空气弹簧特性分析优秀课件
空气弹簧优选PPT文档
压入端板，充入压缩空气则自行密封。
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空气弹簧广泛应用于商业汽车、巴士、轨道车辆、机器设备及建筑物基
座的自调节式空气悬挂。
橡胶空气弹簧工作时，内腔充入压缩空气，形成一个压缩 空气气柱。随着振动载荷量的增加，弹簧的高度降低，内 腔容积减小，弹簧的刚度增加，内腔空气柱的有效承载面 积加大，此时弹簧的承载能力增加。当振动载荷量减小时， 弹簧的高度升高，内腔容积增大，弹簧的刚度减小，内腔 空气柱的有效承载面积减小，此时弹簧的承载能力减小。 这样，空气弹簧在有效的行程内，空气弹簧的高度、内腔 容积、承载能力随着振动载荷的递增与减小发生了平稳的 柔性传递、振幅与震动载荷的高效控制。还可以用增、减 充气量的方法，调整弹簧的刚度和承载力的大小，还可以
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空气弹簧
• 英文名称：
– air spring
• 定义：
– 在可伸缩的密闭容器中充以压缩空气，利用空气弹性作用的弹簧。
• 橡胶空气弹簧
• 空气弹簧;橡胶空气弹簧；空气隔振器；气动执行机构
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空气弹簧，俗称气囊、气囊式气缸、皮囊气缸等。
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空气弹簧为曲囊式结构，其曲囊数通常为 1~3 曲囊，但根据需要也可以
附设辅助气室，实现自控调节。 AW=F/P
式中：AW---橡胶空气弹簧有效面积，mm2， F—橡胶空气弹簧负荷，kN,
P—橡胶空气弹簧的内压，MPa
随着振动载荷量的增加，弹簧的高度降低，内腔容积减小，弹簧的刚度增加，内腔空气柱的有效承载面积加大，此时弹簧的承载能力 还这震 还第另联还这震随增当小空下随增当小现外随增当小在空在随增第 还还随增在还现 外另联空增还当小还当小另联 现外在第另联 橡当小还随可样动可三一接可样动着加振。气将着加振。有径着加振。可气可着加三可可着加可可有径一接气加可振。可振。一接有径可三一接胶振。可着以 ， 载以 类 类 ； 以 ， 载 振 。 动 弹 两 振 。 动 的 相 振 。 动 伸 弹 伸 振 。 类以 以 振 。 伸 以 的相 类 ； 弹 。 以 动 以 动 类 ；的 相 伸 类 类 ；空 动 以 振用空荷 用为为用空荷动载簧个动载曲等动载缩簧缩动为 用用动缩用曲 等为簧用载用载为曲等缩为为气载用动增气的 增自活增气的载荷为囊载荷囊或载荷的广的载自 增增载的增囊 或活;增荷增荷活囊或的自活弹荷增载橡、弹高 、密套、弹高荷量曲式荷量式略荷量密泛密荷密 、、荷密、式 略套、量、量套式略密密套簧量、荷胶减簧效 减封式减簧效量减囊空量减空小量减闭应闭量封 减减量闭减空 小式减减减式空小闭封式工减减量空充在控 充型法充在控的小式气的小气一的小容用容的型 充充的容充气 一法充小充小法气一容型法作小充的气气有制 气，兰气有制增时结弹增时弹些增时器于器增， 气气增器气弹 些兰气时气时兰弹些器，兰时时气增弹量效。 量不联量效。加，构簧加，簧，加，中商中加不 量量加中量簧 ，联量，量，联簧，中不联，量加簧的的的用接的的，弹，叠，弹的钻，弹充业充，用的的，充的的钻接的弹的弹接钻充用接内弹的，；方行方法型方行弹簧其加弹簧端若弹簧以汽以弹法 方方弹以方端 若型方簧方簧型端若以法型腔簧方弹法程法兰，法程簧的曲使簧的部干簧的压车压簧兰 法法簧压法部 干，法的法的，部干压兰，充的法簧，内，联空，内的高囊用的高结个的高缩、缩的联 ，，的缩，结 个空，高，高空结个缩联空入高，的调，调接气调，高度数。高度构孔高度空巴空高接 调调高空调构 孔气调度调度气构孔空接气压度调高整空整，弹整空度升通度升，后度升气士气度， 整整度气整， 后弹整升整升弹，后气，弹缩升整度弹气弹压簧弹气降高常降高根用降高，、，降压 弹弹降，弹根 用簧弹高弹高簧根用，压簧空高弹降簧弹簧入的簧弹低，为低，据法低，利轨利低入 簧簧低利簧据 法的簧，簧，的据法利入的气，簧低的簧的端两的簧，内，内联兰，内用道用，端 的的，用的联 兰两的内的内两联兰用端两，内的，1~刚的刚板端刚的内腔内腔接环内腔空车空内板 刚刚内空刚接 环端刚腔刚腔端接环空板端形腔刚内3 度高度，边度高腔容腔容方和腔容气辆气腔， 度度腔气度方 和边度容度容边方和气，边成容度腔曲和度和充缘和度容积容积式端容积弹、弹容充 和和容弹和式 端缘和积和积缘式端弹充缘一积和容囊承、承入尺承、积增积增可板积增性机性积入 承承积性承可 板尺承增承增尺可板性入尺个增承积，载内载压寸载内减大减大以紧减大作器作减压 载载减作载以 紧寸载大载大寸以紧作压寸压大载减但力腔力缩比力腔小，小，分固小，用设用小缩 力力小用力分 固比力，力，比分固用缩比缩，力小根的容的空曲的容，弹，弹为联，弹的备的，空 的的，的的为 联曲的弹的弹曲为联的空曲空弹的，据大积大气囊大积弹簧弹簧三接弹簧弹及弹弹气 大大弹弹大三 接囊大簧大簧囊三接气囊气簧大弹需小、小则最小、簧的簧的大；簧的簧建簧簧则 小小簧簧小大 ；最小的小的最大；则最气的小簧要，承，自大，承的刚的刚类的刚。筑。的自 ，，的。，类 大，刚，刚大类。自大柱刚，的也还载还行外还载刚度刚度：刚度物刚行 还还刚还： 外还度还度外：行外。度还刚可可能可密径可能度减度减一度减基度密 可可度可一 径可减可减径一密径减可度以以力以封小以力增小增小类增小座增封 以以增以类 小以小以小小类封小以增设附随附。得附随加，加，为加，的加。 附附加附为 得附，附，得为。得，附加计设着设多设着，内，内固，内自，设设，设固 多设内设内多固多内设，制辅振辅，辅振内腔内腔定内腔调内辅辅内辅定 ，辅腔辅腔，定，腔辅内造助动助无助动腔空腔空式腔空节腔助助腔助式 无助空助空无式无空助腔成气载气须气载空气空气法空气式空气气空气法 须气气气须法须气气空袖室荷室钻室荷气柱气柱兰气柱空气室室气室兰 钻室柱室柱钻兰钻柱室气式，的，孔，的柱的柱的联柱的气柱，，柱，联 孔，的，的孔联孔的，柱、实递实，实递的有的有接的有悬的实实的实接 ，实有实有，接，有实的膜现增现用现增有效有效型有效挂有现现有现型 用现效现效用型用效现有式自与自一自与效承效承，效承。效自自效自， 一自承自承一，一承自效、控 减 控 个 控 减 承 载 承 载 空 承 载 承 控 控 承 控 空个 控 载 控 载 个 空 个 载 控 承束调小调特调小载面载面气载面载调调载调气 特调面调面特气特面调载带节发节制节发面积面积弹面积面节节面节弹 制节积节积制弹制积节面型。生。的。生积减积减簧积减积。。积。簧 的。减。减的簧的减。积空了法了加小加小的加小加加的 法小小法的法小加气平兰平大，大，两大，大大两 兰，，兰两兰，大弹稳环稳，此，此端，此，，端 环此此环端环此，簧的和的此时此时边此时此此边 和时时和边和时此，柔一柔时弹时弹缘时弹时时缘 一弹弹一缘一弹时还性个性弹簧弹簧尺弹簧弹弹尺 个簧簧个尺个簧弹可传普传簧的簧的寸簧的簧簧寸 普的的普寸普的簧以递通递的承的承和的承的的和 通承承通和通承的在、端、承载承载曲承载承承曲 端载载端曲端载承一振板振载能载能囊载能载载囊 板能能板囊板能载定幅紧幅能力能力最能力能能最 紧力力紧最紧力能条与固与力减力减大力减力力大 固减减固大固减力件 增加。
空气弹簧的简介与设计PPT课件
氯丁橡胶气囊(使用1年后表面完好)
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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。
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2.空气弹簧结构和分类-帘子布
综合性能试验 垂向疲劳试验 高、低温试验 爆破试验
3.空气弹簧性能要求与失效模式-性能曲线
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3.空气弹簧性能要求与失效模式-性能曲线
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3.空气弹簧性能要求与失效模式
空气弹簧失效鱼骨图
胶料耐老 橡胶气囊
化性差
帘布层
外层胶
胶料气 密性差
性能 不好
与内、外层 胶粘合不牢
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；T13061-1991 《汽车悬架用空气弹簧 橡胶气囊 》 GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》 HG/T 2198-2011 《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/T 2941-2006 《橡胶物理试验方法试样制备和调节通用程序》 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》 GB/T14450 -2008《胎圈用钢丝》 GB/T 9102-2003《锦纶6轮胎浸胶帘子布》
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 Harvey Firestone）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
空气弹簧动力学特性参数分析
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第三节 空气弹簧
④ 自由膜式空气弹簧的横向刚度Ｋ1的计算式为
Ｋ1＝bpＡ1＋Ｋ1′
式中ｂ一空气弹簧形状系数，其值为:
（６一４６）
Ｋ1′ ——橡胶囊本身的横向刚度，通过试验决定。在小帘线角 时可近似取为５０千牛／米左右。 由上式看出，空气弹簧的横向刚度由两部分组成。第一 部分与空气弹簧的几何参数和内压力有关，对于一定型式的 空气弹簧而言，这一部分横向刚度是基本的；而后者则主要 与橡胶囊本身的材质和结构有关。
也能得到足够低的刚度。
(4) 空重车自振频率基本不变 为了更清楚地看出刚度随载荷变化的情况，设静载荷Pst变P1，容积变为Ｖ1，内压力变为 p1，则刚度Ｋ1变为： (6-37) 自振频率为： (6-38) 于是，静载荷变化前后的刚度比为： (6-39) 因为空气弹簧悬挂装置通常都装有高度控制阀，所以，当静载荷变化时，工作缸内的容积不 变（V1=Ｖ0），于是静载荷变化前后的刚度比为： (6-40)
2) 自由膜式空气弹簧刚度
(1) 垂直刚度 自由模式空气弹簧的垂直刚度和有效面积变化率的计算式如下：
式中a——空气弹簧的形状系数．其值为：
其他符号同前。 由式（6一45）可见，通过选择合适的R、ｒ、θ值，即可得到要求 的弹簧刚度Ｋ值。
自由膜式空气弹簧垂直静刚度试验结果示于图6—18上。由图看出， 理论计算值和试验结果是一致的。
由式（６—３５）、（６—３８）和（６—４０）可知，静载荷变化前后的自振频率比为： (6-41) 由此可见，在采用高度控制阀的情况下，空重车的自振频率基本上保持不变。
(5) 空气弹簧的当量静挠度 通常把簧上载荷P与相应状态下的空气弹簧刚度Ｋ之比 P/K=fdst 称为空气弹簧的当量静挠度。
3 . 铁道车辆空气弹簧特点 铁道车辆上采用橡胶帘线式（简称橡胶式）空气弹簧, 它也具有上述套筒式 空气弹簧的基本特性，但又有其特点。 橡胶式空气弹簧的承压面积Ａ1不是常数，而是随载荷变化的。 因为当载荷Ｐ 变化时，橡胶囊的形状也随着改变，因而承压面积Ａ1和半径也随之改变。 图６—１６表明橡胶式空气弹簧的工作原理，通常将任意状态下外载荷 Ｐ和囊内压力p之比P/p=A1称为有效承压面积，与之相应的橡胶囊半径Ｒ称 为有效半径。
动车组空气弹簧系统的组成及其特性分析
动车组总体题目：动车组空气弹簧系统的组成及其性能分析姓名：谭兆利学号：EMU 2015007 成绩：二〇一五年一月摘要：铁路机车车辆上采用弹簧装置来缓冲冲击，使列车平稳运行，改善机车横向运动性能和曲线通过性能。
随着高速铁路的发展，传统的弹簧装置已经不能满足高速列车性能的要求，现在多采用圆弹簧、橡胶弹簧及空气弹簧。
圆弹簧和橡胶弹簧经常被用作一系悬挂，而空气弹簧则被广泛运用于二系悬挂。
本文主要介绍空气弹簧的组成及其各部件性能的分析。
关键字：空气弹簧；高度调整；差动阀1.系统组成。
主要有空气弹簧本体、附加空气室、高度控制阀、差压阀和滤尘器等组成（见图1）。
2.压力空气传递过程（见图1）压力空气由列车主风管1→T形支管2→截断塞门3→滤尘止回阀4→空气弹簧储风缸5→主管→连接软管6→高度控制阀7→附加空气室10和空气弹簧本体8。
3.高度调整阀工作原理。
为了保持车体距轨面的高度不变，在车体与转向架之间装有高度调整阀，以调节空气弹簧橡胶囊中的压缩空气，使车辆地板面不受车内乘客的多少和分布不均匀的影响，基本保持水平。
3.1调节过程（见图2）：在正常载荷位置，及H h =时，充气通路L V →和放气回路E L →均被关闭； 当车体载荷增加时，此时H h <，阀动作，使L V →通路开启，压缩空气向空气弹簧充气，直至地板上面上升到标定高度为止。
当车体载荷减少时，此时H h >，阀动作，使E L →通路开启，空气弹簧向大气排气，直至地版面下降到标定高度为止。
3.2高度调整阀装置结构。
不同动车组所使用的高度调整装置结构有所区别，这里以2CRH 和3CRH 动车组所采用的高度调整阀装置为例来加以说明。
2CRH 的结构如图3 所示。
该高度调整阀内使用的工作油特性如下：种类：硅油；黏度：25,/1023s m -℃；温度系数：0.6.；流动点：-50℃以下。
高度调整阀工作过程分进气过程和排气过程，具体如图4，图5当然，上述调整只是在静态时进行，不能影响车体与转向架间的正常震动。
空气弹簧
高级大客车空气悬架及其控制系统的研究典型的大客车空气悬架主要是由空气弹簧组件（包括空气弹簧、空气压缩机、储气筒等）、高度控制组件（车身高度调节阀、高度传感器）、导向杆件（推力杆）、横向稳定器、减振器和缓冲限位部件等组成。
大客车对悬架系统的要求非常高，而且钢板弹簧式悬架系统已不能满足使用要求，发展方向之一是采用空气悬架。
其中空气弹簧是空气是架的弹性元件和重要组成部分。
空气弹簧具有较理想的弹性特性，其振动频率不随簧载质量的变化而变化，并且有良好的可控制性，可进一步提高大客车的舒适性，因此得到了广泛的应用。
1、空气悬架的特性1．1空气悬架的优点a）单位质量的储能量高，它是评价弹性元件好坏的一个重要指标。
空气弹簧单位质量的储能量与缸体的工作压力和气体在标准状态下的密度有关。
在6.OMPal作压力下的氮气，其质量能可达3．3X105Nm/g。
而钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、橡胶弹簧的质量能分别为76-115Nm/kg、178-280Nm/kg、254-38ONm/ kg、508-1O16Nm/kg。
由此可见，气体是弹性元件最合适的工作介质。
b）具有变刚度特性，因而整个悬架系统可以得到较低的固有振动频率。
试验表明，空气悬架的固有频率为1．25-1．7Hz，而板簧悬架为2．O-2．7Hz，所以空气悬架可大大改善乘坐舒适性。
C）其刚度是由气体容积和压力决定的。
对于同一规格的气囊，当改变内部压力时，可以得到不同的承载能力。
因而同一种空气弹簧可适应多种刚度或载荷的要求，因此经济性较好。
d）能较好地缓和来自路面的振动，而减振器又能迅速抑制振动。
试验表明：当车速为40km／h时，装有空气是架的汽车车身的振幅比钢板弹簧悬架降低近50％，而当车速增至80km／h时，振幅可降低近46％。
e）具有高吸振及低噪声性能。
空气弹簧以空气为介质，与板簧相比，内摩擦极小，因此工作时空气是架几乎没有噪声，这对于高级大客车来说是特别有利的。
汽车用气弹簧有关知识介绍PPT课件
销轴式
金属球头式
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塑料球头式
• 销轴式连接，其可靠性较好，但制造难度较大，成本较高，且对气弹簧的使用有较高 的方向要求（即气弹簧在运动过程中，其相对于销轴的轴向摆幅应在±5°以内）。
• 球头式连接，其受力均匀，对气弹簧的使用方向性要求较低（可达±30°以内）。制 造难度与成本均较低。 其中，金属球头式连接，由于有卡环的安装步骤，因此比塑料球头式连接的装 配稍显复杂。
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缸筒内径与气弹簧公称力关系表
缸筒直径 φ19 φ21 φ22 φ23
活塞杆直径 最大公称力（N）
φ8
600
φ10
700
φ10
800
φ10
900
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• 关于气弹簧的公称力
1. 气弹簧只能产生伸张方向的推力，而无法产生反方向的压力，因此在设计过程中 应充分考虑这一点。
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2. 气弹簧的主要失效模式： a. 由于缸筒端部密封圈老化，导致缸筒漏气（油），气弹簧举伸无力； b. 活塞密封环老化，导致活塞密封不良，气弹簧举伸无力； c. 活塞杆体生锈，影响其与缸筒间的密封性；
3. 油气混和物中液压油的作用 ——阻尼缓冲和保护活塞杆（定阻尼气弹簧） ——保护活塞杆（变阻尼气弹簧） 活塞杆在运动中穿过液压油层，使其表面覆盖一层油膜，从而达到保护的作 用。
受拉部件最小截面尺寸，mm
φ5 φ6 φ8 φ10 φ12
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拉力，N 2000 3000 4500 6000 10000
结构设计中的几个重点关注项
空气弹簧特点
空气弹簧特点
空气弹簧是一种新型的弹簧结构，它与传统的金属弹簧相比具有许多优点。
下面将详细介绍空气弹簧的特点。
1.可调节性
空气弹簧可以根据需要进行充气或放气，从而调节其硬度和高度。
这种可调节性使得空气弹簧可以适应不同的负载和路况，提高了车辆的舒适性和稳定性。
2.重量轻
相比传统金属弹簧，空气弹簧由于材料轻、结构简单而重量更轻。
这样可以减少车辆的整体重量，降低油耗和碳排放。
3.寿命长
空气弹簧采用高耐久材料制成，具有很好的抗腐蚀和耐久性能，因此寿命较长。
同时，在使用过程中也不会出现像传统金属弹簧那样产生塑性变形等问题。
4.安装方便
由于其结构简单、体积小，安装起来非常方便。
只需要将其安装在车辆底盘上即可，并且可以通过简单的气路连接实现充气和放气。
5.稳定性好
空气弹簧可以根据负载自动调整高度，从而保持车辆的稳定性。
无论是在高速公路还是崎岖不平的山路上，都能够提供良好的悬挂效果，使得车辆行驶更加平稳。
6.适应性强
空气弹簧可以适应不同类型、不同品牌的车辆，并且适用于不同种类的载荷。
因此，在商用车、轿车、越野车等各种类型的车辆中都有广泛应用。
7.节能环保
由于其重量轻、可调节性强等特点，空气弹簧在使用过程中可以减少油耗和碳排放，从而达到节能环保的目的。
综上所述，空气弹簧具有可调节性、重量轻、寿命长、安装方便、稳
定性好、适应性强和节能环保等特点。
这些优点使得它在汽车行业中得到了广泛应用，并且也被越来越多地运用于其他领域。
空气弹簧标准及性能参数
3
2
图：有效面积和承载力： AW=F/P 式中：AW---橡胶空气弹簧有效面积，mm ， F—橡胶空 气弹簧负荷，kN, P—橡胶空气弹簧的内压，MPa, 3.10 有效直径 De
按有效面积计算的圆直径。 最大外径Ｄm 橡胶空气弹簧在充入最大工作气压后，在整个工作行程中所达到的最大 外直径。 爆破压力 橡胶空气弹簧进行爆破试验时，爆破时橡胶空气弹簧内达到的最大压力。 4. 产品分类 4.1 产品类型 橡胶空气弹簧按形状分为囊式、膜式和袖筒式三大类。按密封结构形式分为压力自封 式、轮缘夹紧式、箍环密封式和混合式四大类。 产品型号（略） 5. 技术要求 6 运输与贮存 橡胶空气弹簧在运输与贮存过程中，应尽量保持干、阴晾。应避免暴晒，禁止与酸、 碱、油和其它有机溶剂接触，远离热源。
3.7 最低高度 HL 橡胶空气弹簧总成在设计高度时充入最大工作气压后压缩到极限位置时的高度。
工作行程 S 橡胶空气弹簧总成最高高度与最低高度之差值。橡胶空气弹簧可在此范围
内振动。
有效面积 Aw 能将空气弹簧内的空气压力以力的形式传递到与之相接触零件上的平
面。 在柱塞或缸体这样的刚性结构体上，有效直径 dw 的尺寸是柱塞内直径的尺寸。 而 在柔性结构的空气弹簧上，有效直径 dw 则始终小于空气弹簧的外直径。在空气弹簧 胶囊壁上，切线垂直于弹簧力以及承载力的地方，有效平面 AW 就是外界线，就是膜式弹 簧的最低弯曲点或多曲弹簧的活动环的最高和最低点。
另一组是将橡胶空气弹簧总成调整到建议设计高度然后向橡胶空气最高高度最低高度弹簧总成内充入一定气压的空气关闭进气阀门保证空气弹簧总成在上下运动过程中气压不泄漏测量出位移与负荷能力变化的曲线叫做变压曲线如图08分别表示空气弹簧在设计高度时气压为03mpa05mpa08mpa位移与负荷能力曲线作为在某一设计高度时使用橡胶空气弹簧的依据
空气弹簧的分类及特点.
空气弹簧的分类及特点近年来，非线性课题一直是各学科的研究前沿，在隔振领域也不例外。
随着隔振设计中对隔振系统各种性能指标要求的提高，迫使人们不断探索新型的隔振器。
非线性隔振器能够自动避开共振，有效抑制振动幅值、隔离冲击，因而受到广泛的关注。
线性隔振器却不能自动避开共振。
非线性隔振器的刚度是随隔振器变形量的不同而变化的，因而由非线性隔振器组成的隔振系统其固有频率与振动幅值有关。
如果隔振器是非线性硬特性的，固有频率随振幅的增加而上升；如果隔振器是非线性软特性的，固有频率随振幅的增加而下降。
当设备在启动过程中经过共振点时，被隔振设备的振动幅值将出现峰值，高出静态位移许多倍。
随着振幅的迅速增长，由非线性隔振器组成的隔振系统其固有频率将上升或下降，从而避开共振频率。
对于线性隔振器，其刚度值是不变的，只能通过阻尼作用控制共振振幅。
但是过了共振点之后，隔振器的隔振效率因为阻尼的作用而下降。
此外非线性隔振器还能有效防止冲击。
对于非线性硬特性的隔振器其刚度随变形量的增加而上升，遇到冲击时，簧上载荷的加速度随变形量的增加而增大，因而在较小的变形下冲击速度迅速降低。
对于非线性软特性的隔振器其刚度随变形量的增加而降低，因而能够起到缓冲作用，但隔振器的变形量较大。
在很多情况下不允许有太大的变形量，就应该选择非线性硬特性隔振器来防止冲击。
根据上述分析，空气弹簧是一种理想的隔振元件。
空气弹簧是在柔性密闭容器中加入压力空气，利用空气压缩的非线性恢复力来实现隔振和缓冲作用的一种非金属弹簧。
它具有优良的非线性硬特性，因而能够有效限制振幅，避开共振，防止冲击。
空气弹簧隔振系统的固有频率可以设计得很低，甚至达1Hz 以下，而橡胶隔振器的自振频率一般为5-7 H z 。
所以空气弹簧的隔振效率比起其它隔振元件高得多，而且能够隔离低频振动。
特别是因为空气弹簧隔振系统容易实施主动控制，作为一种具有可调非线性静、动态刚度及阻尼特性的隔振元件，空气弹簧的应用越来越广泛。
空气弹簧动力学特性分析
空气弹簧动力学特性分析担架支架是伤员运送车辆在行驶途中承载、固定卧姿伤病员担架的主要设备。
担架支架的隔振系统设计在很大程度上决定了伤病员在运送途中的乘卧舒适性。
性能优异的担架支架隔振系统能有效提高伤员运送车辆的运送能力。
空气弹簧是较为合适的可用于担架支架系统的隔振器,它是利用空气的压缩弹性进行工作的非金属弹性元件。
作为隔振元件,空气弹簧具有非线性变刚度特性,通过内压的调整,可以得到不同的承载能力;承受轴向载荷和径向载荷,可产生相对较好的缓冲隔振效果;还具有结构简单、安装高度低、更换方便、工作可靠、质量轻、单位质量储能量高等优点。
将空气弹簧增加附加气室能显著降低空气弹簧的刚度及固有频率。
本文对应用于急救车担架支架装置的空气弹簧隔振器的动态特性进行了理论分析、实验测试、实验建模等方面的研究,为今后进一步研究半主动控制的空气弹簧隔振系统提供了参考依据。
本文首先介绍了空气弹簧的研究与发展现状,对空气弹簧的性能和优缺点进行了比较。
并对空气弹簧的动力学特性进行研究,推导了空气弹簧动刚度计算公式,分析了其动力学特性的影响因素,建立了带附加气室与不带附加气室空气弹簧的力学模型。
其次做了空气弹簧的动力学特性实验,得到如下结论:不带附加气室时,当初始气压、激振振幅增加时,空气弹簧动刚度随之增加;当激振频率增加时,空气弹簧的动刚度随之减小。
空气弹簧的固有频率几乎保持不变。
而带附加气室空气弹簧在节流孔孔径4-7mm范围内,当孔径增大时,空气弹簧动刚度随之减小;当初始气压、激振频率、激振振幅增加时,空气弹簧动刚度随之增加。
在高频(8Hz)左右时,振幅、频率的变化对动刚度的改变已不明显。
在低频率时,带附加气室能显著降低空气弹簧的动刚度,而在较高频率时,带附加气室会使空气弹簧的动刚度增加。
最后对带附加气室空气弹簧力学模型进行了简化,通过实验数据运用最小二乘法对模型参数进行了识别,并用四个指标对模型拟合精度进行了评价。
分析结果表明误差较小,模型能够比较准确的反映出应用空气弹簧隔振器的力学特性。
空气弹簧特性分析
4.3 分析结果
1、不同帘线角度：
2、不同帘线间距：
3、不同的帘线层数：
4、不同的充气气压：
5、不同的附加气室的影响
4.4 结论
通过对不同参数空气弹簧弹性特性进行分析， 得到：帘线角度、充气气压和附加气室对空 气弹簧的弹性特性影响比较大。其他的参数 对空气弹簧的弹性特性影响不大。
一、空气弹簧概念
空气弹簧的工作原理是利用橡胶气囊内部压 缩的空气，空气弹簧的支撑和弹性作用主要 取决于弹簧内的压缩气体。 橡胶气囊是空气弹簧的重要部件，一般由内 橡胶层、外橡胶层、帘线层和成型钢丝圈硫 化（交联）而成。
二、空气弹簧分类
根据橡胶气囊的变形方式，空气弹簧的结构形式主 要分为囊式和膜式两大类，如下图所示：
囊式空气弹簧主要靠橡胶气囊的挠曲获得弹性变形 膜式空气弹簧主要靠橡胶气囊的卷曲获得弹性变形
三、空气弹簧特性
1、空气弹簧的刚度随载荷的变化而改变，因而在 任何载荷下自振频率几乎不变。 2、空气弹簧具有非线性弹性特性，可以将其特性 曲线设计成理想形状。 3、与金属弹簧比较，空气弹簧寿命较长。 4、空气弹簧质量轻，内摩擦极小，对高频振动有很 好的隔振、消声能力。 5、对于同一空气弹簧，当充气压力改变时，可以得 到不同的承载能力。
5.2.2 附加气室的添加
<1>现在所添加的附加气室是在不考虑节流孔作用 和通气管路的影响，直接建立附加气室。
<2>考虑节流孔的情况，在附加气室与空气弹簧囊 体之间建立节流孔，但是节流孔的设置问题没有解 决，改变节流孔的大小弹性曲线没有改变，节流孔 没有起作用，怎么设置参数？？？？
四、空气弹簧的特性分析
采用编写inp文件，来分析空气弹簧的弹性 特 性。
第三节 空气弹簧
④ 自由膜式空气弹簧的横向刚度Ｋ1的计算式为
Ｋ1＝bpＡ1＋Ｋ1′
式中ｂ一空气弹簧形状系数，其值为:
（６一４６）
Ｋ1′ ——橡胶囊本身的横向刚度，通过试验决定。在小帘线角 时可近似取为５０千牛／米左右。 由上式看出，空气弹簧的横向刚度由两部分组成。第一 部分与空气弹簧的几何参数和内压力有关，对于一定型式的 空气弹簧而言，这一部分横向刚度是基本的；而后者则主要 与橡胶囊本身的材质和结构有关。
自由膜式空气弹簧的横向刚度试验结果示于图６—２１
⑤ 若采用熟知的单摆概念，可将空气弹簧的横向刚度换算为摇动台的当 量吊杆长度Ｌ，则
（6-47）
⑥ 例子
以我国某客车为例，每个空气弹簧的簧上载荷为：空车时P1=52.5干牛，重 车时P2=90千牛，其有效承压面积Ａ1=1936厘米2，帘线角为450，则相应的空气 弹簧内压力p1=2.67巴，p2=4.58巴。由相应于该型空气弹簧的图6—22可知，其 横向刚度分别为：Ｋ11=370千牛，Ｋ12=530千牛／米。而按式（６—47）计算得 当量吊杆长度分别为L1=142毫米，Ｌ2=170毫米。其平均值Ｌ=156毫米，显然， 这一当量吊杆长度太小。因此，应进一步降低空气弹簧的横向刚度。试验表明， 空气弹簧的帘线角对横向刚度有重要影响（图６—２２）。帘线角愈小，则横向 刚度愈小。当帘线角为零时，空气弹簧横向刚度的试验值与由式（６一46）（不 考虑第二项Ｋ1′）求得的计算值基本一致。而当帘线角为450时，两者相差较大。 根据试验结果，自由膜式空气弹簧帘线角可取５0～８0。
(2) 静平衡位置时的刚度 ① 刚度公式 将上式对位移ｈ求导并经过适当变换后可得静平衡位置时的刚度公式：
(6-44) 式中Ａ0为橡胶式空气弹簧在静平衡位置的有效承压面积，通常采用的空 气压力p0为３～５巴。 ② 公式分析 由式（6—44）看出，橡胶式空气弹簧的刚度是由两项组成的，第一 项和套筒式空气弹簧的刚度计算式（6—34）一样，但活塞面积Ａ用有效 承压面积Ａ0代替了；而第二项是有效承压面积变化率dA1/dh， dA1/dh越 大的橡胶囊的刚度越大， dA1/dh越小刚度也越小。另外，空气弹簧总容 积V0越大．其刚度越小，但V0仅影响刚度计算式的第一项，而与第二项 无关。
气弹簧应用基础培训ppt课件
气弹簧工作原理
• F=F1－F2＝P×S1－P×(S1－S2)
＝P×S2
• 气弹簧是在密闭的压力缸内充入惰性气体或者油气
混合物，使腔体内的压力高于大气压的几倍或者几 十倍，利用活塞杆的横截面积小于活塞的横截面积 从而产生的压力差来实现活塞杆的运动。
3
气弹簧的生产工艺流程
钢棒 切割 磨光 滚丝 表面处理
相比之下，缸筒直径越大， 制造气弹簧时所能达到的支撑 力就越大。
结构设计时，应在充分考 虑气弹簧的使用、布置与制造 等因素下合理选择缸筒直径。
9
气弹簧力值性能特点
气弹簧不能象气缸一样产生双向作用力,只能产生 伸张方向的推力，从而无法产生反方向的压力， 因此在设计过程中应充分考虑这一点。 虽然气弹簧的性能要求中有最大承受拉力的要求， 但是在设计中，应避免气弹簧在完全伸张状态下 受到拉力的作用。(拉伸气弹簧除外)
压力管 切割 超声波清洗 拉槽 液压扩口
活塞等其余配件
焊接，组装
超声波清洗
充气 喷漆
4
气弹簧选型所需参数
5
气弹簧尺寸计算公式
• 为保证行程B为有效行程
A≥BX2+80 (连接头1+连接头2+活塞≥80)
6
气弹簧力值计算
7
气弹簧力值曲线图
• 力的标称值（F1~4 ）：其
中F1为气弹簧的特征标称 值，即通常用F1作为气弹 簧标准参数值
4~6次/min进行25000次循环，每循环2500次后，测
量力学性能，F1的变化率≤ 8%。
• 耐腐蚀性：
在最小压缩状态下，进行48h的中性盐雾试验 气弹簧镀层应完好无变化(GB6461检验标准) 涂覆层应表面无变化或色泽微变暗(GB1740一级标准)
空气弹簧曲线报告解读_图文
空气弹簧曲线报告解读上述内容的重点在第4章，从这些产品数据的图表可以看出空气悬架的特性。
A、其中23-27页为一页纸上的数据和图表，主要是静态测试得到的曲线和图表。
这一页的曲线和图表包括3部分：（a）23-24页为外形尺寸的数据（b）25-26页为静载荷曲线其中标H的黑色曲线为体积曲线，可以看到体积随工作高度的缩小而缩小。
其中标G的红色曲线为载荷曲线（不同曲线为不同的压强时的数值），可以看出在压强保持不变的情况下，工作高度在一个较宽范围内变化时承受的载荷不变。
（也可以理解为：在实际工作情况下如果载荷一定，那么一旦充满气则气囊内部的压强就是一定的并且保持不变，如果高度变化则会引起高度阀感知这个变化从而充气或者放气，而达到最终还是保持这个压强。
也就是说在一定载荷下由高度阀控制就确定了充满气时的压强保持不变。
而每条曲线都是压强不变的情形，在这种情况下工作高度在一个较宽范围内变化时承受的载荷不变。
）（c）27页为数据表格，是在一个固定的压强值下，高度-载荷-体积的相互关系。
B、28-31页为第二页纸上的数据和图表，包括4部分：（a）28页为动态数据的表格，是设计高度-载荷-压强-动刚度-固有频率的关系，这个是最重要的一个表格。
其中列出了在某一个设计高度下（如果保持这个设计高度不变），载荷变化就对应到压强变化（比如空载时在某个设计高度，加载后高度变小，就会充气恢复到原来的设计高度，这样维持高度不变，载荷变大就意味着压强变大）。
而压强变化就意味着动刚度变化，压强越大动刚度就越大。
同时气囊的压强越大（空气弹簧的刚度越大，同时对应的载荷也越大）对应固有频率越小，这个与一般的弹簧的特性不一样，不过固有频率的变化不是很大，基本上可以认为是固定的。
（b）29页选取了两个压强下，动刚度随高度的变化。
这里的刚度是动刚度，就是在实际工作状态下的刚度。
可以看出：（1）首先是在一定的工作高度下，压强越大刚度越大，而压强越大意味着所承受的载荷越大。
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▪ <2>考虑节流孔的情况，在附加气室与空气弹簧囊 体之间建立节流孔，但是节流孔的设置问题没有解 决，改变节流孔的大小弹性曲线没有改变，节流孔 没有起作用，怎么设置参数？？？？
▪ 2、大体上的结构分为两部分：模型数据和历史数 据。模型数据的作用是定义一个有限元模型，包括 节点、单元、单元性质、定义材料等有关说明模型 自身的数据；历史数据定义的是事情的进展，模型 响应的载荷，历史数据简单的可以分为边界条件、 分析步、载荷、输出要求。
5.2 关于参数的修改
▪ 5.2.1 基础模型参数的修改，主要针对不同的 初始充气气压和帘线参数。在初始分析步中 可以定义初始充气气压，通过修改不同值可 以得到不同的弹性特性；帘线的定义是通过 rebar单元来定义，通过修改不同的参数项可 以得到不同的参数特性。
空气弹簧特性分析
一、空气弹簧概念
▪ 空气弹簧的工作原理是利用橡胶气囊内部压 缩的空气，空气弹簧的支撑和弹性作用主要 取决于弹簧内的压缩气体。
▪ 橡胶气囊是空气弹簧的重要部件，一般由内 橡胶层、外橡胶层、帘线层和成型钢丝圈硫 化（交联）而成。
二、空气弹簧分类
▪ 根据橡胶气囊的变形方式，空气弹簧的结构形式主 要分为囊式和膜式两大类，如下图所示：
5 分析过程实现
▪ 5.1 我所分析的空气弹簧模型的建立与分析步 设置都是通过编写inp文件实现的。
▪ 5.2 对于不同参数对空气弹簧弹性特性的影响 是通过改变inp文件中对应的模型参数来实现。
▪ 5.3 对于附加气室的分析，没有考虑节流孔作 用，没有建立通气管路模型。
5.1 inp文件编写▪ 1、 /view/8ee6632e453610661 ed9f4c0.html
好的隔振、消声能力。 ▪ 5、对于同一空气弹簧，当充气压力改变时，可以得
到不同的承载能力。
四、空气弹簧的特性分析
▪ 采用编写inp文件，来分析空气弹簧的弹性 特 性。
4.1 特性分析
▪ 分析不同参数对空气弹簧弹性特性的影响： ▪ 1、帘线角度 ▪ 2、帘线间距 ▪ 3、帘线层数 ▪ 4、充气气压 ▪ 5、附加气室的影响
4.2 要考虑的问题
▪ 1、接触问题对分析收敛性的影响 ▪ 2、不同网格大小对分析结果的影响 ▪ 3、结果的处理
4.3 分析结果
▪ 1、不同帘线角度：
▪ 2、不同帘线间距：
▪ 3、不同的帘线层数：
▪ 4、不同的充气气压：
▪ 5、不同的附加气室的影响
4.4 结论
▪ 通过对不同参数空气弹簧弹性特性进行分析， 得到：帘线角度、充气气压和附加气室对空 气弹簧的弹性特性影响比较大。其他的参数 对空气弹簧的弹性特性影响不大。
▪囊式空气弹簧主要靠橡胶气囊的挠曲获得弹性变形 ▪膜式空气性
▪ 1、空气弹簧的刚度随载荷的变化而改变，因而在 任何载荷下自振频率几乎不变。
▪ 2、空气弹簧具有非线性弹性特性，可以将其特性 曲线设计成理想形状。
▪ 3、与金属弹簧比较，空气弹簧寿命较长。 ▪ 4、空气弹簧质量轻，内摩擦极小，对高频振动有很
▪ *REBAR,ELEMENT=SHELL,MATERIAL=STEEL,GEOMETRY=SKEW,N AME=PLSREBAR
▪ SPRING, 1.E-8, 8.E-3, 1.0E-3, 50.0
▪ 5.2.2 附加气室的添加
▪ <1>现在所添加的附加气室是在不考虑节流孔作用 和通气管路的影响，直接建立附加气室。