空气悬架弹性元件特性的理论研究
车辆离合器膜片弹簧地设计与优化
车辆离合器膜片弹簧的设计与优化 摘要: 膜片弹簧是汽车离合器的重要部件，是由弹簧钢板冲压而成，形状呈碟形。膜片弹簧结构紧凑且具有非线性特性，高速性能好，工作稳定，踏板操作轻 便，因此得到广泛使用。本文通过对膜片弹簧建立数学模型，特别通过引入加权 系数同时对两个目标函数进行比例调节，并用MATLAB编程来优化设计参数。通 过举例，结果证明在压紧力稳定性，分离力及结构尺寸上优化结果较为理想。 关键词: 膜片弹簧；优化设计；MATLAB 1.引言 1.1离合器膜片弹簧弹性特性的数学表达式 膜片弹簧是汽车离合器中重要的压紧组件，结构比较复杂，内孔圆周表面上 有均布的长径向槽，槽根为较大的长圆形或矩形窗孔，这部分称为分离指；从窗 孔底部至弹簧外圆周的部分像一个无底宽边碟子，其截面为呈锥形，称之为碟簧。 膜片弹簧的结构如图1-1所示。 图1-1 膜片弹簧结构示意图图1-2 膜片弹簧结构主要参数 、膜片弹簧主要结构参数如图2所示。R是自由状态下碟簧部分大端半径。 R 1 r 分别是压盘加载点和支承环加载点半径，H是自由状态下碟簧部分的内截锥高1 度。 膜片弹簧在自由、压紧和分离状态下的变形如图1-3所示。
图1-3 膜片弹簧在不同工作状态下的变形 膜片弹簧大端的压紧力F 1与大端变形量1λ之间的关系为： () ()()?? ????+???? ??--?-???? ??--?-?-?-=21111112112112/ln 16E F h r R r R H r R r R H r R r R h λλμλπ（1） 式中，r 为自由状态碟簧部分小端半径(mm)；h 为膜片弹簧钢板厚度(mm)。 显然，膜片弹簧大端的压紧力F 1与大端变形量1λ的函数关系为非线性关系。由式（1）可以看出膜片弹簧大端的压紧力F 1分别为R 、r 、H 、h 、R 1、r 1等参数有关，故膜片弹簧弹性特性较一般螺旋弹簧要复杂得多。 以某国产小轿车离合器为例，离合器主要性能结构参数为：最大摩擦力矩为 700N ·m 。从动盘为双片干式，摩擦片外径D=300mm ，内径d=175mm ，摩擦因数取0.3，膜片弹簧材料为60Si 2MnA ，材料弹性模量E=21000MPa ，泊松比μ=0.3。膜片弹簧主要结构参数尺寸如下表1-1所示。 表1-1 膜片弹簧主要结构参数尺寸 将以上数据带入式（1），编制仿真程序便可以很容易地绘制膜片弹簧弾性特 性曲线，如图1-3所示。
悬架参数的确定1
第三节 悬架主要参数的确定 一、悬架静挠度c f 悬架静挠度c f ，是指汽车满载静止时悬架上的载荷Fw 与此时悬架刚度c 之比， 即c f =Fw ／c 。 汽车前、后悬架与其簧上质量组成的振动系统的固有频率，是影响汽车行驶平顺性的主要参数之一。因现代汽车的质量分配系数ε近似等于1，于是汽车前、后轴上方车身两点的振动不存在联系。因此，汽车前、后部分的车身的固有频率n1和n2(亦称偏频)可用下式表示 式中，c1、c2为前、后悬架的刚度(N ／cm)；m1、m2为前、后悬架的簧上质量(kg)。 当采用弹性特性为线性变化的悬架时，前、后悬架的静挠度可用下式表示 111c g m f c = 2 22c g m f c = 式中，g 为重力加速度(g=981cm ／s 2 )。 将1c f 、 2c f 代入式(6—1)得到 分析上式可知：悬架的静挠度c f 直接影响车身振动的偏频n 。因此，欲保证汽车有良好的行驶平顺性，必须正确选取悬架的静挠度。 在选取前、后悬架的静挠度值1c f 和2c f 时，应当使之接近，并希望后悬架的静挠度2c f 比前悬架的静挠度1c f 小些，这有利于防止车身产生较大的纵向角振动。理论分析证明：若汽车以较高车速驶过单个路障，nl ／n2<1时的车身纵向角振动要比n1/n2>1时小，故推 荐取2c f =(0．8～0．9) 1c f 。考虑到货车前、后轴荷的差别和驾驶员的乘坐舒适性，取前悬架的静挠度值大于后悬架的静挠度值，推荐2c f =(0．6～0．8) 1c f 。为了改善微型轿车后排乘客的乘坐舒适性，有时取后悬架的偏频低于前悬架的偏频。 用途不同的汽车，对平顺性要求不一样。以运送人为主的轿车对平顺性的要求最高，大客车次之，载货车更次之。对普通级以下轿车满载的情况，前悬架偏频要求在1．00～1．45Hz ，后悬架则要求在1．17～1．58Hz 。原则上轿车的级别越高，悬架的偏频越小。对高级轿车满载的情况，前悬架偏频要求在0．80～1．15Hz ，后悬架则要求在0．98～1．30Hz 。货车满载时，前悬架偏频要求在1．50～2．10Hz ，而后悬架则要求在1．70～2．17Hz 。选定偏频以后，
汽车用空气弹簧垂向弹性特性分析与计算.
机械2008年第8期总第35卷设计与研究?９? ———————————————— 收稿日期：2008－04－13 基金项目：湖北省武汉市科技攻关重点项目（200710321089） 汽车用空气弹簧垂向弹性特性分析与计算 黄卫平，鲍卫宁 （江汉大学机电与建工学院，湖北武汉 430056） 摘要：空气悬架系统主要由空气弹簧、推力杆、高度控制阀、减振器和横向稳定杆等组成，空气弹簧是空气悬架系统的核心部件，空气弹簧具有理想的弹性特性，载荷越大弹簧刚度越大；空气弹簧自振频率低，通用性较好，能适应不同载荷和工作高度；空气悬架系统由于有良好舒适性在商用汽车上得到广泛应用。空气悬架设计时，合理选择空气弹簧结构型式，确定气囊的工作高度、承载能力，可获得极其柔软的弹簧特性，空气弹簧垂向特性对于整车平顺性匹配有重要影响，本研究通过对空气弹簧弹性理论的分析，讨论了空气弹簧垂向刚度和自振频率的计算方法，旨在寻求空气弹簧与整车匹配的基本。以城市客车设计为例，探讨了空气弹簧载荷确定、空气弹簧型号选择、刚度匹配设计基本方法，并指出空气弹簧设计匹配注意基本问题。研究结果表明，合理匹配空气弹簧刚度，空气悬架可以获得良好综合特性。关键词：空气弹簧；弹性特性；非线性；匹配设计 中图分类号：U463.33+4.2 文献标识码：A 文章编号：1006－0316(200808－0009－03 The elastic characteristic computation of the automobile air spring HUANG Wei-ping，BAO Wei-ning
(School of Electromechanical & Architectural Engineering，Jianghan University，Wuhan 430056，China Abstract ：Introduced the automobile with the air spring structure and the principle of work and the elastic characteristic of air spring, the calculation formulas for stiffness and natural frequency are derived, with the example of the match design of the city bus air suspension system, the analysis and match design is carried out, the suggestion about how to select air spring to match the automobile suspension is also given . Key words：air spring；elasticity characteristic；non-linearity ；suspension design 空气弹簧诞生于上世纪中期，早期主要用于机械设备隔振。1944年，通用和法尔斯通公司首次实现了在客车上的应用；1947年美国的普尔曼车上首次使用了空气弹簧的悬架系统；1951年，美国NEWAY 公司的独立总成成为世界上第一款批量应用的空气悬架系统，因通用性强，结构简单，成本较低而迅速占领北美市场。欧洲则遵循另外一条道路，各自开发适合自己车型的空气悬架系统。由于空气悬架具有良好的性能，使其在汽车悬架中的应用越来越广泛。 目前，国外高级大客车几乎100%使用空气悬架；重型载货车上空气悬架的占有率也达到了85%；大约80%的拖挂车使用空气悬架；空气悬架在轻型 车辆上的应用目前虽然只占市场份额的10%，预测到2008年将达到40%；部分轿车也逐渐装备了空气弹簧悬架。 1 汽车空气悬架结构 空气悬架系统主要由空气弹簧组件、推力杆、高度控制阀、减振器和横向稳定杆等组成，如图1所示。它以空气弹簧为弹性元件，利用空气的可压缩性实现其弹性作用的。通过压缩空气的压力能够随载荷和道路条件变化进行自动调节，不论满载还是空载，整车高度几乎没有变化，可以大大提高乘坐的舒适性。 ?１０?设计与研究机械2008年第8期总第35卷
悬架系统特性之刚度分析
悬架系统力学特性 悬架对车辆性能的影响：转向时，由于悬架系统的存在，使得车身在离心力的作用下会出现侧倾，从而造成左、右车轮的垂直载荷分配不均，引起左、右两侧车轮的地面附着力的变化，而其将对车辆操纵稳定性带来影响，因此，悬架分析又是操纵稳定性分析中的重要内容。 悬架的特性主要体现在刚度上。以下主要分析典型扭杆悬架的刚度特性。 扭杆悬架 扭杆悬架的特点：结构简单、工作可靠、使用寿命长、单位质量变形能大。 扭杆弹簧在A处，垂直纸面向里 （一）参数说明： 1）d－扭杆直径； 2）L－扭杆工作长度； 3）a－平衡肘长度； 4） α－平衡肘的初始安装位置与水平线的夹角； 5）α－负重轮受力后平衡肘的与水平线的夹角，规定在水平线以下为正，水平线以上为负。
（二）受力分析 平衡肘在受到垂直方向的力P 作用时，扭杆一端从0α位置变到了α位置，则在扭杆上作用的扭矩为M ： cos M Pa α = 设在扭矩M 作用下，扭杆的扭角为： 0M L G J θαα=-= 式中，J 为扭杆断面的极惯性矩，对实心圆杆有：4 4 0.132 d J d π=≈；G 为扭杆材 料的切变弹性模量（对钢，74530.5~79433.8G M P a =）。 由上两式可得： () 0cos G J P La ααα -= 由于刚度是力对位移的微分，所以要求刚度，还得需要确定位移。 负重轮行程为： ()0sin sin f a αα=- 则可得扭杆悬架的线刚度为： ()022 1cos x dP tg dP G J d m df df La da ααααα--=== 把J 的表达式代入上式得： ()402 2 132cos x tg G d m La ααα πα --= 当0α=时，即平衡肘处于水平位置，此时可得 402 32x G d m La π= （三）扭杆悬架刚度特性的影响因素 1）扭杆直径d 的影响，d 越大，刚度越大； 2）扭杆工作长度L 的影响，L 越长，刚度越小； 3）平衡肘长度a 的影响，平衡肘越长，刚度越小；
汽车悬架对整车性能的影响
郑州电子信息职业技术学 院 毕业论文 课题名称：________________________ 作者：________________________ 学号：________________________ 系别：________________________ 专业：________________________ 指导教师：________________________ 2010年
第四章汽车悬架设计 悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统(车架或承载式车身)之间具有弹性联系并能传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节汽车行驶中的车身位置等有关装置的总称。 悬架最主要的功能是传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩，并缓和汽车驶过不平路面时所产生的冲击，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证汽车的行驶平顺性。为此必须在车轮与车架或车身之间提供弹性联接，依靠弹性元件来传递车轮或车桥与车架或车身之间的垂向载荷，并依靠其变形来吸收能量，达到缓冲的目的。采用弹性联接后，汽车可以看作是由悬挂质量(即簧载质量)、非悬挂质量(即非簧载质量)和弹簧(弹性元件)组成的振动系统，承受来自不平路面、空气动力及传动系、发动机的激励。为了迅速衰减不必要的振动，悬架中还必须包括阻尼元件，即减振器。此外，悬架中确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩可靠传递并决定车轮相对于车架或车身的位移特性的连接装置统称为导向机构。导向机构决定了车轮跳动时的运动轨迹和车轮定位参数的变化，以及汽车前后侧倾中心及纵倾中心的位置，从而在很大程度上影响了整车的操纵稳定性和抗纵倾能力。在有些悬架中还有缓冲块和横向稳定杆。 尽管一百多年来汽车悬架从结构型式到作用原理一直在不断地演进，但从结构功能而言，它都是由弹性元件、减振装置和导向机构三部分组成。在有些情况下，某一零部件兼起两种或三种作用，比如钢板弹簧兼起弹性元件及导向机构的作用，麦克弗逊悬架(McPherson strut suspension，或称滑柱摆臂式独立悬架)中的减振器柱兼起减振器及部分导向机构的作用，有些主动悬架中的作动器则具有弹性元件、减振器和部分导向机构的功能。 根据导向机构的结构特点，汽车悬架可分为非独立悬架和独立悬架两大类。非独立悬架的鲜明特色是左、右车轮之间由一刚性梁或非断开式车桥联接，当单边车轮驶过凸起时，会直接影响另一侧车轮。独立悬架中没有这样的刚性梁，左右车轮各自“独立”地与车架或车身相连或构成断开式车桥，按结构特点又可细分为横臂式、纵臂式、斜臂式等等，各种悬架的结构特点将在以下章节中进一步讨论。 除上述非独立悬架和独立悬架外，还有一种近似半独立悬架，它与近似半刚性的非断开式后支持桥相匹配。当左右车轮跳动幅度不一致时，后支持桥中呈V形断面并与左右纵臂固结在一起的横梁受扭，由于其具有一定的扭转弹性，故此种悬架既不同于非独立悬架，也与独立悬架有别。该弹性横梁还兼起横向稳定杆的作用。 按照弹性元件的种类，汽车悬架又可以分为钢板弹簧悬架、螺旋弹簧悬架、扭杆弹簧悬架、空气悬架以及油气悬架等。 按照作用原理，可以分为被动悬架、主动悬架和介于二者之间的半主动悬架。 如前所述，汽车悬架和悬挂质量、非悬挂质量构成了一个振动系统，该振动系统的特性很大程度上决定了汽车的行驶平顺性，并进一步影响到汽车的行驶车速、燃油经济性和运营经济性。该振动系统也决定了汽车承载系和行驶系许多零部件的动载，并进而影响到这些零件的使用寿命。此外，悬架对整车操纵稳定性、抗纵倾能力也起着决定性的作用。因而在设计悬架时必须考虑以下几个方面的要求： (1)通过合理设计悬架的弹性特性及阻尼特性确保汽车具有良好的行驶平顺性，具有较低的振动频率、较小的振动加速度值和合适的减振性能，并能避免在悬架的压缩伸张行程极限点发生硬冲击，同时还要保证轮胎具有足够的接地能力； (2)合理设计导向机构，以确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩的可靠传递，保证车轮跳动时车轮定位参数的变化不会过大，并且能满足汽车具有良好的操纵稳定性要求； (3)导向机构的运动应与转向杆系的运动相协调，避免发生运动干涉，否则可能引起转向轮摆振；
空气弹簧研究综述
空气弹簧研究综述 1.3 空气弹簧研究综述 1.3.1 国内外空气弹簧发展简史 空气弹簧的发展仅有五十多年的时间。美国自1947年，在普尔曼车上首先采用空气弹簧，后来在意大利、英国、法国等许多欧洲国家对空气弹簧做了大量研究工作，装有空气弹簧的转向架相继出现。1955年，日本国家铁路技术研究院机车车辆动力试验室，对在车辆上安装的空气弹簧进行了系统的研究，为设计空气弹簧提供了宝贵的基本数据；同时，对装有空气弹簧的车辆进行了一系列的试验工作。目前，日本不仅在铁路客车上成功地装用了多种型式的空气弹簧，而且在货车上也予以采用。 在日本，装有空气弹簧的转向架，不仅数量多，而且型式多样。空气弹簧绝大多数用于中央悬挂，轴箱弹簧为螺旋钢弹簧。起初只安装三曲囊式空气弹簧，用以改善车辆的垂向振动性能，横向复原仍采用摇动台。为了取消复杂、笨重的摇动台结构，于是研制出了约束膜式空气弹簧和自由膜式空气弹簧，这类空气弹簧不仅能承受垂向振动，而且可以利用其具有良好的横向刚度的优点来承受横向振动；同时，可以与牵引拉杆两端部的弹性元件共同作为横向复原装置。牵引拉杆一端连接摇枕，另一端连接在构架（对心盘支重的转向架）上，或连接在车体（对旁承支重的转向架）上。牵引拉杆两端弹性元件的横向复原力，对空气弹簧来说，是比较小的。 1957年，我国第一机械工业部汽车研究所，对空气弹簧做了大量的试验研究工作，并装在汽车上试用，积累了一些经验。1958年，沈阳机车车辆厂在试制的“东风号”客车上，首先装用空气弹簧，即由天津车辆段和天津橡胶研究所共同研制出一种双曲囊式空气弹簧（图），其有效直径为460mm时，高度为184mm，最大外径为520mm。这种空气弹簧曾先后在天津车辆段、北京车辆段，装在101型、201型和202型转向架上，以代替叠板弹簧。实践证明：这种空气弹簧的垂向振动性能具有良好的运行品质。但是，由于没有采用高度控制阀，在列车返段时，只好采用人工加气；同时，泄漏问题也没有得到很好的解决，所以没有继续应用。 1959年，四方机车车辆厂在新造低重心车辆的转向架上，1960年在新造双层客车的转向架上，又安装了双曲囊式空气弹簧。但是由于车辆自重较大，空气弹簧的有效承压面积不够，同时受到列车管压力的限制，支承不了簧上重量，只好与螺旋钢弹簧联合使用，并设计了机械式高度控制阀，对空气弹簧的高度进行自动控制；同时，在垂向振动性能方面也取得了比只用钢弹簧更好的运行品质，受到旅客好评。 1965年，长春客车厂在试制DK1型转向架时，又对双曲囊式空气弹簧稍加改进，并设计了电磁式高度控制阀，采用无摇动台结构，在摇枕中下部和构架侧梁内侧之间加装横向复 km，因此，垂向振动性能原弹簧。经过多次试验，由于地铁电动客车运行速度不超过80h 很好。但由于采用横向复原螺旋钢弹簧，在车辆进出曲线和通过道岔时侧摆较大，横向振动性能仍不理想，横向复原弹簧安装也很不方便，故未扩大应用。长春客车厂于同年在试制高速列车的CCKZ1型转向架上，安装了外筒锥角为40o，内筒为0o的约束膜式空气弹簧；四方机车车辆厂于同年也在同列高速客车的KZ2型转向架上安装了内外筒皆为0o的约束膜式空气弹簧，这两种转向架均采用旁承支重的无摇动台结构，用节流孔产主阻尼，代替垂直油
悬架主要参数的确定
悬架结构形式的选择 汽车的悬架主要有独立悬架和非独立悬架，独立悬架的结构特点是，左右车轮通过各自的悬架与车架连接；非独立悬架的结构特点是，左右车轮用一根整体轴连接，再经过悬架与车架连接。 独立悬架与非独立悬架的优缺点对照见表1： 表1 独立悬架与非独立悬架的优缺点对照 所以前后轴都用非独立悬架。从表格中可以看出可以可以方便维修，制造成本也低。 目前在客车上普遍应用的是空气弹簧做弹性元件的悬架。悬架是连接车身和车轮之间一切传力装置的总称，主要由空气弹簧，减振器和导向机构三部分组成。弹性元件用来传递垂直力，并和轮胎一起缓和路面不平引起的冲击和振动，减振器将振动迅速衰减。导向机构用来确定车轮相对于车架或车身的运动，传递除垂直力以外的各种力矩和力。 空气弹簧与机械弹簧悬架的目的是一样的，都是为了保护车辆不受振动和路面冲击振动的影响。但是，机械弹簧悬架也可能加强振动，因为一些小的来自路面的跳动都可能引起共振。而空气弹簧消除振动的性能从而提高车辆的行驶平顺性-乘坐柔软性和舒适性是机械弹簧悬架系统所无法比拟的。机械弹簧悬架的吸振相差太大，在俯仰摆动时，机械弹簧悬架的减振效果更差，只有空气弹簧悬架的25%。 空气悬架在客车的应用上具有许多优点，比如空气弹簧可以设计的比较柔软，可以得到较低的固有振动频率，同时空气弹簧的变刚度特性使得这一频率在较大的载荷变化范围内保持不变，从而提高汽车的行驶平顺性。空气悬架的另一个优点在于通过调节车身高度使大客车的地板高度随载荷的变化基本保持不变。 空气弹簧的优点 1.性能优点：由于空气弹簧可以设计得比较柔软，因而空气悬架可以得到较低的固有振动频率，同时空气弹簧的变刚度特性使得这一频率在较大的载荷变化范围内保持不变，从而
膜片弹簧说明书
目录 1 结构方案设计 (1) 1.1从动盘数选择 (1) 1.2压紧弹簧选择 (1) 1.3膜片弹簧支撑形式选择 (1) 2 离合器设计及计算 (2) 2.1摩擦片主要参数的选择 (2) 2.2摩擦片基本参数的优化 (4) 3 膜片弹簧设计与计算 (5) 3.1膜片弹簧主要参数的选择 (5) 3.2膜片弹簧的优化设计 (6) 4 扭转减振器设计 (7) 4.1减振弹簧的设计 (7) 5 从动盘总成的设计 (10) 5.1从动盘毂 (10) 5.2 从动片 (10) 5.3 波形片和减振弹簧 (11) 6压盘设计 (11) 6.1离合器盖 (11) 6.2 压盘 (11) 6.3 传动片 (11) 6.4分离轴承 (11) 7 小结 (12) 8 参考文献 (13)
1结构方案设计 1.1从动盘数选择 选择单片离合器。 本车型为宝马，汽车总质量为1335kg，发动机最大转矩为200N·m。对于乘用车，发动机的最大转矩一般不大，在布置尺寸允许条件下，通常离合器只设有一片从动盘。盘片离合器结构简单，轴向尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底，采用轴向有弹性的从动盘可保证结合平顺。 1.2压紧弹簧选择 选择拉式膜片弹簧离合器 选择膜片弹簧的原因： 1）膜片弹簧的轴向尺寸小而径向尺寸很大，有利于提高离合器传递转矩能力的情况下减小离合器轴向尺寸。 2）不需要专门的分离杠杆，使离合器结构简化，零件数目少，质量轻。 3）可适当增加压盘厚度提高热容量；还可以在压盘上增设散热筋及离合器盖上开设较大的通风孔来改善散热条件。 4）主要部件形状简单，大批量生产可降低生产成本。 选择拉式膜片弹簧的原因： 1）由于拉式膜片弹簧是以其中部压紧压盘，在压盘大小相同的条件下课使用直径相对较大的膜片弹簧，从而实现在不增加分离时的操纵力的前提 下，提高压盘的压紧力和传递转矩的能力；或在传递转矩相同的条件， 减小压盘的尺寸。 2）零件数目少，其结构简单、紧凑、质量轻。 3）拉式膜片弹簧的杠杆比大于推式膜片弹簧的杠杆比，且中间支承少，减小了摩擦损失，传动效率高，使分离的踏板力更小。 4）无论在接合或分离状态下，拉式结构的膜片弹簧的大端始终与离合器盖支承保持接触，在支承环磨损后，不会产生冲击和噪声。 5）在接合或分离状态下，离合器盖的变形量小，刚度大，使分离效率更高。 6）使用寿命长。 1.3膜片弹簧支撑形式选择 选择单支承环式中的DT/DTP型，如图1.1，将膜片弹簧的大端支承在冲压
第5章 膜片弹簧设计
第5章膜片弹簧设计 5.1膜片弹簧的概念 膜片弹簧的大端处为一完整的截锥，类似无底的碟子，和一般机械上用的碟形弹簧一样，故称作碟簧部分。膜片弹簧起弹性作用的正是其碟簧部分。与碟形弹簧不同的是在膜片弹簧上还有径向开槽部分，形成许多称为分离指、起分离杠杆作用的弹性杠杆。分离指与碟簧部分小端交接处的径向槽较宽且呈长方孔，分离指根部的过渡圆角半径应大于4.5mm，以减少分离指根部的应力集中，长方孔又可用来安置销钉固定膜片弹簧。 5.2膜片弹簧的弹性特性 膜片弹簧的弹性特性是由其碟簧部分所决定，是非线性的，与自由状态下碟簧部分的内锥高H及弹簧的钢板厚h有关。不同的H/h值有不同的弹性特性(见图5.1)。当(H/h)<2时，P为增函数，这种弹簧的刚度大适于承受大载荷并用作缓冲装置中的行程限制。当(H/h)=2，特性曲线上有一拐点，若(H/h)=1.5≈2，则特性曲线中段平直，即变形增加但载荷P几乎不变，故这种弹簧称零刚度弹簧。当2
悬架系统KC特性综述
万方数据
万方数据
表３侧向力加载试验测试参数及定义 侧向力加载测试参数定义 侧向力变形轮胎接地点侧向力和车轮中心侧向变形 侧向力转向轮胎接地点侧向力和车轮转角 侧向力外倾轮胎接地点侧向力和车轮外倾 轮胎侧向刚度轮胎侧向变形和侧向力关系 接地点侧向力变形轮胎接地点侧向力和侧向力变形关系 的是研究车轮受到回正力时悬架系统的性能。试 验如图４所示。加载范围：每个轮胎上轮胎接地 面加载＋／一１５０Ｎｍ。表４为回正试验主要测试图５纵向力加载试验示意图参数及定义。 图４回正力矩试验示意图 表４回正试验测试参数及定义 ｌ回正试验测试参数定义ＩＩ回正力矩转向轮胎接地点同正力矩和车轮转角关系ｌｌ回正力矩外倾轮胎接地点回正力矩和车轮外倾角关系Ｉ ２．５纵向力试验 同时同向对两轮加载纵向力。主要测试悬架系统在受到纵向力之后的性能，试验如图５所示。在进行纵向力试验时由于受到轮胎和托盘表面摩擦力的制约，纵向力很难加载到较大范围，悬架变形只能在线性范围内很难到达非线性区域。所以为了考察非线性区域特性，需要通过夹具将车轮和托盘固定，从而满足大纵向力加载的要求。纵向力试验主要测试参数及定义见表５。 ２．６转向系统几何测试 手动转动方向盘，测量转向主销各参数。加载范围：车轮转动＋／一５０。主要测试结果见表６。 上海汽车２００９．０８ 表５纵向力加载试验测试参数及定义 纵向力加载测试参数定义 制动力或牵引力变形轮胎接地点纵向力和车轮中心纵向变形 制动力或牵引力转向轮胎接地点纵向力和车轮转角 制动力或牵引力后倾轮胎接地点纵向力和后倾角 制动力外倾轮胎接地点纵向力和车轮转角关系 制动力抗点头和 轮胎接地点纵向力和垂向力关系 牵引力抗抬头 表６转向系统几何测试参数及定义 转向系统几何测试参数定义 主销后倾角车轮转角和主销后倾角关系 主销内倾角车轮转角和主销内倾角关系 主销内倾内置量车轮转角和轮胎接地点纵向变形 主销后倾偏置量车轮转角和轮胎接地点侧向变形关系主销拖距车轮转角和胎接地点变形关系 ３Ｋ＆Ｃ参数评价 以某车型开发为实例，对前、后悬架主要Ｋ＆Ｃ特性参数的最优设计范围进行概括，见表７和表８，分Ｋ和Ｃ两个方面。 上面关于某轿车前后悬架Ｋ＆Ｃ参数的最优设计范围，主要基于所开发的特定车型。该结果对其它车型具有一定的参考价值，但具体车型还需要具体对待。 ４结语 本文对影响整车操纵稳定性的悬架Ｋ＆Ｃ特性进行了论述。阐述了Ｋ＆Ｃ试验方法及所测试 ?２１?万方数据
悬架弹性元件对悬架振动传递特性的影响
悬架弹性元件对悬架振动传递特性的影响 Ξ 张立军 余卓平 (同济大学汽车工程系 上海,200092) 摘要 为了分析研究橡胶元件减振隔振的机理,在线性假设的前提下,用复刚度表示悬架弹性元件的刚度,在车身车轮双质量1 4车振动模型的基础上建立了考虑悬架系统中的橡胶弹性支承元件影响的1 4车振动模型,并利用该模型详细论述了橡胶元件对悬架振动传递特性的总体影响,指出其能减小车身部分固有频率附近的传递系数,增大车轮部分固有频率附近的传递系数,明显改善高频段的隔振性能。 关键词 悬架 橡胶支承元件 驻波效应 隔振中图分类号 U 27011 T P 53 引 言 为了隔离来自路面不平度的冲击,并起到隔声方面的作用,在汽车的悬架系统中采用的橡图1 轿车复合式后悬架总成像胶元件 胶弹性元件主要包括:减振器活塞杆与车身之间的上、下轴承环、螺旋弹簧上端的橡胶衬垫、减振器下端吊耳的橡胶件以及缓冲块。图1所示为某轿车复合式后悬架总成结构及其中使用的橡胶元件。目前,国外不断有新型的橡胶减振元件问世,说明国外已经掌握了这方面的先进技术,并且实用化。而在国内,人们对于轿车悬架减振橡胶元件的选型和设计与国外相比尚存在较大的差距。本文在线性假设的前提下,利用所建立的考虑橡胶元件影响的新型悬架模型,分析研究橡胶元件对悬架振动传递特性的影响机理。这对于深入了解汽车悬架用橡胶元件减振隔振的机理,逐步实现悬架系统橡胶元件的自主开发设计具有重要的理论意义和实用价值。 第22卷第2期2002年6月 振动、测试与诊断Jou rnal of V ib rati on,M easu rem en t &D iagno sis V o l .22N o.2 Jun .2002 Ξ
150 膜片弹簧离合器设计
膜片弹簧离合器设计 1、离合器概述 对于以内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成 而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连的总成。目前，各种汽车广泛采 用的摩擦离合器是一种依靠主从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。 它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构、和操纵机构等四部分。 离合器的功用主要的功用是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽 车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；在换档时将发动机 与传动系分离，减少变速器中换档齿轮之间的冲击；在工作中受到较大的动载荷 时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系各零件因过载而损坏；有效 地降低传动系中的振动和噪声。 2、设计要求及其技术参数 基本要求： 1） 在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的 转矩储备，又能防止过载。 2） 接合时要完全、平顺、柔和，保证起初起步时没有抖动和冲击。 3） 分离时要迅速、彻底。 4） 从动部分转动惯量要小，以减轻换档时变速器齿轮间的冲击，便于换 档和减小同步器的磨损。 5） 应有足够的吸热能力和良好的通风效果，以保证工作温度不致过高， 延长寿命。 6） 操纵方便、准确，以减少驾驶员的疲劳。 7） 具有足够的强度和良好的动平衡，一保证其工作可靠、使用寿命长。 技术参数: 车型：华丽特锐 2WD 整车质量（kg）：1050 最大扭矩/转速（N·m/rpm）：120/3200 主减速比：5.285 一档速比： 滚动半径：350mm 3、结构方案分析 3.1从动盘数的选择：单片离合器
单片离合器：对乘用车和最大质量小于6t 的商用车而言，发动机的最大转矩 一般不大，在布置尺寸容许条件下，离合器通常只设有一片从动盘。 单片离合器的结构简单，轴向尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部 分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底，采用轴向有弹性的从动盘可保证结合 平顺。 3.2压紧弹簧和布置形式的选择：拉式膜片弹簧离合器 膜片弹簧是一种由弹簧钢制成的具有特殊结构的碟形弹簧，主要由碟簧部分 和分离指部分组成。 1. 膜片弹簧离合器与其他形式的离合器相比，有如下优点： 1) 具有较理想的非线性弹性特性。 2) 兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用。 3) 高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定。 4) 以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀。 5) 通风散热良好，使用寿命长。 6) 膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好。 2. 与推式相比，拉式膜片弹簧离合器具有许多优点：取消了中间支承各零件，并不用支 承环或只用一个支承环，使其结构更简单、紧凑，零件数目更少，质量更小等。 3.3膜片弹簧的支撑形式 图3-1为拉式膜片弹簧的支承形式—单支承环形式， 将膜片弹簧大端支承在离 合器盖杀中的支承环上。 图3-1
空气弹簧动力学特性分析
空气弹簧是一种在柔性密闭橡胶气囊中冲入压缩空气,利用空气的压缩弹性进行工作的非金属弹性元件,它的的振动固有频率较低,且不同载荷下几乎保持不变,是一种隔振性能优良的隔振器。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。
2001—2010年济南市空气质量特征分析
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/7c3767429.html, 2001—2010年济南市空气质量特征分析 作者：尹承美于丽娟高帆 来源：《现代农业科技》2012年第03期 摘要利用济南市环境空气监测资料，使用国内普遍采用的API空气污染指数，分析了济南市2001—2010年空气质量的变化特征。结果表明：2001—2010年济南市环境空气质量为良或优的天数总体呈上升趋势；冬、春季空气质量比夏、秋季差，污染最轻的是8月，污染最重的是12月或1月；近10年主要污染物为可吸入颗粒物PM10，可吸入颗粒物的来源呈多样性，近年来，汽车尾气污染和建筑尘逐渐成为济南市环境空气污染的主要因素；空气污染较重时一般伴随冷空气影响，近低层存在逆温，不利于污染物的扩散。 关键词空气质量；变化特征；重度污染；天气形势；山东济南；2001—2010年 中图分类号 X823 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）03-0027-02 大气是人类赖以生存的基本环境要素。但随着工业的发展、城市人口的增加、煤炭和石油燃料的迅猛增长，大气环境质量日趋恶化，大气污染已成为影响环境和危害人类身体健康的主要因素之一。济南市位于北纬36°40′，东经117°0′，南依泰山，北跨黄河，地处鲁中南低山丘陵与鲁西北冲积平原的交接带上，地势南高北低。地形复杂多样，大体可分为3带：北部临黄带，中部山前平原带，南部丘陵山区带。济南地处中纬度，属暖温带大陆性季风气候区，四季分明：春季干燥少雨，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季严寒干燥。近年来，随着国民经济的飞速发展，城市环境污染问题已经成为最严重的环境问题之一，如可吸入颗粒物常会形成大范围灰霾天气[1-2]。因此，分析和研究环境空气质量，对于改善济南市环境空气质量具有极为重要的意义。 1 数据来源 环境空气质量API指数（Air Pollution Index，简称API）是一种反映和评价环境空气质量的数量尺度方法，就是将常规监测的几种环境空气污染物浓度简化成为单一的概念性指数数值形式，并分级表征环境空气污染程度和环境空气质量状况（表1、表2）[1]。 2 2001—2010年空气质量变化特征 利用环境保护部数据中心2001—2010年济南市空气质量数据，使用国内普遍采用的API 空气污染指数来分析不同年份、不同季节环境空气质量变化特征。 2.1 2001—2010年空气质量年变化规律
膜片弹簧载荷变形特性有限元分析
膜片弹簧载荷变形特性有限元分析 付建蓉1，王青春1，牛浩龙1，王玉鑫1 (1.北京林业大学工学院，北京100083) 摘要：本文通过实验研究、理论计算和有限元方法对膜片弹簧载荷变形进行了研究。首先进行了膜片弹簧大端加载时的载荷变形实验，然后根据A-L理论公式进行了计算，最后根据实验工况利用MSC.MARC进行了有限元计算。将理论计算所得的膜片弹簧大端载荷变形曲线、有限元模拟分析所得的膜片弹簧大端载荷变形曲线与实验所得的膜片弹簧大端载荷变形曲线进行比较，分析膜片弹簧几个关键大端位移处的载荷与实验对应值的误差。通过对比，得出采用有限元模拟计算所得计算结果与实验值更为接近的结论。 关键词：膜片弹簧；非线性；有限元分析；载荷变形曲线 Load Deformation Characteristics of Diaphragm Spring Based on Finite Element Analysis FU Jian-rong1, WANG Qing-chun1, NIU Hao-long1, WANG Yu-xin1 (1.School of Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China) Abstract: In this article, experimental research、theoretical calculation and finite element method have been used to analyze the load deformation characteristics of diaphragm spring. First, an experiment of diaphragm spring load deformation has been done, and then a calculation based on the A-L theoretical formula has been done, finally, according to the experimental conditions by using the finite element method MSC.MARC to do a calculation. We compare the load deformation cure of A-L and FEA to the one figured out by experiment, analysis the errors which compare to the experiment of several key big end diaphragm spring load and displacement values. By contrast, the finite element simulation results are quite closer to the experimental results. Key words: diaphragm spring; nonlinear; finite element analysis; load deformation curve 1 引言 膜片弹簧离合器采用膜片弹簧为压紧弹簧，与采用圆柱弹簧为压紧弹簧的离合器相比突出的优越性是膜片弹簧具有更理想的非线性弹性特性。膜片弹簧是膜片弹簧离合器中最重要的零部件，由碟簧部分和分离指部分组成。在离合器中采用膜片弹簧为压紧弹簧具有以下几方面优点[1-3]：第一，膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，零件数目少、重量轻；第二，离合器结构简化、显著缩短了离合器轴间尺寸；第三，设计合适时，良好的非线性特性可使摩擦片磨损到极限时压紧力仍维持不变，使离合器分离轻便。虽然膜片弹簧离合器比普通螺旋弹簧离合器具有更多的优点，但是其设计、制造技术要求也比普通的螺旋弹簧离合器更高；如果设计、制造不当，其性能可能还不如普通的螺旋弹簧离合器。因此国内外很多学者对膜片弹簧载荷-变形特性进行了研究。 目前，膜片弹簧设计所采用的设计计算方法主要是美国通用汽车公司Almen和Laszlo 于1936年提出A-L法[4]。A-L公式是在碟形弹簧的基础上推导出来的，有学者指出用碟形弹簧近似计算膜片弹簧，其假设本身存在缺陷，同时会忽略分离指的弯曲变形和分离指端部的应力集中[5]，将其运用在膜片弹簧的设计计算时存在一定误差。为了降低设计误差，一些外国学者做了如下研究：利用计算机程序计算不同高厚比的膜片弹簧载荷变形曲线，其中Curti、Niepage6]采用NON-SAP程序计算了不同高厚比碟簧的载荷-变形特性曲线；Wagner 编制了适用于具有非线性和负刚度区段非稳定特性的、各种高厚比碟形弹簧的计算程序
adams悬架性能分析
Adams/car的悬架分析（Suspension Analyses），共提供悬架38种性能。对所有悬架均提供： ? Aligning Torque - Steer and Camber Compliance //单位回正力矩的转角或外倾角 ? Camber Angle //外倾角 ? Caster Angle //后倾角 ? Dive Braking/Lift Braking //制动点头/制动抬头 ? Fore-Aft Wheel Center Stiffness //悬架纵向刚度 ? Front-View Swing Arm Length and Angle //前视图（虚拟）摆臂长度和角度 ? Kingpin Inclination Angle //主销内倾角 ? Lateral Force - Deflection, Steer, and Camber Compliance // ? Lift/Squat Acceleration //抬头（一般指启动时前悬架抬升，后悬架压缩） ? Percent Anti-Dive Braking/Percent Anti-Lift Braking //（前悬架）防点头/（后悬架）防抬升
? Percent Anti-Lift Acceleration/Percent Anti-Squat Acceleration // ? Ride Rate //悬架动刚度 ? Ride Steer //悬架转向性能 ? Roll Camber Coefficient //侧倾轮倾系数（车身侧倾时车轮侧倾角与车身侧倾角的比值） ? Roll Caster Coefficient // ? Roll Center Locatio n //侧倾中心位置 ? Roll Steer //Ride steer is the slope of the steer angle versus the vertical wheel travel curve. Ride steer is the change in steer angle per unit of wheel center vertical deflection due to equal vertical forces at the wheel centers. Positive ride steer implies that the wheels steer to the right, as the wheel centers move upward. ? Side-View Angle // The side-view angle is the wheel carrier side-view rotation angle. It is positive for a clockwise rotation, as seen from the left side of the vehicle. ? Side-View Swing Arm Length and Angle // The swing arm is an imaginary arm extending from the wheel's side elevation instant center of rotation to the wheel center. For front suspensions, the sign convention is that when the instant center is behind the wheel center, the swing arm has a positive length. For rear suspensions, the sign convention is the opposite: when the instant center is ahead of the wheel center, the swing arm has a positive length. The angle of the swing arm is the angle it makes to