空气弹簧的简介与设计

目录5空气弹簧发展史1236空气弹簧结构和分类空气弹簧性能要求与失效模式空气弹簧有限元分析技术4空气弹簧的试验与检测6空气弹簧计算算例与有限元分析算例1.空气弹簧发展史1580年，四轮马车上使用钢板弹簧（悬架）。1900年，美国人哈德福发明了第一个汽车减振器。1933年，美国凡士通公司（哈维·凡世通HarveyFirestone）研发出第一个空气弹簧。1934年，美国凡士通公司研制出空气弹簧悬架系统（AIREDE空气弹簧）。1934年，通用汽车公司采用了前螺旋弹簧独立悬架。1938年，别克汽车第一次将螺旋弹簧应用到汽车后悬架上。1944年，凡世通公司与通用汽车公司合作，在通用客车上进行了空气弹簧首次装车试验。1950年，福特汽车公司的麦弗逊制成了麦弗逊式独立悬架，是轿车上应用较多的悬架形式。1953年，通用汽车公司经过大量的产品研制开发工作，开始生产装有空气悬架的客车。1984年，林肯大陆轿车采用了可调整的空气悬架系统，从此电控悬架在汽车上开始采用。……目前，空气弹簧和悬架技术仍在发展中。2.空气弹簧结构和分类膜式结构囊式结构混合式装配用螺柱装配&气路螺柱装配用螺孔气路接口盖板囊皮缓冲块活塞活塞装配用紧固件腰环钢圈2.空气弹簧结构和分类囊皮结构外层胶第二层帘子布第一层帘子布内层胶外层胶----耐老化、耐屈挠、有较高的定伸应力内层胶----耐老化、好的气密性帘布胶----与帘线的粘结性能好钢丝胶----较高的定伸应力、与钢丝的粘结性能好、压出性能好2.空气弹簧结构和分类-胶料性能NRCR硬度(邵氏A型)/度6654拉伸强度/Mpa25.821.1扯断伸长率/%640792热老化性能（100℃×7d)硬度变化/度+21+16扯断强度变化率/%-65-11扯断伸长率变化率/%-278-44耐臭氧老化性能(40℃×48h×55%RH,50pphm)3级0级NR与CR气囊胶料性能比较

NR/CR气囊胶料性能比较

CR分子结构中，含有乙烯基氯，致使CR中双键和取代基的反应活跃都下降，对比而言，CR/NR或纯CR生胶体系均比以往国内采用的纯NR生胶体系的老化性能优异。耐热氧—生胶体系的优选2.空气弹簧结构和分类-胶料从生胶体系、硫化体系和防老体系考虑进行配方设计，使三者达到共硫化。对交联形态最佳化的减振橡胶来讲，出于物性和加工性能两方面的原因，多数场合是采用硫黄进行交联的。兼备耐热性和耐疲劳性，这在改善橡胶类材料的耐热性上是十分重要的，配方上大多采用半有效硫化体系。

耐热氧—交联形态最佳化2.空气弹簧结构和分类-胶料根据NR（天然橡胶）和CR（氯丁橡胶）胶料的硫化曲线不同，探索不同硫化体系对胶料硫化性能的影响，使外层胶和帘布胶的粘合问题得以解决。NR和CR硫化曲线对比三种硫化体系的并用胶硫化曲线耐热氧—交联形态最佳化2.空气弹簧结构和分类-胶料CR硫化胶中各组分都会影响材料的焦烧性能，从抑制胶料在室温下发生从α聚合体向β聚合体转化入手，改善胶料的加工和储存稳定性。由于减振橡胶是在动态下使用的，它的老化(氧老化、臭氧老化、和疲劳老化)远比静态时严重得多，各老化因素不仅单独作用，还以各种各样的耦合形式对橡胶施加作用，如机械方面的影响因素(载荷、振动条件等)常常有大气中的氧、臭氧和光等参与作用，还有热(温度)也参与作用，从而将导致橡胶的发粘(切断交联)硬化(交联的进行)或者龟裂及裂纹等现象发生，所以防老剂的使用及其配合十分重要。同时,新型防老剂的开发应用也有很好的前景。耐疲劳老化—防老体系优化2.空气弹簧结构和分类-胶料空簧胶料的耐屈挠性能比较胶料的耐屈挠性能原NR配方改进前CR改进后CR不出现龟裂的屈挠次数，万次6.637.4大于200达到6级的屈挠次数，万次37.452.4大于200空簧产品的疲劳性能比较产品名称胶囊胶料产品疲劳试验结果EQ6111汽车空簧NR配方疲劳次数50万次时产品破坏CR配方疲劳次数300万次后产品完好耐疲劳老化—防老体系优化2.空气弹簧结构和分类-胶料天然橡胶气囊(使用1年后表面龟裂)氯丁橡胶气囊(使用1年后表面完好)改进前后空气弹簧气囊老化实物图2.空气弹簧结构和分类-尼龙66帘子布尼龙66浸胶帘子布广泛适用于橡胶工业的轮胎骨架材料，具有强度高、耐高温、耐疲劳、耐冲击等优良特性，适用于斜交载重胎、工程胎、航空胎。2.空气弹簧结构和分类-帘子布1400dtex/2

dtex:分特，重量单位，指10000米长的纤维束的克数（纱线和纤维都很细，用每米的重量来表达没有实际意义）tex是特，tex指1000米长的纤维束的克数D是旦尼尔，简称旦，指9000米长的纤维束的克数换算关系：即1tex=10dtex，1D=10/9dtex神马实业股份有限公司产品930dtex/2-10000米次规格帘线；单丝重量为930g；98.4EPD—密度为98根/10cm；54″—幅宽为54英寸，即约为137cm；3.空气弹簧性能要求与失效模式GB/T13061-1991

《汽车悬架用空气弹簧橡胶气囊》GB/T528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》HG/T2198-2011《硫化橡胶物理试验方法的一般要求》GB/T531-2008

《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法》GB/T2941-2006《橡胶物理试验方法试样制备和调节通用程序》GB/T14450-2008《胎圈用钢丝》……GB/T9102-2003《锦纶6轮胎浸胶帘子布》GB/T13934-2006《硫化橡胶或热塑性橡胶屈挠龟裂和裂口增长的测定》空气弹簧设计建议了解的相关标准3.空气弹簧研发流程客户样件/车辆参数悬挂优化样机试制性能试验ADAMSABAQUSUGPro/engineerSolidworksAutoCAD综合性能试验垂向疲劳试验高、低温试验爆破试验结构设计计算分析模具设计及制造零部件加工工艺设计空气弹簧动力学模型

整车动力学模型

3.空气弹簧性能要求与失效模式-性能曲线3.空气弹簧性能要求与失效模式-性能曲线3.空气弹簧性能要求与失效模式外层胶钢丝胶内层胶帘布层胶料耐曲挠性不够上座橡胶气囊橡胶支撑下座空气弹簧失效与帘布胶粘合不牢胶与钢丝粘合不牢与内、外层胶粘合不牢性能不好胶料气密性差强度不够橡胶老化强度不够强度不够胶料耐老化性差胶料气密性差空气弹簧失效鱼骨图4.空气弹簧的试验与检测六通道电液伺服空气弹簧综合性能试验台垂向动特性试验台气囊24h的内压降不得超过0.02MPa。气囊的破坏内压不得低于2.00MPa。气囊帘布层间的粘附强度不得低于6kN／m。气囊的台架寿命不得低于300万次。4.空气弹簧的试验与检测空气弹簧耐压强度试验台高低温恒温恒湿试验箱

5.空气弹簧有限元分析技术空