空气弹簧在汽车上的应用
空气弹簧是汽车空气悬架系统的和重要组成部分，它利用空气的压缩弹性进行工作，具有缓冲、减振和承载重量等功能。空气弹簧具有优良的弹性特性，与普通钢制弹簧相比有许多优点，因而其应用范围十分广泛。将空气弹簧用于汽车悬架系统可大大提高汽车的行驶平顺性和舒适性。
1934年，费尔斯通公司研制出膜片式空气弹簧并首先在美国通用客车上试应用成功。20世纪50年代中期，空气弹簧产品经过多年的研发和试验，有关技术逐步成熟，装有空气悬架的客车开始在美国、德国得到大批量推广应用。20世纪80年代以来，世界上主要的发达国家为了减少车辆对道路的破坏和增加车辆的舒适性，在客车上几乎全部使用了空气弹簧，重型商用车上的使用率也超过了80%。
空气弹簧的种类
空气弹簧由橡胶气囊、上盖板、底座、辅助气室，夹紧环和缓冲块等组成。根据橡胶气囊工作时变形式的不同，空气弹簧的结构形式主要分为膜式空气弹簧、囊式空气弹簧和混合式空气弹簧3种(见图1)。膜式空气弹簧是圆柱形结构，根据橡胶气囊止口与接口的连接方式，膜式空气弹簧又分为约束膜式和自由膜式。约束膜式空气弹簧一般用螺栓夹紧密封，自由膜式空气弹簧则采用橡胶气囊内的压力自封。囊式空气弹簧的外形结构有些象灯笼，有单曲、双曲或多曲囊式空气弹簧。早期的商用车上主要使用双曲囊和三曲囊式空气弹簧。近期膜式空气弹簧的用量逐步增加，是因为膜式空气弹簧具有行驶平顺性好和行程大的优点。
不同种类空气弹簧的使用区别
1.膜式空气弹簧
(1)有效面积变化率较小，因此其刚度较低，易于得到较低的固有频率。
(2)通过改变活塞底座的形状和利用活塞底座的空心内腔增加出储气空间，优化其刚度特性，从而获得理想的非线性特性。
(3)结构较为简单，便于大量生产。
(4)橡胶气囊的工作条件更为苛刻，耐久性和使用寿命比囊式空气弹簧低。
2.囊式空气弹簧
一般在各曲之间镶有箍带，以使各曲之间的中间部分不致径向扩张，并可防止各曲之间的互相摩擦。囊式空气弹簧具有以下特点。
(1)由于底部没有活塞，囊式空气弹簧的标准高度可比膜式空气弹簧低。
(2)有效承压面积变化率在工作时较大，弹簧的刚度较大、固有频率较高。
通过增加曲囊和设置辅助气室可以减小弹簧刚度、降低空气悬架固有频率，但是增加气囊曲数或设置辅助气室，将使几何尺寸变化较大，因此曲囊数和辅助气室结构要受整车总结构布局的限制。
3.混合式空气弹簧
混合式空气弹簧兼有膜式空气弹簧与囊式空气弹簧的特点，它的气囊上部与囊式气囊上部基本相同，下部则与膜式气囊类似，混合式空气弹簧运动时在活塞的表面滚动。
空气弹簧的密封方式
气囊上、下口连接密封的装配形式有机械式连接和自压式连接。机械密封式的优点是连接牢固、密封较为可靠，不易发生气囊开脱现象，适用于因道路条件较差或其他原因造成车轮相对车身垂直位移较大的工况。压力自封式的优点是结构简单、气囊拆装较为方便，适用于在道路条件较好的车辆上使用。
空气弹簧的主要特点
(1)空气弹簧具有非线性特性，刚度和承载能力可以调节，其刚度随载荷的变化而变化。空气弹簧的特性曲线可按实际需要进行理想设计，使其在额定载荷附近具有较低的刚度值，并使空气悬架获得较低的固有频率，因而工作柔和。
(2)利用高度阀可以改变或保持空气弹簧的高度。压缩气体的气压能够随载荷和道路条件的变化进行自动调节，不论满载还是空载.保证车身高度不随载荷的变化而变化，大大提高了乘坐的舒适性。升高车身以提高车辆在极差路面上的通过性，降低车身以方便人员或货物上下，提高高速行驶车辆的安全性。
(3)空气弹簧具有高的吸振和降噪能力，不仅可以提高商用车的舒适性，而且对车辆本身和运输的货物有一定的保护作用。
(4)空气弹簧可以有效减轻汽车悬架的质量。
(5)空气弹簧具有较高的疲劳寿命，其疲劳寿命可达300万次以上，实际使用寿命可达5年以上。而钢板弹簧的疲劳寿命一般只有20万次。
(6)空气弹簧能适应多种刚度或载荷的要求，因此经济效果较好。
(7)空气弹簧的主要缺点是：由于空气弹簧只能承受垂直负荷，需要有导向机构传递纵向力、横向力及其力矩，因而悬架结构较为复杂。
空气弹簧的选用
1.空气弹簧悬架
随着车辆减振性能的提高，空气弹簧悬架因其独特的性能和适应性，正在逐步取代钢板弹簧悬架。空气悬架系统是以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。汽车上使用的空气弹簧悬架系统见图2。
2.空气弹簧的工作特性参数
空气弹簧的工作特性主要由刚度、恒压曲线、变压曲线来表征，这些特性可作为选用空气弹簧的依据。
(1)刚度
实际工作中，空气弹簧的刚度主要通过试验方法测定。在不同工作压力下，测出弹簧行程(横坐标)和承载力(纵坐标)的关系曲线，该曲线的斜率即为空气弹簧刚度。
(2)恒压曲线
空气弹簧工作时，需不断向橡胶气囊内补充气体，以保证空气弹簧在上下运动过程中具有恒定的气压，这样测出的空气弹簧行程与承载力的关系曲线称为恒压曲线。
(3)变压曲线
如果向橡胶气囊内充入一定压力的气体后关闭进气阀，并保证空气弹簧在上下运动过程中气体不泄漏，这样测出的空气弹簧行程与承载力的关系曲线称为变压曲线。
在进行汽车设计时，总希望汽车悬架系统具有较低的固有频率，并且希望固有频率在整个载荷范围内保持不变，从而有效地改善车辆行驶的平顺性、操纵的稳定性和安全性。传统金属弹簧悬架的弹簧刚度一般是固定的，当汽车载荷发生变化时，悬架系统的固有频率会发生变化，且汽车载荷变化越大，悬架系统固有频率的变化越大、汽车行驶平顺性越差。而空气弹簧刚度呈非线性，通过优化空气弹簧结构及特性参数，可以显著改善汽车的行驶平顺性。
空气弹簧的刚度与空气弹簧的内容积成反比，为了降低刚度可以在弹簧上外加一个辅气室。该方法一般用于囊式空气弹簧，原因是囊式空气弹簧刚度一般较大，无辅气室时一曲的固有频率为2.5～3.3Hz，两曲的为1.7～1.9Hz，三曲的为1.3～1.5Hz。辅气室的容积设计为空气弹簧本身容积的1.5～2倍比较理想，再大效果就不明显了。空气弹簧刚度与有效面积变化率密切相关。
此外，膜式空气弹簧还获得了较为理想的变刚度特性——反“S”形的载荷-变形曲线。图3比较了膜式空气弹簧、三曲囊式空气弹簧和钢板弹簧的载荷-变形曲线。从中可以看出，空气弹簧具有非线性刚度特性，可获得比钢板弹簧低的刚度；膜式空气弹簧刚度特性比囊式空气弹簧好，在正常工作范围内刚度及其变化较小，而在伸张或压缩的边缘区段刚度逐渐增加，这样可以避免以较低刚度在粗糙路面行驶时车身产生过冲击或碰撞，保证了车辆的行驶平顺性。
3.匹配特性
空气弹簧具有变刚度特性，空气悬架的固有频率可以根据需要进行适当调整。选择合适结构的空气弹簧并优化其特性参数，可以使正常工作条件下空气弹簧的刚度变化较小，而伸张和压缩行程边缘的刚度较大。研究非线性刚度系统振动传递规律是空气弹簧匹配的关键。空气弹簧匹配设计时首先要确定的是空气悬架参数，如车辆在空载、半载、满载时的轴荷及空气弹簧的承载力，并计算在各种不同载荷下空气弹簧的刚度及空气悬架的固有频率。橡胶气囊刚度对空气弹簧刚度影响极大，这是造成空气弹簧刚度理论值与试验值差异较大的原因之一。
胶囊的制造和质量控制
1.胶囊结构
橡胶气囊是空气弹簧的重要部件，它的质量是决定空气弹簧使用寿命的关键因素。空气弹簧胶囊由内胶层、帘布层和外胶层组成，其结构如图4所示。其中，内胶层相当于无内胎轮胎气密层，起密封胶囊内压缩空气的作用。外胶层相当于轮胎胎侧，起保护帘布层的作用。
2.成型工艺
橡胶气囊的制造工艺与质量会对空气弹簧的特性造成影响，不同厂家生产的同一规格的空气弹簧特性可能会有较大差别。橡胶气囊的制造就是将各部分的半成品在成型机上组合成一个完整胶囊的过程。空气弹簧橡胶气囊的制造工艺流程(见图5)与汽车轮胎的制造工艺有许多相似之处，材料和外形也有相通的地方。一般分为胶料的配合加工、压延帘布、硫化等几个部分。
胶料配方：内橡胶层主要用于密封，应采用气密性和耐油性较好的橡胶；外橡胶层除密封外，还起保护作用，应考虑耐气候老化和耐臭氧的橡胶，一般采用氯丁橡胶、三元乙丙并用胶；帘布是胶囊的主要承载部件，应选用强度高、耐屈挠性好的聚酯和尼龙等涂胶帘线，以满足载荷要求和取得良好的使用性能，一般用2层或4层帘布。帘布各铺层按帘布帘线方向互成一定角度布置，因而胶囊呈现出正交各向异性的特点。帘布的压延采用三辊半热压工艺。帘布贴合采用半鼓式层贴工艺，将剪裁好的帘布贴在成型鼓上，扣上两边的钢丝圈，使成型鼓膨胀，翻边反压，再用压辊仔细地压实贴合，除去气泡，取下后进行装模硫化。
钢丝圈：采用19号钢丝缠绕而成。
硫化：在双模硫化机内进行硫化，硫化压力1.5～2.0MPa，温度140～60℃，时间为30min。
3.橡胶胶囊的质量问题及解决措施
(1)表面龟裂
由于胶囊长期暴露在空气中，橡胶胶囊表面会逐渐硬化、弹性降低，加上压力和曲挠变形的作用，外层橡胶表面会出现均匀的裂纹和轻微的脱落。大气臭氧是使橡胶龟裂的主要原因，日晒雨淋、高低温差及酸、碱的腐蚀均会加速这一现象的出现。使用耐老化橡胶品种和优良的抗老化配方可以提高橡胶的耐老化性。
(2)气孔
解决气孔的措施：a.采用三辊压延机出片，辊温宜低，中、下辊带有少量堆积胶；b.成型时将胶片和半成品的气泡全部刺穿，并将半成品压平、压实，排尽空气；c.应尽量少用胶浆，待胶浆溶剂完全挥发再滚压，半成品的停放时间不能小于8h，但不能超时存放，出现喷霜现象的胶料必须返炼后再用；d.低模温装料，加大硫化压力。
(3)缺胶
解决表面缺胶的措施：a.装料量准确，排气眼及排气线布局合理，保证模具排气眼及排气线通畅；b.合适的硫化压力。
4.充气尺寸变化大
解决措施：a.帘布铺设角度合理；b.选用高模量、高强度帘布，加大帘布胶强度，增加帘布层数。
5.帘线变稀劈缝
解决措施：a.在成型过程中，要严格控制胶层和帘布层的接头长度和接头质量，最好控制在4mm以内；b.胶囊毛胚尺寸尽量与硫化模接近；c.减缓充气速度和压力。
6.产品性能测试
橡胶空气弹簧性能测试的指标主要有：胶料的物理机械性能指标，如拉伸强度、伸长率、硬度和老化系数等；载荷-变形曲线试验；载荷-体积变化曲线试验；气密性试验；爆破试验；疲劳试验等。
空气弹簧的发展前景
国外主要的空气弹簧生产企业有德国的大陆公司。美国的费尔斯通公司和固特异公司等，他们的产品在种类、性能、适用范围和质量上都优于国内产品。国内空气悬架的应用目前主要集中在高等级客车上，且以选装国外空气悬架产品为主，在载货车上的应用尚处于起步阶段。据悉，国外先进的空气悬架技术已引进我国，如采埃孚已在国内建厂、美国柯普克公司采用纽威公司技术也在国内投入生产。与进口产品相比，国内几个有一定生产规模的空气弹簧生产厂的产品质量较差、品种相对比较单一、适用范围较窄。此外，在空气弹簧设计和制造技术上与发达国家相比还有相当大的差距。
我国高速公路的迅速发展和运输量的增加以及对高性能客货车的需求，都对汽车的操纵稳定性、平顺性、安全性提出了更高的要求，空气悬架客车将逐渐得到广泛应用。此外，对公路养护的重视，也将使空气悬架在重型车市场的应用进一步扩大。
目前，空气悬架已经由机械控制式逐步发展为电子控制式，如Audi A6旅行车、丰田凌志LS400轿车、Benz公司S系列2000型轿车和美国Lincoln轿车、Ford轿车均装备了电子
控制的空气悬架系统。此外，空气弹簧在车辆上的应用范围也越来越广泛，除了作为悬架的弹性元件以外，空气弹簧还用作驾驶室和座椅的支承。
GB T 13061-91汽车悬架用空气弹簧橡胶气 囊 GB／T1306 1一91 汽车悬架用空气弹簧橡胶气囊 Air spring for automotive suspension一Rubber bellows 1主题内容与适用范畴 本标准规定了汽车悬架用空气弹簧橡胶气囊的产品分类、技术要求、试验方 法、检验规则、标志、包装、运输与贮存及其涉及的部分术语。 本标准适用于汽车（含都市用无轨电车）悬架用空气弹簧橡胶气囊，其他车 辆用橡胶气囊可参照执行。 2引用标准 GB 519充气轮胎物理机械性能试验方法 GB 527硫化橡胶物理试验的一样要求 GB 528硫化橡胶拉伸性能的测定 GB 531橡胶邵尔A型硬度试验方法 GB 2941橡胶试样停放和试验的标准温度、湿度及时刻 GB 3512橡胶热空气老化试验方法 HG 4—836硫化橡胶抗屈挠龟裂性能的测定 3术语 3．1标准高度H0 空气弹簧总成（以下简称气簧）的一个设定高度。以此高度为运算变形量的 起始点，压缩为正向，伸张为负向。 3．2标准内压P0
为使气簧在标准高度时承担设计负荷而选取的内压，一样在0.4～0.6MPa范畴 内选取。 3．3标准状态 气簧在标准高度、标准内压时的工作状态。 3．4有效面积Ae 3．5有效直径De 按有效面积运算的圆直径。 3．6最大行程Sm 气簧在结构上可能达到的最大伸张变形量与最大压缩变形量的绝对值之和。 3．7许用工作行程Sw 留有保险余争地后承诺气簧在工作时显现的最大伸张变形量与最大压缩变形 量（分别简称许用最大伸张值和许用最大压缩值）的绝对值之和。 3．8最大外径Dm 气簧处于标准状态后;在最大行程内气囊所达到的最大外部直径。 4产品分类 4．1产品类型 气囊可分为囊式、膜式和混和式三大类型。 4．2产品型号 例:型号D5-270×260，表示标准内压为5.O～5.9MPa、有效直径在261～270mm、 标准高度为260mm的膜式气囊。 5技术要求 5．1气囊内外层胶胶料的物理机械性能应符合表1的规定。
钢板弹簧悬架系统设计规范 1范围 本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参 数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的 修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 QC/T 491-1999汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035-1991汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517-1999汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783-1984汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法 3符号、代号、术语及其定义 GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 QC/T 491-1999汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549-2013汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258-2017机动车运行安全技术条件 GB 13094-2017 客车结构安全要求 QC/T 480-1999汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-2011客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005客车装载质量计算方法 GB 1589-2016道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车 JTT 325-2013营运客车类型划分及等级评定 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 4悬架系统设计对整车性能的影响 悬架是构成汽车的总成之一，一般由弹性元件（弹簧）、导向机构（杆系或钢板弹簧）、减振装置 （减振器）等组成，把车架（或车身）与车桥（或车轮）弹性地连接起来。主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩，缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的 振动，保证汽车的正常行驶。悬架结构、性能不仅影响汽车的行驶平顺性，还对操纵稳定性、燃油经济性、通过性等多种
汽车常见悬架 一、汽车悬架的功用 悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一起传力连接装置的总称。其功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向力以及这些反力所造成的力矩传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。 二、悬挂系统的基本构成 汽车的悬架机构各有不同，但一般都由弹性元件、减振器、导向机构等三部分组成，分别起缓冲、减振和受力传递的作用。弹性元件即弹簧，承受垂直载荷，缓和及抑制不平路面对车体的冲击。减振器又指液力减振器，其功能是为加速衰减车身的振动，它也是悬挂系统中最精密和复杂的机械件。传力装置则是指车架的上下摆臂等叉形钢架、转向节等元件，用来传递纵向力、侧向力及力矩，并保证车轮相对于车架有确定的相对运动规律。此外，还铺设了缓冲块和横向稳定器。 三、汽车悬挂的分类 悬架按导向机构的基本形式分，有两大类，分别是独立悬挂和非独立悬挂。 1、非独立悬挂 非独立悬架其特点是两侧车轮安装于一整体式车桥上，当一侧车轮受冲击力时会直接影响到另一侧车轮上，当车轮上下跳动时定位参数变化小。若采用钢板弹簧作弹性元件，它可兼起导向作用，使结构大为简化，降低成本。目前广泛应用于货车和大客车上，有些轿车后悬架也有采用的。非独立悬架由于非簧载质量比较大，高速行驶时悬架受到冲击载荷比较大，平顺性较差。 非独立悬架的结构，特别是导向机构的结构，随所采用的弹性元件不同而有所差异，而且有时差别很大。采用螺旋弹簧、气体弹簧时，需要有较为复杂的导向机构；而采用钢板弹簧时，由于钢板弹簧本身可兼起导向机构的作用，并有一定的减振作用，使得悬架结构大为简化。因此，在非独立悬架中大多数采用钢板弹簧作为弹性元件。它中部用U型螺栓将钢板弹簧固定在车桥上。悬架前端为固定铰链，也叫死吊耳。它由钢板弹簧销钉将钢板弹簧前端卷耳部与钢板弹簧前支架连接在一起，前端卷耳孔中为减少摩损装有衬套。后端卷耳通过钢板弹簧吊
1 范围 本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035-1991 汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517-1999 汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783-1984 汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法 3 符号、代号、术语及其定义 GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549-2013 汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258-2017 机动车运行安全技术条件 GB 13094-2017 客车结构安全要求 QC/T 480-1999 汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-2011 客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005 客车装载质量计算方法 GB 1589-2016 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车 JTT 325-2013 营运客车类型划分及等级评定 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 4 悬架系统设计对整车性能的影响 悬架是构成汽车的总成之一，一般由弹性元件（弹簧）、导向机构（杆系或钢板弹簧）、减振装置（减振器）等组成，把车架（或车身）与车桥（或车轮）弹性地连接起来。主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩，缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的
空气弹簧在汽车上的应用 空气弹簧是汽车空气悬架系统的和重要组成部分，它利用空气的压缩弹性进行工作，具有缓冲、减振和承载重量等功能。空气弹簧具有优良的弹性特性，与普通钢制弹簧相比有许多优点，因而其应用围十分广泛。将空气弹簧用于汽车悬架系统可大大提高汽车的行驶平顺性和舒适性。 1934年，费尔斯通公司研制出膜片式空气弹簧并首先在美国通用客车上试应用成功。20世纪50年代中期，空气弹簧产品经过多年的研发和试验，有关技术逐步成熟，装有空气悬架的客车开始在美国、德国得到大批量推广应用。20世纪80年代以来，世界上主要的发达国家为了减少车辆对道路的破坏和增加车辆的舒适性，在客车上几乎全部使用了空气弹簧，重型商用车上的使用率也超过了80%。 空气弹簧的种类 空气弹簧由橡胶气囊、上盖板、底座、辅助气室，夹紧环和缓冲块等组成。根据橡胶气囊工作时变形式的不同，空气弹簧的结构形式主要分为膜式空气弹簧、囊式空气弹簧和混合式空气弹簧3种(见图1)。膜式空气弹簧是圆柱形结构，根据橡胶气囊止口与接口的连接方式，膜式空气弹簧又分为约束膜式和自由膜式。约束膜式空气弹簧一般用螺栓夹紧密封，自由膜式空气弹簧则采用橡胶气囊的压力自封。囊式空气弹簧的外形结构有些象灯笼，有单曲、双曲或多曲囊式空气弹簧。早期的商用车上主要使用双曲囊和三曲囊式空气弹簧。近期膜式空气弹簧的用量逐步增加，是因为膜式空气弹簧具有行驶平顺性好和行程大的优点。 不同种类空气弹簧的使用区别 1.膜式空气弹簧 (1)有效面积变化率较小，因此其刚度较低，易于得到较低的固有频率。 (2)通过改变活塞底座的形状和利用活塞底座的空心腔增加出储气空间，优化其刚度特性，从而获得理想的非线性特性。
专业课程设计说明书题目：商用汽车后悬架设计 学院机械与汽车学院 专业班级 10车辆工程一班 学生姓名 学生学号 201030081360 指导教师 提交日期 2013 年 7 月 12 日 1
一．设计任务：商用汽车后悬架设计 二．基本参数：协助同组总体设计同学完成车辆性能计算后确定 额定装载质量5000KG 最大总质量8700KG 轴荷分配 空载前：后52:48 满载前：后32:68 满载校核后前：后33：:67 质心位置： 高度：空载793mm 满载1070mm 至前轴距离：空载2040mm 满载2890mm 三．设计内容 主要进行悬架设计，设计的内容包括： 1．查阅资料、调查研究、制定设计原则 2．根据给定的设计参数(发动机最大力矩，驱动轮类型与规格，汽车总质量和使用工况，前后轴荷，前后簧上质量，轴距，制动时前轴轴荷转移系数，驱动时后轴轴荷转移系数)，选择悬架的布置方案及零部件方案，设计出一套完整的后悬架，设计过程中要进行必要的计算。 3．悬架结构设计和主要技术参数的确定 （1）后悬架主要性能参数的确定 （2）钢板弹簧主要参数的确定 （3）钢板弹簧刚度与强度验算 2
（4）减振器主要参数的确定 4．绘制钢板弹簧总成装配图及主要零部件的零件图 5．负责整车质心高度和轴荷的计算和校核。 *6．计算20m/s车速下，B级路面下整车平顺性(参见<汽车理论>P278 题6.5之第1问)。 四．设计要求 1．钢板弹簧总成的装配图，1号图纸一张。 装配图要求表达清楚各部件之间的装配关系，标注出总体尺寸，配合关系及其它需要标注的尺寸，在技术要求部分应写出总成的调整方法和装配要求。 2．主要零部件的零件图，3号图纸4张。 要求零件形状表达清楚、尺寸标注完整，有必要的尺寸公差和形位公差。在技术要求应标明对零件毛胚的要求，材料的热处理方法、标明处理方法及其它特殊要求。 3．编写设计说明书。 五．设计进度与时间安排 本课程设计为2周 １．明确任务，分析有关原始资料，复习有关讲课内容及熟悉参考资料0.5周。 ２．设计计算0.5周 ３．绘图0.5周 ４．编写说明书、答辩0.5周 3
汽车钢板弹簧悬架设计 （１）、钢板弹簧种类 汽车钢板弹簧除了起弹性元件作用之外,还兼起导向作用,而多片弹簧片间磨擦还起系统阻尼作用。由于钢板弹簧结构简单，使用维修、保养方便，长期以来钢板弹簧在汽车上得到广泛应用。目前汽车使用的钢板弹簧常见的有以下几种。 ①通多片钢板弹簧,如图1-ａ所示，这种弹簧主要用在载货汽车和大型客车上，弹簧弹性特性如图2-ａ所不,呈线性特性。 变形 载荷变形 载荷变形载荷 图1 图2 ②少片变截面钢板弹簧，如图1-ｂ所不,为减少弹簧质量，弹簧厚度沿长度方向制成等厚，其弹性特性如一般多片钢板弹簧一样呈线性特性图2-ａ。这种弹簧主要用于轻型货车及大、中型载货汽车前悬架。 ③两级变刚度复式钢板弹簧，如图１-c 所示，这种弹簧主要用于大、中型载货汽车后悬架。弹性特性如图2－b 所示，为两级变刚度特性，开始时仅主簧起作用，当载荷增加到某值时副簧与主簧共同起作用，弹性特性由两条直线组成。 ④渐变刚度钢板弹簧,如图1-d 所示,这种弹簧多用于轻型载货汽车与厢式客车后悬架。副簧放在主簧之下,副簧随汽车载荷变化逐渐起作用,弹簧特性呈非线性特性,如图2-c 所示。
多片钢板弹簧 钢板弹簧计算实质上是在已知弹簧负荷情况下,根据汽车对悬架性能(频率)要求,确定弹簧刚度,求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。并要求弹簧尺寸规格满足弹簧的强度要求。 3.1钢板弹簧设计的已知参数 1)弹簧负荷 通常新车设计时,根据整车布置给定的空、满载轴载质量减去估算的非簧载质量，得到在每副弹簧上的承载质量。一般将前、后轴,车轮，制动鼓及转向节、传动轴、转向纵拉杆等总成视为非簧载质量。如果钢板弹簧布置在车桥上方，弹簧3/4的质量为非簧载质量，下置弹簧，1／４弹簧质量为非簧载质量。 2)弹簧伸直长度 根据不同车型要求,由总布置给出弹簧伸直长度的控制尺寸。在布置可能的情况下,尽量增加弹簧长度，这主要是考虑以下几个方面原因。 ①由于弹簧刚度与弹簧长度的三次方成反比,因此从改善汽车平顺性角度看，希望弹簧长度长些好。 ②在弹簧刚度相同情况下，长的弹簧在车轮上下跳动时，弹簧两卷耳孔距离变化相对较小，对前悬架来说,主销后倾角变化小,有利于汽车行驶稳定性。 ③增加弹簧长度可以降低弹簧工作应力和应力幅,从而提高弹簧使用寿命。 ④增加弹簧长度可以选用簧片厚的弹簧，从而减少弹簧片数,并且簧片厚的弹簧对提高主片卷耳强度有利。 3）悬架静挠度 汽车簧载质量与其质量组成的振动系统固有频率是评价汽车行驶平顺性的重要参数。悬架设计时根据汽车平顺性要求,应给出汽车空、满载时前、后悬架频率范围。如果知道频率，就可以求出悬架静挠度值c δ。选取悬架静挠度值时,希望后悬架静挠度值2c δ小于前悬架静挠度值1c δ,并且两值最好接近,一般推荐：
汽车钢板弹簧悬架设计 (1)、钢板弹簧种类 汽车钢板弹簧除了起弹性元件作用之外，还兼起导向作用，而多片弹簧片间磨擦 还起系统阻尼作用。由于钢板弹簧结构简单，使用维修、保养方便，长期以来钢板弹 簧在汽车上得到广泛应用。目前汽车使用的钢板弹簧常见的有以下几种。 ① 通多片钢板弹簧，如图1-a 所示，这种弹簧主要用在载货汽车和大型客车上， 弹簧弹性特性如图2-a 所不，呈线性特性。 图1 图2 ② 少片变截面钢板弹簧，如图1-b 所不，为减少弹簧质量，弹簧厚度沿长度方向 制成等厚，其弹性特性如一般多片钢板弹簧一样呈线性特性图2-a 。这种弹簧主要用于 轻型货车及大、中型载货汽车前悬架。 ③ 两级变刚度复式钢板弹簧，如图1-c 所示，这种弹簧主要用于大、中型载货汽 车后悬架。弹性特性如图2-b 所示，为两级变刚度特性，开始时仅主簧起作用，当载 荷增加到某值时副簧与主簧共同起作用，弹性特性由两条直线组成。 ④ 渐变刚度钢板弹簧，如图1-d 所示，这种弹簧多用于轻型载货汽车与厢式客车 后悬架。副簧放在主簧之下，副簧随汽车载荷变化逐渐起作用，弹簧特性呈非线性特 性，如图2-c 所示。 多片钢板弹簧 钢板弹簧计算实质上是在已知弹簧负荷情况下，根据汽车对悬架性能（频率）要 求，确定弹簧刚度，求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。并要求弹簧尺寸规格满足弹 簧的强度要求。 荷 载 V ：
3.1钢板弹簧设计的已知参数 1）弹簧负荷 通常新车设计时，根据整车布置给定的空、满载轴载质量减去估算的非簧载质量, 得到在每副弹簧上的承载质量。一般将前、后轴，车轮，制动鼓及转向节、传动轴、转向纵拉杆等总成视为非簧载质量。如果钢板弹簧布置在车桥上方，弹簧3/4的质量为非簧载质量，下置弹簧，1/4弹簧质量为非簧载质量。 2）弹簧伸直长度 根据不同车型要求，由总布置给出弹簧伸直长度的控制尺寸。在布置可能的情况下，尽量增加弹簧长度，这主要是考虑以下几个方面原因。 ①由于弹簧刚度与弹簧长度的三次方成反比，因此从改善汽车平顺性角度看，希望弹簧长度长些好。 ②在弹簧刚度相同情况下，长的弹簧在车轮上下跳动时，弹簧两卷耳孔距离变化相对较小，对前悬架来说，主销后倾角变化小，有利于汽车行驶稳定性。 ③增加弹簧长度可以降低弹簧工作应力和应力幅，从而提高弹簧使用寿命。 ④增加弹簧长度可以选用簧片厚的弹簧，从而减少弹簧片数，并且簧片厚的弹簧对提高主片卷耳强度有利。 3）悬架静挠度 汽车簧载质量与其质量组成的振动系统固有频率是评价汽车行驶平顺性的重要参数。悬架设计时根据汽车平顺性要求，应给出汽车空、满载时前、后悬架频率范围。如果知道频率，就可以求出悬架静挠度值c。选取悬架静挠度值时，希望后悬架静挠度值c2小于前悬架静挠度值ci，并且两值最好接近，一般推荐:
国内汽车悬挂弹簧生产及使用钢材情况 一、国内汽车悬挂弹簧行业现状 1．行业简介 国内汽车悬挂弹簧生产企业160余家，遍布全国各地，具有规模的专业生产企业（生产规模在0.8万吨以上）约80余家。汽车悬挂弹簧行业隶属于中国汽车工业协会钢板弹簧委员会，国内近50家企业加入中国汽车钢板弹簧委员会，入会单位使用的原材料质量较好，产品信誉较高，不进行恶性市场竞争，产品质量水平己达到国外先进国家90年代水平。由于国内弹簧行业基本上是从小作坊发展起来的，因此，生产规模在5000吨以下的地方企业还有约80余家，由于生产规模较小，相对抗风险能力较弱，因此这类生产企业一般不会长久存在。 现悬挂弹簧行业生产企业存在过多、过乱现象，其中真正形成大规模、大批量生产的企业为数不多，大多仍停留在简单生产工艺的水平上，产品成本较高，难以参与国际市场竞争。国内能够生产高档次汽车钢板悬挂弹簧的企业只有4家：一汽集团辽阳汽车弹簧厂、东风汽车悬架弹簧有限公司、重庆红岩汽车弹簧厂、山东钢板簧厂，具有生产多种叠片簧、渐变刚度弹簧、少片变截面钢板弹簧和双曲率半径及平直段的汽车钢板弹簧的能力。国内能够同时生产客车、货车、轿车悬挂弹簧的厂家只有三个：一汽集团辽阳汽车弹簧厂、东风汽车悬架弹簧有限公司、山东钢板簧厂。 2．汽车对悬架弹簧的质量要求 悬架弹簧在汽车行驶过程中，承受高频往复压缩运动，起着缓冲和减震作用，其质量好坏，对车辆平稳性、安全性起着至关重要的作用。专业正规企业生产的汽车悬架弹簧表面平整光滑、规格尺寸规范、喷漆工艺水平高。轿车、客车对悬架弹簧性能要求较高，以达到减小噪音、速度快、震动小、提高舒适度、弹性好、平稳性好等特性；重型及超重型载货车需要高强度悬架弹簧，悬架弹簧的技术发展趋势总体上为轻量化（高应力）、高可靠度，悬架弹簧设计应力普遍要求大于1100MPa，高的可达1200MPa。 3．钢板悬挂弹簧行业市场需求 目前，国内钢板悬挂弹簧已全部实现国产化。钢板悬挂弹簧行业的市场主要是国内市场，出口占销售额的比例很小，不足1％。在95～96年期间，国内有一定规模的钢板簧厂曾少量出口，一般出口到意大利、美国、台湾、印度、法国等国家，其中东风出口钢板悬挂弹簧属免检产品。国内出口板簧均为小于1t的小板簧，用于国外的小皮卡等小型货车，价格较低，技术含量不高，附加值较低，因此，现国内基本不出口钢板弹簧。 国内悬挂弹簧行业在80年代末、90年代初随着汽车工业的发展而高速发展，到2004年国内汽车生产量已达到507万辆，粗略估计国内汽车工业对悬架弹簧的年需求量约为450万件，各主要弹簧配套厂也相应地按用户的需求扩充自己的生产能力，现悬挂弹簧生产能力与市场需求相比处于供过于求的局面。 汽车工业的快速发展，对弹簧产品种类的开发和技术进步有极其明显的推动作用，预计到2010年中，国内汽车工业对悬架弹簧的年需求量约为800万件。 4．悬挂弹簧行业的生产装备水平 由于悬挂弹簧行业的特殊性，悬挂弹簧行业的主要加工设备基本上属于非标准设备，如卷簧机、变截面轧簧机、成形机、喷丸机等，这类设备只有少数专业化生产厂家具有生产能力。西方工业发达国家，工业基础雄厚，设备生产厂家制造水平及技术水平相当高，而国内部分国产设备与进口设备相比存在加工精度低、生产效率低、自动化程度低、可靠性差、型号老化等问题。所以现在悬架弹簧行业中先进的制造设备一般都从国外进口，如变截面、高强度轧簧机等。进口设备存在的主要问题一是价格较高，二是维修困难，三是备品备件供应周期较长。 经过近几年汽车行业的发展建设，目前，国内已有一些生产悬架弹簧设备的企业，通过技术改造、设备投入或外资入股等方式，其设备精度、生产效率已接近进口设备水平。 5．悬挂弹簧行业的产品开发水平 由于悬挂弹簧类产品并非最终产品，是隶属于其它产品中的零部件，它对主机厂的依赖性很大。过去基本上是主机厂负责悬挂弹簧设计，悬挂弹簧企业按图加工，而现在一些主机厂则需要零部件厂家共同参与产品的设计和开发，但总体上新产品开发速度较慢，缺少系统管理及理论上的支持。
读书笔记之汽车悬架概述 悬架定义：车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。 悬架功能：把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架或（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。 悬架组成：弹性元件、减振器和导向机构，辅设缓冲块和横向稳定器。 汽车悬架可以分两大类：非独立悬架和独立悬架 1. 非独立悬架 架结构简单，工作可靠，被广泛用于货车的前后悬架。在轿车中，非独立悬架一般仅用于后悬架。 常见的非独立悬架有四种（按照弹性元件的不同分类），即纵置钢板弹簧非独立悬架、螺旋弹簧非独立悬架、空气弹簧非独立悬架和油气弹簧非独立悬架 1.1 纵置钢板弹簧非独立悬架。 由于钢板弹簧本身可以兼起导向机构的作用，并有一定的减振作用，使得悬架结构大为简化，几乎不需要额外的导向结构，对于要求较低的车辆甚至可以不安装减振器。如图1
独立悬架的结构特点是两侧的车轮各自独立地与车架或车身弹性连接，因而具有以下优点: 1）在悬架弹性元件一定的弹性范围内，两侧车轮可以单独运动，而不互相影响，这样在不平道路上可以减少车架和车身的振动，而且有助于消除转向轮不断偏摆的不良现象。 2）减少了汽车非簧载质量。 3）采用断开式车桥，发动机总成的位置可以降低和前移，使汽车质心下降，提高了行驶稳定性。同时能给予车轮较大的跳动空间，因而可以将悬架的刚度设计得较小，使车身振动频率降低，改善行驶平顺性。 以上优点是独立悬架广泛的用于现在汽车上，特别是轿车，转向轮普遍采用了独立悬架。但是独立悬架结构复杂，制造和维修成本高。在独立悬架设计不合理的时，车轮跳动造成较大车轮外倾和轮距的变化，使轮胎磨损较快。 2.1车轮在汽车横向平面内摆动的悬架 2.1.1单横臂式独立悬架 单横臂独立悬架的特点是党悬架变形时，车轮平面将产生倾斜而改变两侧车轮与路面接触点间的距离—轮距致使轮胎相对于地面侧向滑移，破坏轮胎和地面的附着，且轮胎磨损较严重。此外这种悬架用于转向轮时，会使主销内倾和车轮外倾角发生较大的变化，对于转向操纵有一定的影响，故目前在前悬架中很少采用。但是由于结构简单、紧凑、布置方便，在车速不高的重型越野汽车上也有采用。图5所示极为单横臂式独立悬架，图6为采用单横臂式独立悬架的越野车。 2.1.2双横臂独立悬架 双横臂独立悬架的长度可以相等，也可以不相等。在两摆臂等长的悬架中，当车轮上下跳动时，车轮平面没有倾斜，但轮距却发生了较大的变化，这将增加车轮侧向滑移的可能性。在两摆臂不等长的悬架中，如果两摆臂长度适当，可以是车轮和主销的角度以及轮距的变化都不太大，如图7所示。 不太大的轮距变化在轮胎较软时可以由轮胎变形来适应，目前轿车的轮胎可以容许轮距在每个车轮上达到4~5mm 的而不致沿路面滑移。因此，不等长双横臂式独立悬架在轿车前轮上应用广泛。 有时出于布置和空间的考虑，也有使用扭转的弹簧的双横臂悬架，如图9所示。 图5 单横臂独立悬架 图6 单横臂独立悬架越野车 a b 图7 双横臂式独立悬架示意图 a ）两摆臂等长的悬架 b ）两摆臂不等长的悬架 图8 用于轿车前轮双横臂独立悬架 a b 双横臂式独立悬架示意图 a ）两摆臂等长的悬架 b ）两摆臂不等长的悬架 图9 使用扭簧的双横臂式悬架
摘自CAD家园 空气弹簧的发展、现状及其概述 一、汽车空气悬架发展历史 在汽车上采用空气弹簧悬架在我国还是一件比较新的事物,但却不是一种新概念。 30年代初,美国法尔斯通轮胎和橡胶公司第一次真正把空气弹簧用于汽车工业。哈维?法尔斯通在其好友亨利?福特一世和托马斯阿瓦?爱迪生的技术支持下,研制出了空气柱形式的空气弹簧悬架系统。于是在1934年就诞生 了AIREDE空气弹簧。 1938年,通用汽车公司对在其客车上安装空气弹簧悬架系统发生兴趣。他们与法尔斯通公司合作,于1944年进行了首轮试验。试验报告结果清楚地揭示了空气悬架系统的内在优越性。经过几年产品研制开发的大量工作之后,终于在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的开始。 50年代中叶,固特异轮胎和橡胶公司研制出了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形关系曲线。 由于有这些研究成果和技术发展,今天北美洲公路上行驶的几乎所有客车、绝大多数8级载货车和架车都采用了空气悬架系统。当然,空气悬架控制系统的巨大进步也为空气悬架弹簧的应用起了不小推动作用。 随后不久,空气悬架很快在欧洲发展并盛行起来。但欧洲发展商用汽车空气悬架所走的道路与北美有些不一样。北美所走的路是福特-法尔斯通-爱迪生公司发展的延续。这些钢板弹簧悬架和空气悬架的专业厂家是作为汽车厂家的配套供货商。而在欧洲却是汽车厂家自己发展满足其特殊需要的悬架系统。只由一些零件厂家供
应配套零件如空气弹簧和气动阀等。直到今天,欧洲一些汽车生产厂家都有他们自己的空气悬架设计,而只向一些零部件供应商外购零件。这种不同的发展道路使欧洲的空气悬架设计只适用于某些具体车型,并采用了一些复杂技术,因而使其成本较高。而北美发展的空气悬架系统通用性较强、应用较简单、成本较低。事实上,在过去的10年中,欧洲的不少汽车制造厂家如雷诺、依维柯、福莱纳、梅赛德斯等都发现美国设计的空气悬架系统较为简单,更适合用于他们在北美生产和使用的汽车。 51年前,美国纽威?安柯洛克国际公司(Neway Anchorlok lnternational)成立时即作为一家架车悬架系统的生产厂家,为公路和非公路行驶的重型机车设计和制造钢板弹簧悬架系统。由于纽威在重型车辆市场上取得了成功,后来就向高速公路车辆悬架系统方向发展。35年前,纽威向市场上投放了世界上第一种实际应用的空气悬架系统。从此以后,纽威开发出一系列空气悬架产品,应用于世界各地的客车、载货车和架车。纽威提供的空气悬架产品约占北美和欧洲用于客车、载货车和架车市场的70%。中国是最新的前沿阵地,正在把钢板弹簧更换为空气悬架弹簧。空气悬架发展的历史经验告诉我们,引入空气悬架的国家一般是首先将其用于客车,随后就向载货车和架车方向发展,中国也会有这样的发展过程。 二、空气悬架概述 悬架是连接车身和车轮之间一切传力装置的总称,主要由弹簧(如钢板弹簧、螺旋弹簧、空气弹簧、扭杆等)、减振器和导向机构三部分组成。当汽车在不同路面上行驶时,由于悬架系统实现了车身和车轮之间的弹性支承,有效地降低了车身与车轮的振动,从而改善了汽车行驶的平顺性和操纵稳定性。 采用空气悬架是提高整车技术水平的关键技术之一,采用空气悬架,汽车的乘坐舒适性、使用性能可以得到很大的提高,从而汽车的其它技术水平也可以相应提高。国家在制定十五计
汽车悬架弹簧钢 1前言 悬架弹簧是汽车重要部件,它在周期性弯曲扭转等交变应力下工作,经常承受拉、压、扭、冲击、疲劳、腐蚀等多种作用,所以应具有高的弹性极限。同时为防止疲劳与断裂,悬架弹簧还应有高的疲劳强度与足够的塑性、韧性。随着能源日趋紧张,为了减轻汽车重量,对悬架弹簧钢提出了新的要求,减轻其重量的最有效办法是提高弹簧设计应力。经计算,弹簧重量与设计应力平方成反比,而抗疲劳与抗弹减性能是直接影响弹簧设计应力的主要因素。 汽车轻量化,促使汽车悬架弹簧高应力化非金属夹杂物则是悬架弹簧损坏失效的主要原因,如何降低弹簧钢中非金属夹杂物数量,改善夹杂物形态与分布,冶炼高纯弹簧钢已成为当前弹簧钢生产的一个关键问题。 1 1 1汽车用悬架弹簧的质量要求 1. 1车用悬架弹簧的种类和特点 悬架弹簧在汽车行驶过程中,承受高频往复压缩运动,起着缓冲和减震作用,其质量好坏,对车辆平稳性、安全性起着至关重要的作用。轿车、客车对悬架弹簧性能要求较高,需要达到减小噪音、提高舒适度和平稳性等要求;重型及超重型载货车需要高强度悬架弹簧。悬架弹簧的技术发展趋势总体上向轻量化、高应力、高可靠度发展,悬架弹簧设计应力要求大于1100MPa,高的可达1200MPa。 汽车行业使用的悬架弹簧分为钢板弹簧和螺旋悬架弹簧两大类。轿车用螺旋悬架弹簧,钢丝直径9～16mm,常用4个悬架弹簧,每辆车平均需要弹簧钢线材15 kg,钢种为60Si2MnA,55SiCr(SUP12) , 50CrV A等。一些微型汽车和面包车的悬架弹簧、摩托车减震弹簧等也使用螺旋悬架弹簧。悬架弹簧对弹簧钢丝的化学成分、夹杂物数量和形态分布、表面质量、脱碳层、显微组织及力学性能等要求较高。悬架弹簧要求表面脱碳层小于直径的0.5%、表面要磨光、尺寸公差要求比较严格、应无缺陷交货。采用通常热加工方式难以达到用户要求,因此,轿车悬架用弹簧逐渐由热成形改为冷成形,经拉拔、热处理后制成卷簧。悬架弹簧钢丝发展方向是降低碳含量、减少脱碳,提高塑性成形性和抗弹性衰减等性能。 车用悬架弹簧应用较多的是Si - Cr系弹簧钢。这类钢的抗回火稳定性好,松弛抗力高,疲劳寿命较理想, 但在一些微型车上, 悬架弹簧也常用60Si2MnA或50CrV A钢。扭杆弹簧结构简单,有利于车辆整体布置,在一些轿车和轻型车上应用,也有在重型军用车上应用的。 在传统Si-Mn弹簧钢的基础上通过降低C含量并添加Ni, Cr,Mo和V等合金元素,已开发出高强度和韧性的弹簧用钢。在传统的Cr-V系弹簧钢中添加Nb 可提高钢的抗延迟断裂性能,使钢的抗拉强度达到1800MPa。提高弹簧疲劳强度的有效途径是对弹簧进行喷丸和氮化处理。 1. 2车用悬架弹簧对线材的质量要求 轿车悬架弹簧用线材对钢的纯净度、尺寸精度、表面质量有严格的要求。 实践证明,线材的直径精度对减少拉丝模磨损、降低能耗、减少断丝、保证拉拔稳定进行具有重要意义。悬架弹簧用线材的直径公差控制在±0.2mm,椭圆度不大于直径公差的60%。线材表面的裂纹、折叠、划伤等缺陷严重影响钢丝的质量,降低悬架弹簧的疲劳寿命。线材表面应光滑,不得有裂纹、折叠、结疤、耳子等。局部的凸块、凹坑、麻面等缺陷尺寸不得大于0.10mm。线材力学性能
钢板弹簧悬架系统设计规范 1 范围 本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035-1991 汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517-1999 汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783-1984 汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法 3 符号、代号、术语及其定义 GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549-2013 汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258-2017 机动车运行安全技术条件 GB 13094-2017 客车结构安全要求 QC/T 480-1999 汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-2011 客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005 客车装载质量计算方法 GB 1589-2016 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车 JTT 325-2013 营运客车类型划分及等级评定 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 4 悬架系统设计对整车性能的影响 悬架是构成汽车的总成之一，一般由弹性元件（弹簧）、导向机构（杆系或钢板弹簧）、减振装置（减振器）等组成，把车架（或车身）与车桥（或车轮）弹性地连接起来。主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩，缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的振动，保证汽车的正常行驶。悬架结构、性能不仅影响汽车的行驶平顺性，还对操纵稳定性、燃油经济
汽车悬架系统的发展与控制综述 摘要：主要介绍了悬架系统的功能和种类，介绍其主要的动力学分析方法，阐述了汽车悬架系统的发展现状和应用前景。 关键词：悬架、发展、动力学 1.引言 汽车在现在人们的生活中已经的不可或缺，汽车的整车性能不仅影响到驾驶的操纵稳定性、舒适性和经济性，也影响到汽车安全。悬架系统对于整车性能的作用可以说是最重要的。研究悬架系统，就是要使车辆能够满足人们对舒适性、安全性、动力性的要求。 我们都知道悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的振动，以保证汽车能平顺地行驶。悬架是汽车中的一个重要总成，它把车架与车轮弹性地联系起来，关系到汽车的多种使用性能。从外表上看，轿车悬架仅是由一些杆、筒以及弹簧组成，但千万不要以为它很简单，相反轿车悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成，这是因为悬架既要满足汽车的舒适性要求，又要满足其操纵稳定性的要求，而这两方面又是互相矛盾的。比如，为了取得良好的舒适性，需要大大缓冲汽车的振动，这样弹簧就要设计得软些，但弹簧软了却容易使汽车发生刹车“点头”、加速“抬头”以及左右侧倾严重的不良倾向，不利于汽车的转向，容易导致汽车操纵不稳定。 悬架的组成部分包括弹性元件、导向机构以及减振器等，个别的还有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。减振器的功能是产生阻尼力的主要元件，其作用是迅速衰减汽车的振动，改善汽车的行驶平顺性，增强车轮和地面的附着力。另外，减振器能够降低车身部分的动载荷，延长汽车的使用寿命。目前在汽车上广泛使用的减振器主要是筒式液力减振器，其结构可分为双筒式、单筒充气式和双筒充气式三种。弹性元件的主要功能是支撑垂直载荷，缓和和抑制不平路面引起的振动和冲击。弹性元件主要有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧等。导向机构的作用是传递力和力矩，同时兼起导向作用。在汽车的行驶过程当中，能够控制车轮的运动轨迹。 2.悬架的发展历史 早在马车的时代，人们就为追求乘坐的舒适性，开始对马车的悬架一一叶片弹簧就行了不断的探索。一直到20世纪30年代，叶片弹簧才逐渐被螺旋弹簧所取代，汽车诞生以后，随着对悬架研究的深入，相继出现了扭杆弹簧、气体弹簧、橡胶弹簧、钢板弹簧等弹性件。1934年出现了第一个被动悬架，它是由螺旋弹簧组成的。被动悬架的参数是根据经验或者
变形 变形 汽车钢板弹簧悬架设计 (1)、钢板弹簧种类 汽车钢板弹簧除了起弹性元件作用之外，还兼起导向作用，而多片弹簧片间磨擦 还起系统阻尼作用。由于钢板弹簧结构简单，使用维修、保养方便，长期以来钢板弹 簧在汽车上得到广泛应用。目前汽车使用的钢板弹簧常见的有以下几种。 ① 通多片钢板弹簧，如图1-a 所示，这种弹簧主要用在载货汽车和大型客车上， 弹簧弹性 特性如图2-a 所不，呈线性特性。 图1 图2 ② 少片变截面钢板弹簧，如图1-b 所不，为减少弹簧质量，弹簧厚度沿长度方向 制成等厚，其弹性特性如一般多片钢板弹簧一样呈线性特性图2-a 。这种弹簧主要用于 轻型货车及大、中型载货汽车前悬架。 ③ 两级变刚度复式钢板弹簧，如图1-c 所示，这种弹簧主要用于大、中型载货汽 车后悬架。弹性特性如图2-b 所示，为两级变刚度特性，开始时仅主簧起作用，当载 荷增加到某值时副簧与主簧共同起作用，弹性特性由两条直线组成。 ④ 渐变刚度钢板弹簧，如图1-d 所示，这种弹簧多用于轻型载货汽车与厢式客车 后悬架。副簧放在主簧之下，副簧随汽车载荷变化逐渐起作用，弹簧特性呈非线性特 性，如图2-c 所示。 多片钢板弹簧 钢板弹簧计算实质上是在已知弹簧负荷情况下，根据汽车对悬架性能（频率）要 求，确定弹簧刚度，求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。并要求弹簧尺寸规格满足弹 簧的强度要求。 荷 载 变形 荷 V ：：
3.1钢板弹簧设计的已知参数 1）弹簧负荷 通常新车设计时，根据整车布置给定的空、满载轴载质量减去估算的非簧载质量, 得到在每副弹簧上的承载质量。一般将前、后轴，车轮，制动鼓及转向节、传动轴、转向纵拉杆等总成视为非簧载质量。如果钢板弹簧布置在车桥上方，弹簧3/4的质量为非簧载质量，下置弹簧，1/4弹簧质量为非簧载质量。 2）弹簧伸直长度 根据不同车型要求，由总布置给出弹簧伸直长度的控制尺寸。在布置可能的情况下，尽量增加弹簧长度，这主要是考虑以下几个方面原因。 ①由于弹簧刚度与弹簧长度的三次方成反比，因此从改善汽车平顺性角度看，希望弹簧长度长些好。 ②在弹簧刚度相同情况下，长的弹簧在车轮上下跳动时，弹簧两卷耳孔距离变化相对较小，对前悬架来说，主销后倾角变化小，有利于汽车行驶稳定性。 ③增加弹簧长度可以降低弹簧工作应力和应力幅，从而提高弹簧使用寿命。 ④增加弹簧长度可以选用簧片厚的弹簧，从而减少弹簧片数，并且簧片厚的弹簧对提高主片卷耳强度有利。 3）悬架静挠度 汽车簧载质量与其质量组成的振动系统固有频率是评价汽车行驶平顺性的重要参数。悬架设计时根据汽车平顺性要求，应给出汽车空、满载时前、后悬架频率范围。如果知道频率，就可以求出悬架静挠度值c。选取悬架静挠度值时，希望后悬架静挠度值c2小于前悬架静挠度值ci，并且两值最好接近，一般推荐:
汽车设计——钢板弹簧课程设计 专业：车辆工程 教师：R老师 姓名：XXXXXX 学号：200XYYYY 2012 年7 月3 日
课程设计任务书 一、课程设计的性质、目的、题目和任务 本课程设计是我们在完成基础课、技术基础课和大部分专业课学习后的一个教学环节，是培养我们应用已学到的理论知识来解决实际工程问题的一次训练，并为毕业设计奠定基础。 1、课程设计的目的是： （1）进一步熟悉汽车设计理论教学内容； （2）培养我们理论联系实际的能力； （3）训练我们综合运用知识的能力以及分析问题、解决问题的能力。 2、设计题目: 设计载货汽车的纵置钢板弹簧 (1) 纵置钢板弹簧的已知参数 序号弹簧满载载荷静挠度伸直长度U型螺栓中心距有效长度 1 19800N 9.4cm 118cm 6cm 112cm 材料选用60Si2MnA ,弹性模量取E=2.1×105MPa 3、课程设计的任务： （1）由已知参数确定汽车悬架的其他主要参数； （2）计算悬架总成中主要零件的参数； （3）绘制悬架总成装配图。 二、课程设计的内容及工作量 根据所学的机械设计、汽车构造、汽车理论、汽车设计以及金属力学性能等课程，完成下述涉及内容： 1．学习汽车悬架设计的基本内容 2．选择、确定汽车悬架的主要参数 3．确定汽车悬架的结构 4．计算悬架总成中主要零件的参数 5．撰写设计说明书 6．绘制悬架总成装配图、零部件图共计1张A0。 设计要求： 1. 设计说明书 设计说明书是存档文件，是设计的理论计算依据。说明书的格式如下： （1）统一稿纸，正规书写； （2) 竖订横写，每页右侧画一竖线，留出25mm空白，在此空白内标出该页中所计算的主要数据； （3) 附图要清晰注上必要的符号和文字说明，不得潦草； 2. 说明书的内容及计算说明项目 (1)封面；（2）目录；（3）原始数据及资料；（4）对设计课题的分析；（5）汽车纵置钢板弹簧简图；（6）设计计算；（7）设计小结（设计特点及补充说明，鉴别比较分析，个人体会等）；（8）参考文献。 3. 设计图纸 1）装配总图、零件图一张（0＃）；
轨道交通车辆转向架用空气弹簧 ? 作者：陆海英出自：时代新材 1概述 现代轨道交通车辆不断地朝着高速化、轻量化以及低噪音方向发展，空气弹簧悬挂系统具诸多钢制螺旋弹簧不具备的优点，因此在干线高速铁道车辆转向架和城市轨道交通车辆转向架中均日益广泛地采用空气弹簧作为二系悬挂装置。与空气弹簧相比，钢弹簧由于具有线性刚度特性，使其在轨道交通车辆上的应用受到限制，这主要有两方面的原因：一，在高速轨道交通领域刚弹簧不能够大幅度提高车辆悬挂系统静挠度以降低车体的自振频率，尤其是车辆的载客量较大时；二，城市轨道交通车辆的载客量大而且要求地板高度在不同载客量时基本不变，钢弹簧不具备这种特性。总之，空气弹簧悬挂的采用可以显着提高车辆系统的运行平稳性，大大简化转向架的结构，使转向架实现轻量化和易于维护。一般来讲，轨道交通车辆对空气弹簧的采用可以分为三个阶段： 图-1 B型城市轨道交通车辆动车无摇枕转向架 ? ⑴利用空气弹簧的垂向特性，提高车辆系统的垂向运行平稳性； ⑵空气弹簧的垂向和横向特性并用，取消转向架二系悬挂装置中的摇动台，简化转向架结构； ⑶充分利用大变位（包括扭转）、低横向刚度空气弹簧的三维特性（图-1，图-2），取消摇枕，彻底实现转向架二系悬挂装置的轻量化，同时使抗蛇行运动减振器的采用成为可能，可更好地协调转向架蛇行运动稳定性和良好的曲线通过性能之间的矛盾。 ?
图-2 利用空气弹簧三维特性的城轨 无摇征转向架二系悬挂装置 ? 2 空气弹簧悬挂系统的构成 空气弹簧悬挂的整个系统如图-3所示，主要由空气弹簧本体、附加空气室、高度控制装置、差压阀和节流孔(阀)等组成。该系统的工作原理为：车辆静载荷增加时，空气弹簧1被压缩使空气弹簧工作高度降低，这样高度控制阀2随车体下降，由于高度调整连杆3的长度固定，此时高度调整杠杆4 ? 图-3 空气弹簧悬挂系统 1.空气弹簧 2.高度控制阀 3.高度调整连杆 4. 高度调整杠杆 5.列车风源 6.排气口 7.节流孔(阀) 8. 附加空气室 9.差压阀 ? 发生转动打开高度控制阀的进气机构，压力空气由列车风源5通过高度控制阀的进气机构进入空气弹簧1和附加空气室8，直到高度调整杠杆回到水平位置即空气弹簧恢复其原来的工作高度；车辆静载荷减小时，空气弹簧1伸长使空气弹簧的工作高度增大，高度控制阀2随车体上升，同样由于高度调整连杆3的长度固定，高度调整杠杆4发生反向转动打开高度控制阀的排气机构，压力空气由空气弹簧1和附加空气室8通过高度控制阀的排气机构经排气口6排入大气，直到高度调整杠杆回到水平位置。 空气弹簧和附加空气室