yoon-ki lee. a study on the handing performance of alarge-sized bus with the change of rear suspension geometry sae paper 2002-01-3071.14 j.z.feng, f.yu, y.x.zhao. design of a bandwidth-limited active suspensioncontroller for off-road vehicle based on the co-simulation technology

52、 sae paper 2004-01-1067.15 guoquan wang, wentong yang. airtual test approach for vehicle ridecomfort evaluation, sae paper 2004-01-0376.附录原文:electrical systems-other auxiliary equipmentfaults and problemsm73 secondary air pump circuit rewiringmodel:bmw e38-750ila with m73 engine produced between aug

53、ust 1998 andoctober 1998.complaint:due to the wiring for the secondary air circuit at the engine controlmodules being reversed,the illumination of the check engine light may resultcausing the fault fc 79 (4f)undefined.remedy:utilize the service menu of the dealer communication system,and basedupon t

54、he response of the system either proceed with corrective action,or take noaction at all.if action is necessary the wiring in module connector number 4 ofdme i pin 3 and dme ii pin 31 must be swapped.reprogramming of engine control module may not be possiblemodel:bmw e38-740i/ila with m62 engine and

55、dsc 3 produced as of september1998.bmw e38-540i/ia/ita with m62 engine and dsc 3 produced as ofseptember 1998.bmw e38-528i/ia/ita with m52 engine and dsc 3 produced as ofseptember 1998.complaint:due to the dsc 3 control module troubling the communication pathbetween the dis/modic and the dme and/or egs module,the reprogrammingprocedure is unable to peform and the following message isd