复合式空气悬架设计计算书(121907)
空气悬架计算书-完整版
空气悬架计算书-完整版SR6906TH空气悬架计算书编制/日期：审核/日期：批准/日期：技术中心九米团体车空气悬架计算书一、稳定性计算一）、纵向稳定性汽车的纵向稳定性即保证汽车上坡时不致纵向翻车，其条件为：L2/hg＞ψ式中：L2—汽车质心至后轴距离hg—汽车质心高ψ—道路附着系数，取ψ=0.7L2/hg=1466.7/1297 =1.13＞0.7满足条件。
因L1＞L2，故汽车下坡时也不会纵向翻车。
二）、横向稳定性1．侧倾稳定角β=arctg（B/2hg）式中：B—汽车前轮距根据GB7258-2017《机动车运行安全技术条件》的规定，乘客区满载、行李舱空载，最大侧倾稳定角不允许小于28°空载时：β=arctg（B/2hg）= arctg（2078÷（2×1237））=40°＞35°满载时：β=arctg（B/2hg）= arctg（2078÷（2×1297））=38.7°＞28°以上计算结果可以看出，SR6906TH客车不仅空载，即使满载也完全满足侧倾稳定角的要求。
2．汽车在横坡上行驶时应保证侧滑发生在侧翻以前即：B/（2hg）＞ψ空载时：B/（2hg）= 2078÷（2×1237）=0.84 ＞0.7满载时：B/（2hg）= 2078÷（2×1297）=0.81 ＞0.7由此可见，SR6906TH客车可以保证侧滑发生在侧翻以前。
二、侧倾计算一）用整车原始数据及其符号二）悬架刚度的计算1．满载时单边簧上负荷（N ）8.92-=uG G P 式中：G 为轴荷，G u 为非簧载质量三）前悬架系统布置前悬架装单只高度阀，空气弹簧的安装高度为260mm,车轮中心至车架下平面距离为175mm 。
1.垂直工况的核算1.1．由于采用全空气悬架系统，选用1007K1161205气囊（带腹腔），空气弹簧承受全部垂直负荷。
8-3感载阀控制地复合式空气悬架三轴汽车轴荷计算
感载阀控制的复合式空气悬架三轴汽车轴荷计算东风汽车工程研究院耀明2008年6月30日感载阀控制的复合式空气悬架三轴汽车轴荷计算本文分析的对象是第二轴采用半椭圆钢板弹簧和空气弹簧复合的空气悬架，其中空气弹簧的气压，也就是载荷由感载阀控制，而感载阀安装在第一轴，借助第一轴悬架的变形（静挠度）即其载荷来控制。
也可以说，第二轴和第一轴悬架之间存在一定的关联作用。
第一轴和第三轴均采用普通的钢板弹簧悬架。
以下分两大部分，一是静态轴荷的计算，二是最强制动时轴荷转移的计算。
1、静态轴荷各悬架无载时的相关位置如图1之A所示，承受簧载质量Gs而变形之后的位置如图1之B所示，基准线从1-1移到2-2。
定义各符号意义如下：Gs簧载总质量L簧载质量重心到第一轴的水平距离f簧载质量重心的垂直位移C、2C、3C第一、二、三轴悬架刚度（单边）1f、2f、3f第一、二、三轴悬架静挠度（变形）1L、3L第二、三轴到第一轴的水平距离2S、2S、3S第一、二、三轴悬架无载时弹簧到安装基准线的1垂直距离（亦可理解为无载时各轴车轮到与基准线平行的地面接触点的垂距，即空程）1R 、2R 、3R 第一、二、三轴在支承面上对簧载质量的反作用力（双边）根据平衡条件：0=∑Y ，Gs R R R =++321 ------------------------（1）01=∑M ，03322L Gs L R L R ⋅=⋅+⋅ ------------------------（2）根据变形一致原理，即各轴悬架变形按比例分配：2311221133)()()()(L L S f S f S f S f =+-++-+ ------------------------（3）由于感载阀安装在第一轴，其输出气压由第一轴悬架的静挠度（变形）控制。
因感载阀的输出气压与摆杆角度呈现线性关系，故设定：10f m p p ⋅+= ------------------------（4）式中 p 感载阀输出气压0p 第一轴悬架静挠度01=f 时感载阀的输出气压 m 第一轴单位静挠度所对应的感载阀输出气压 在变形不大的条件下，可认为空气弹簧的承压面积和有效面积变化率均不变，则：S p R A ⋅=2 ------------------------（5）式中 A R 空气弹簧承受的垂直负荷（双边） S 空气弹簧承压面积（单边） 将式（4）代入式（5），得：)(210f m p S R A ⋅+⋅= ------------------------（6）式中之S 、0p 、m 均为常数，且为已知。
悬架设计计算说明书
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊毕业设计（论文）客车悬架系统设计计算说明书院系：长安大学汽车学院指导教师：张平专业班级： 22010803学生姓名：杨文亮2012年6月18日┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊摘要目前我国的客车普遍采用的是传统钢板弹簧悬架，只有少数的高级客车才配置了空气悬架。
传统钢板弹簧的结构简单，成本较低。
而相对于传统机械钢板弹簧悬架而言，空气悬架具有乘坐更舒适、更好改善车辆的行驶平顺性等显著优点，但是造价也相对较高。
本文针对客车的悬架设计，在传统钢板弹簧悬架的基础上对前悬进行改进，前悬采用钢板弹簧与空气弹簧并联的混合式空气悬架，而后悬采用主副复合式钢板弹簧悬架。
前悬的混合式空气悬架能满足驾驶员舒适性的要求，而后悬架的主副复合式钢板弹簧降低了整车的生产成本。
对前、后悬架的主要零部件的尺寸进行设计计算，并运用CATIA进行建模和装配。
关键词混合式空气悬架，CATIA，主副复合式钢板弹簧悬架┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ABSTRACTAt present, buses generally use the traditional leaf spring suspension in our country , only a handful of senior buses was equipped with air suspension. Traditional leaf spring structure is simple and with low cost . In contrastto traditional mechanical leaf spring suspension, the air suspension has more significant advantages, such as , more comfortable to ride, better improvement of the vehicle ride comfort. However , the cost is relatively high.This paper is about the bus suspension design .to improve the front suspension on the basis of the traditional leaf spring suspension , front suspension uses hybrid air suspension combined parallel with leaf springs andair springs , and then rear suspension uses primary and secondary compound leaf spring suspension. the front air suspension can meet the requirementsof driver comfort , but leaf spring in the rear suspension can reduce the manufacturing cost.Design and calculate the size parameters of the main components in the front and rear suspension, and modeling and assembly in use of CATIA.KEYWORDS: hybrid air suspension ,catia ,primary and secondary compound leafspring suspension┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录摘要 (II)ABSTRACT ......................................................................................................................... I II 第一章绪论 .. (1)1.1本课题研究的背景与意义 (1)1.2空气悬架技术发展概况 (2)1.2.1空气悬架发展历史 (2)1.2.2国外应用及技术研究状况 (3)1.2.3国内应用及技术研究状况 (4)1.3本课题研究的目的和内容 (5)目的： (5)内容： (5)第二章悬架概述及客车悬架方案的选定 (7)2.1 客车悬架的要求 (7)2.2方案确定 (7)2.3 空气悬架系统的特性 (8)2.4 悬架的分析 (8)2.5 混合式空气悬架 (9)2.6前悬架混合式空气弹簧设计 (11)2.6.1 设计依据 (11)2.6.2设计原则 (11)2.7 空气弹簧的结构 (11)2.8空气弹簧理论特性分析 (13)2.8.1空气弹簧的弹性特性 (13)2.8.2空气弹簧的负荷特性 (15)2.9 辅助机构设计 (17)2.9.1横向稳定装置 (17)2.9.2 横向稳定杆侧倾角刚度 (17)2.9.3横向稳定杆直径d (17)2.9.4缓冲块 (18)第三章后悬架复合式钢板弹簧设计 (19)3.1 钢板弹簧的布置方案 (19)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊3.2 主副复合式钢板弹簧 (19)3.3设计依据 (19)3.4后悬架主、副弹簧刚度分配 (20)3.5钢板弹簧的静挠度 (20)3.6钢板弹簧的满载弧高 (21)3.7 钢板弹簧的断面形状 (21)3.8钢板弹簧主片长度的确定 (22)3.9钢板弹簧片厚的计算 (22)3.10 钢板弹簧片宽的计算 (23)3.11 钢板弹簧片数的计算 (24)3.12 钢板弹簧各片长度的计算 (24)3.13钢板弹簧刚度的计算 (25)3.14钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径的计算 (26)3.15 钢板弹簧的强度验算 (28)第四章减振器设计 (30)4.1相对阻尼系数ψ (30)4.2减振器阻尼系数δ的确定 (31)4.3最大卸荷力的确定 (31)4.4筒式减振器工作缸直径D的确定 (31)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章绪论1.1本课题研究的背景与意义悬架是现代汽车上的重要组成之一，它把车架（或车身）与车轴（或车轮）弹性地连接起来。
悬架系统设计计算说明书
1 悬架概述及悬架方案选定1.1 悬架的要求悬架的主要任务是传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩，并且缓和路面传给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的震动，保证汽车行驶的平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特征；保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力。
悬架由弹性元件、导向装置、减震器、缓冲块和横向稳定器等组成。
导向装置由导向杆系组成，用来决定车轮相对于车架（或车身）的运动特性，并传递出弹性元件传递的垂直力以外的各种力和力矩。
当用纵置钢板弹簧弹性元件时，它兼起到导向装置的作用。
缓冲块用来减轻车轴对车架（或车身）的直接冲撞，防止弹性元件产生过大的变形。
装有横向稳定器的汽车，能减少转弯行驶时车身的侧倾角和横向角所引起的震动[2]。
在对此电动车的设计中，对其悬架提出的设计要求有：（1）保证汽车有良好的行驶平顺性[3]；（2）具有合适的衰减振动能力；（3）保证汽车具有良好的操纵稳定性；（4）汽车制动或加速时要保证车身稳定，减少车身纵倾；转弯时车身侧倾角要合适；（5）有良好的隔声能力；（6）结构紧凑、占用空间尺寸要小；（7）可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩。
1.2 方案确定要正确的选择悬架方案和参数，在车轮上下跳动时，使主销的定位角变化不大、车轮运动与导向机构运动压迫协调，避免前轮摆振；汽车转向时应使之稍有不足转向特性。
此电动车悬架部分结构形式选定为：（1）前悬采用麦弗逊式（滑柱连杆式）独立悬架（2）后悬采用对称式钢板弹簧（无副簧）2 悬架结构形式分析2.1 悬架的分析悬架可分为非独立悬架和独立悬架两类。
非独立悬架的结构特点是左右车轮用一跟整体轴连接，再经过悬架与车身（或车身）连接，如图3.1（a）所示；独立悬架的结构特点是左右车轮通过各自的悬架与车架（或车身）连接，如图3.1（b）所示[4]。
以纵置钢板弹簧为弹性元件兼做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。
复合式悬架计算与设计
复合式悬架计算与设计悬架系统是车辆运行中必不可少的组成部分之一，它主要用于支撑车辆重量、缓冲悬挂和减震，同时保证车辆行驶平稳。
因此，如何正确计算和设计复合式悬架系统是非常关键的。
复合式悬架系统一般由减振器、弹簧、支架组成。
其中，弹簧用于支撑车辆的重量，减振器用于减小车辆震动。
支架既可以是刚性的材料，也可以是弯曲杆，带有减振功能。
首先，我们需要计算所需的弹簧刚度。
弹簧刚度的大小取决于车辆的重量和悬架系统的性质。
一般来说，需要考虑弹簧的自由长度和金属线材特性等因素。
此外，还需要考虑阻尼器和支架的质量和材料，以确定最佳的弹簧刚度。
其次，我们需要计算所需的减振器阻尼系数。
减振器阻尼系数直接影响车辆震动的消除速度。
一般来说，减振器阻尼系数越大，车辆的减震效果越好，但对车辆操控性能的影响也越明显。
因此，需要综合考虑车辆的使用场景和减振器的质量和类型，确定最佳的阻尼系数。
最后，我们需要设计悬架系统的支架。
支架材料的选择和设计对车辆的悬挂性能和使用寿命等方面都有着非常重要的影响。
一般来说，支架应该具有足够的刚度和强度，以确保车辆的稳定性和安全性。
同时，支架的结构也需要充分考虑车辆减震的特点，以确保其完整性和耐用性。
总之，正确的计算与设计复合式悬架系统对车辆的性能和安全起着至关重要的作用。
通过合理的悬挂系统设计和细致的计算分析，可以确保车辆能够在各种路况下行驶平稳，同时承载重量和减震效果能力也能得到稳定的提升。
除了上述的弹簧、减振器和支架之外，复合式悬架系统的设计还需要考虑其他因素，如悬挂系统的结构形式、车轮和轮胎的尺寸和性能等等。
对于悬挂系统的结构形式，有主动式和被动式两种。
主动式悬挂系统通过电子和液压等装置主动调节车轮的压力，从而使车辆在行驶过程中保持稳定和平顺。
被动式悬挂系统则是被动地反应路面的不平整，通过弹簧和减振器进行缓冲震动，这种悬挂系统的结构更加简单，生产成本更低。
除了悬挂系统本身的设计外，车轮和轮胎的尺寸和性能对悬挂系统的性能和安全也有着很大的影响。
空气悬挂的承载力计算公式
空气悬挂的承载力计算公式空气悬挂是一种利用气体的压力来支撑物体的悬挂系统。
在很多工程和科学领域，我们需要计算空气悬挂的承载力，以确保悬挂系统的稳定性和安全性。
本文将介绍空气悬挂的承载力计算公式，并探讨其在实际工程中的应用。
首先，我们需要了解空气悬挂的基本原理。
空气悬挂的承载力取决于气体的压力和悬挂系统的设计。
当气体被压缩到一个封闭的容器中时，它会产生一个向外的压力，这个压力可以用来支撑物体。
在空气悬挂系统中，通常会使用气缸或气囊来容纳气体，并通过调节气体的压力来控制悬挂系统的承载力。
空气悬挂的承载力可以通过以下公式来计算：F = P A。
其中，F表示承载力，P表示气体的压力，A表示悬挂系统的有效面积。
这个公式表明，承载力与气体的压力成正比，与悬挂系统的有效面积成正比。
这也意味着，通过增加气体的压力或者增大悬挂系统的有效面积，可以增加空气悬挂的承载力。
在实际工程中，我们需要根据具体的情况来确定气体的压力和悬挂系统的有效面积。
气体的压力可以通过气缸或气囊的设计参数来确定，通常可以通过压力表或传感器来监测。
悬挂系统的有效面积则取决于悬挂系统的结构和设计，可以通过实际测量或者计算来确定。
除了计算承载力，我们还需要考虑空气悬挂系统的稳定性和安全性。
在设计和使用空气悬挂系统时，需要考虑气体的泄漏和压力的变化对承载力的影响，以及悬挂系统的结构和材料对承载力的限制。
此外，还需要考虑悬挂系统在不同工况下的承载能力，以确保系统的稳定性和安全性。
在汽车、铁路、航空航天等领域，空气悬挂系统被广泛应用。
在汽车领域，空气悬挂系统可以提高车辆的悬挂性能和舒适性，同时也可以根据不同的路况和载荷来调节车辆的高度和承载力。
在铁路和航空航天领域，空气悬挂系统可以减轻车辆或飞行器的重量，提高运输效率和安全性。
总之，空气悬挂的承载力计算公式可以帮助我们理解空气悬挂系统的工作原理和设计要点。
在实际工程中，我们可以根据这个公式来确定空气悬挂系统的承载能力，并根据具体情况来优化设计和应用。
悬架的设计计算
最长 491mm，最短 310mm
图 19 前减振器极限尺寸
b）前悬架在上极限位置时，前减振器的长度为 344.5mm，如图 20 所示,大 于减振器极限最短尺寸，故减振器推杆不会顶死。
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长度 344.5mm
图 20 上极限位置前减振器长度
5.2 后减振器校核
图 22 上极限位置后减振器长度
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）
为:
后
cos2 4mni 2
0.18
1. 前后悬架螺旋弹簧长度校核
悬架在运动过程中，必须验证螺旋弹簧在上下极限位置的长度是否满足使 用要求，弹簧长度应该满足以下要求： 1、上极限位置时螺旋弹簧应该不能并圈。 2、下极限位置时螺旋弹簧长度应该小于弹簧自由长度，以防止弹簧脱落 根据 CAE 分析的悬架跳动结果可以确定螺旋弹簧的长度，见表 1：
尼比
0
0
500
1000
1500
速度 V(mm/s)
前减震器 后减震器
压缩行程 复原行程 平均 压缩行程 复原行程 平均
679.8 1250.5 965.2 444.8 718 581
1297.3 2386.5 1841.9 848.9 1370 1109.6
0.54 0.620
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镖 1 螺旋弹簧长度列表 悬架 下极限长度(mm) 半载长度(mm) 上极限长度(mm) 并圈长度(mm) 自由长度(mm)
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前悬架
261
157
106
70
365
后悬架
286
192
复合式空气悬架性能研究及其钢板弹簧分析计算
关键词：空气悬架；变截面钢板弹簧；动力学仿真；有限元分析；疲劳 寿命分析
II
复合式空气悬架性能研究及其钢板弹簧分析计算
Abstract
A i r s u s p e ns i o n s y s t e m t a k e s t h e a i r s p r i n g a s t h e e l a s t i c p a r t ; a c h i e v e t h e e l a s t i c i t y f u n c t i o n b a s e d o n t h e c o m p r es s i o n r e a l i z a t i o n o f a i r s p r i n g . N o m a t t e r t h e f u l l l o a d o r t he i dl i n g , t h e p r e s s u r e i n t h e a i r s u s p e n s i o n c a n b e a c c o m m o da t e d a u t o m a t i c a l l y a l o n g w i t h t h e c h a n g e o f l oa d a n d t h e p a t h condition to keep the height of the body changeless. Using the air s u s p e n s i o n c a n g r e a t l y i mp r o v e t h e c o m f o r t a b l e n e s s o f r i d e s . A l o n g w i t h t h e i mp r o v i n g c o m f o r t r e q u e s t , t he a ir s u s p e n s i o n i s s u b s t i t u t i n g t h e t r a d i t i o n a l l e a f s p r i n g a n d h e l i c a l s p r in g s u s p e n s i o n g r a d u a l l y b e c a u s e o f i t s u n i q u e p e r f o r m a n c e a n d t h e c o m p a t i b i l i t y. T hi s p a p e r c a r r i e s o n t h e c o mp u t a t i o n a n d r e s e a r c h t o a n e w t y p e o f c o mp o u n d a i r s u s p e n s i o n . A s t i ff n e s s t h e o r y a n a l y s i s o f t h e n e w t y p e o f l e a f s p r i n g w h i c h u s e d i n t h e c o m p o u n d a i r s u s p e n s i o n i s c a r r i e d o u t ; a g e n e r al s t i ff n e s s f o r mu l a i s c a l c u l a t e d . A n d t h e s t i ff n e s s f o r mu l a i s c a l c u l a t e d w i t h t he f i n i t e e l e m e n t m e t h o d , i t s fe a s i b i l i t y i s c on f i r me d . T h e p a p e r p r o v i d e d a u s e f u l t he or e t i c a l f o r mu l a f o r t h e d e s i g n o f t h i s t y p e o f l e a f s p r i n g a n d t h e a i r s u s p e n s i o n . The structural design of air suspension is carried on in the automobile d e s i g n t h e o r y ; t h e m a i n p ar t s o f t h e a i r s u s p e n s i o n a r e d e s i g n e d o r s e l e c t e d . Th e p a p e r t a k e s A D AM S, t h e s o ft wa r e o f d y n a m i c a l s i m u l a t i o n t o f o u n d t h e s u s p e n s i o n m o d e l , a n d c a r r i e s o u t t h e d y n a mi c a l s i mu l a t i o n . S e v e r a l characteristic curves of the air suspension are gained to supervise the design. Th e FE A o f t h e 3 D mo d e l o f l e a f s p r i n g i s c a r r i e d o u t i n t he u s e o f t h e F E A s o ft w a r e w h i c h c a l l e d A N S Y S . T h e a n a l y s i s g a i n s t h e s t r e s s a n d s t r a i n o f l e a f s p r i n g u n d e r t h e m a x i m a l l oa d , a nd c o n fi r ms t he s t i ff ne s s o f t he l e a f s p r i n g . T he s t i ff ne s s c ha r a c t e r i s t i c t e s t i n t he g ui de o f G B i s s i mu l a t e d t o g a i n t h e s t i ff n e s s c h a r a c t e r i s t i c o f l e a f s p r i n g . T h e p a p e r u s e d M S C . FAT I G U E , t h e f a t i g u e l i f e s o ft w a r e , t o s i m u l a t e t h e fa t i g u e l i f e t e s t o f t h e l e a f s p r i n g i n t h e S - N m e t h o d . T h e f a t i g u e l i f e o f t h e l e a f s p r i n g i s g a i n e d a n d t h e f a t i g u e s t r e n g t h i s c o n f i r me d . K e y w o r d s : a i r s u s p e n s i o n ; l e a f s pr i ng ; FE A; d y n a m i c ; f a t i g u e l i f e a na l y s i s
复合式悬架计算与设计
并对所 设计 的钢板 弹簧 进行设计 验算 、有 限元分 析
及 模 态 分 析
２ 复合 式 悬 Байду номын сангаас 的 整 体 刚 度 分 析
复 合 式 悬 架 钢 板 弹 簧 采 用 了 特 殊 的 ｚ字 型 形
Ｚ ａ ａｇｎ ， ｈｎＤ ｏ ｏｇ ｈ ｏ ｉａｇ Ｃ ｅ ａｊ ｎ Ｌ ｉ
（ ｎｖ ｒｉ ｆ ｈ ｎ ｈ ｉ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｕ ｉｅｓｔ ｏ ａ ｇ ａ ｒＳ ｉｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ） ｙ Ｓ ｆ
【 ｓｒｃ］ ｉ ｐｐ ｒｓｆ ｅｓ ｎｌｓ ｄ ｅｃｍ ｏｎ ｉｓｓｅ ｓ ｎｗ ｉｈｉ ｅｕｐ ｅ ｉ ｅ ｐ ＡｂｔａｔＩ ｔ ｓ ａｅ，ｔｆ ｓ ａ ｉ ｉｍａｅｔ ｔ ｏ ｐ ｕ ｄａ ｕｐｎｉ ｈｃ ｑ ｉｐｄｗｔ ｎｗ ｔ ｅ ｎｈ ｉｎ ａ ｙ ｓ ｓ ｏｈ ｒ ｏ ｓ ｈ ｙ
ｔ ｅ ｌｔ ｃ ｉ ｉ ｉｇ ｏ ｈ ｅ ｅ ｆ ｓ ｒｎ ｎ ａ ｒ ｎ ｉ ｓ ｄ ｆｒ ｆ ｉ ｌ ｍｅ ｔａ ａ ｙ ｉ， ｗｈ ｃ ｅｉ ｅ ｔ ｓ ｎ ｔ ｉ ｈ ａｔ ｅ ｄ ｖｄ ｎ ｆｔ ｅ ｎ ｗ ｌａ ｐ ｉ ｇ ａ ｄ Ｐ ｔａ ｓｕ ｅ ｏ ｎ ｔ ｅｅ ｎ ｎ ｌ ｓｓ ｉ ｉ ｅ ｉｈ ｄ ｆ ｓ ｓ ｅ ｓａ ｄ ｓｒ ｎ ｎ ｒ ａ
主题词 ： 空气 悬架
8-3感载阀控制的复合式空气悬架三轴汽车轴荷计算
感载阀控制的复合式空气悬架三轴汽车轴荷计算东风汽车工程研究院陈耀明2008年6月30日感载阀控制的复合式空气悬架三轴汽车轴荷计算本文分析的对象是第二轴采用半椭圆钢板弹簧和空气弹簧复合的空气悬架，其中空气弹簧的气压，也就是载荷由感载阀控制，而感载阀安装在第一轴，借助第一轴悬架的变形（静挠度）即其载荷来控制。
也可以说，第二轴和第一轴悬架之间存在一定的关联作用。
第一轴和第三轴均采用普通的钢板弹簧悬架。
以下分两大部分，一是静态轴荷的计算，二是最强制动时轴荷转移的计算。
1、静态轴荷各悬架无载时的相关位置如图1之A所示，承受簧载质量Gs而变形之后的位置如图1之B所示，基准线从1-1移到2-2。
定义各符号意义如下：Gs簧载总质量L簧载质量重心到第一轴的水平距离f簧载质量重心的垂直位移C、2C、3C第一、二、三轴悬架刚度（单边）1f、2f、3f第一、二、三轴悬架静挠度（变形）1L、3L第二、三轴到第一轴的水平距离2S、2S、3S第一、二、三轴悬架无载时弹簧到安装基准线的1垂直距离（亦可理解为无载时各轴车轮到与基准线平行的地面接触点的垂距，即空程）1R 、2R 、3R 第一、二、三轴在支承面上对簧载质量的反作用力（双边）根据平衡条件：0=∑Y ，Gs R R R =++321 ------------------------（1）01=∑M ，03322L Gs L R L R ⋅=⋅+⋅ ------------------------（2）根据变形一致原理，即各轴悬架变形按比例分配：2311221133)()()()(L L S f S f S f S f =+-++-+ ------------------------（3）由于感载阀安装在第一轴，其输出气压由第一轴悬架的静挠度（变形）控制。
因感载阀的输出气压与摆杆角度呈现线性关系，故设定：10f m p p ⋅+= ------------------------（4）式中 p 感载阀输出气压0p 第一轴悬架静挠度01=f 时感载阀的输出气压 m 第一轴单位静挠度所对应的感载阀输出气压 在变形不大的条件下，可认为空气弹簧的承压面积和有效面积变化率均不变，则：S p R A ⋅=2 ------------------------（5）式中 A R 空气弹簧承受的垂直负荷（双边） S 空气弹簧承压面积（单边） 将式（4）代入式（5），得：)(210f m p S R A ⋅+⋅= ------------------------（6）式中之S 、0p 、m 均为常数，且为已知。
复合式空气悬架设计计算书
b1
75
S1
112
根据安装尺寸确定 根据安装尺寸确定
⑶ 无效长度系数
K
0.2
根据安装尺寸确定
⑷ 板簧自由状态下的伸直长度(初步)
l1
1450
⑸ 板簧夹紧状态下的伸直长度(初步)
lS1
① 满载状态下的基线长度
lj1
② 满载夹紧弧高(初步)(记入卷耳半径)
HP1
4.1.4 若钢板弹簧采用截面为梯形形状的变截面弹簧
第2页/共26页
2007年12月
一 产品开发设计来源
装配该空气悬架的车辆行驶在山区路面，在保证良好舒适性的同时，更需要较好的行驶稳定性和抗侧 倾能力，同时还要达到JT/T325-2006《营运客车类型划分及等级评定》对中型高一级客车所配悬架载荷分 配的要求。
二 结构特点
××××××前后空气悬架系统为复合式空气弹簧悬架,即空气弹簧与钢板弹簧混合在同一悬架系统 中,其中钢板弹簧为传统式钢板弹簧结构,其主要起到传力导向的作用,但也作为弹性元件承受部分垂直负荷 。本前后空气悬架采用空气弹簧直接布置在半椭圆钢板弹簧上方的结构设计，前后悬架均装有液力筒式减 振器，前悬架装有横向稳定杆。在结构设计上，尽可能的保证该空气弹簧悬架与原钢板弹簧悬架的互换性 。
根部惯性矩
I3
47900.80
夹紧状态下的刚度
Kcant(夹紧)
11.38
C 以上计算公式已经考虑到板簧扎制后两边自然形成的圆角,所以不需要对方法二的计算结果进行修正。
自由状态下的刚度 夹紧状态下的刚度
Kcant(自由) Kcant(夹紧)
11.02 11.38
结论:
综上得出钢板弹簧的刚度
序号 1
悬架系统设计计算书
悬架系统设计计算悬架系统设计的输入条件1、悬架刚度、偏频和静挠度的计算1.1、前悬架刚度、偏频和静挠度的计算1、前悬架的刚度计算满载偏频前悬满载簧载质量前悬架的刚度n m K （N/mm）1.466.165 5.119695412、前悬架的偏频计算空载半载n Hz 1.643696318 1.4163481793、前悬架静挠度的计算空载半载前悬架垂向变形量（mm）91.88046599123.7446116 1.2、后悬架刚度、偏频和静挠度的计算1、后悬架的刚度计算满载偏频后悬满载簧载质量后悬架的刚度 N/mm1.564.835 5.7590621992、后悬架的偏频计算项目空载半载n Hz 2.102514762 1.7020831043、后悬架静挠度的计算空载半载前悬架垂向变形量（mm）56.1549760885.68500616 2、弹簧刚度计算2.1、前悬架弹簧刚度计算b n l 255.7255.73803.9弹簧与下摆臂垂线的夹角(空间)a 、 rad 13.20.230383457弹簧的刚度 N/mm5.7319910045.731991004考虑在悬架系统中衬套的刚度约为悬架刚度的15%～30％；共有衬套2个； 这里取值为15%所以前弹簧的刚度Csf N/mm4.8721923534.872192353前悬架弹簧钢丝直径计算根据刘惟信主编的《汽车设计》P489，弹簧的刚度计算公式：——弹簧材料的剪切弹性模量，这里由于弹簧的材料为合金弹簧钢丝，所以，取为80000 MPa ； ——弹簧工作圈数，初取6.0圈；——弹簧中径，初取130mm ； ——弹簧钢丝直径，mm 。
由公式（5）可以得的计算公式如下吉大仿真 前弹簧的刚度 N/mm 800006iD Gd C m s ∙=348G G i m D d 438GC D i d sm ∙∙∙=d Gi1308.952131093弹簧钢丝直径为：10.mm2.2、后悬架弹簧刚度计算bn l327.2350.5350.5弹簧与与下摆臂垂线的夹角(空间)a rad 1.60.027925268弹簧的刚度 N/mm6.6098573946.609857394考虑在悬架系统中衬套的刚度约为悬架刚度的15%～30％； 这里取值为15%所以后弹簧的刚度Csr N/mm4.9573930464.957393046后悬架弹簧钢丝直径计算同样根据下面的公式吉大仿真 后弹簧的刚度 N/mm 80000m D dd G438GC D i d s m∙∙∙=61107.932236692弹簧钢丝直径为：8.0mm3、侧倾计算3.1、整车侧倾角刚度侧倾刚度是指在侧倾角不大的饿情况下，车身倾斜单位角度所必需的力矩，根据汽车工程手册P79加速度为0.5g 时，车身的侧向角为2.5o 来计算悬架的刚度。
13复合式空气悬架中板簧气簧的弹性作用(供讨论)
复合式空气悬架中板簧气簧的弹性作用（供讨论）1．定义：（1）弹簧静负荷折算到车轴位置，与悬架总负荷之比β。
（2）弹簧静挠度折算到车轴位置，与悬架静挠度之比γ。
2．计算公式：1）简单并联――板簧、气簧均重合作用在车轴上，无杠杆比。
刚度：C=C1+C2，其中C1为板簧刚度、C2为气簧刚度。
负荷：P=P1+P2，其中P1为板簧负荷、P2为气簧负荷。
静挠度：板簧：f1=f10= P1/C1，（有高度阀时此值不变）。
气簧：f2=P2/C2∵P1/C1+P2/C2≠(P1+P2)/(C1+C2)=P/C∴f1+ f2≠f，弹性作用γ1+γ2≠1，其中γ1= f1/ f ，γ2= f2/ f 。
（1）按负荷比计算：β1= P1/P= (C1 f10)/P=(C1 f10)/ (P1+P2) ，β2= P2/P=1-β1=1-(C1 f10)/P=(P- C1 f10)/P ，β1+β2=1 。
（2）按静挠度比计算：板簧静挠度：f1=f10= P1/C1 （不变）气簧静挠度：f2=P2/C2 （随负荷而变）复合后：f＝P/C＝(P1+P2)/(C1+C2)静挠度比：γ1= f1/ f ＝(P1/C1) [(C1+C2)/ (P1+P2)]=(1+ C2/ C1)/(1+ P2/ P1) ;γ2= f2/ f ＝(P2/C2) [(C1+C2)/ (P1+P2)]= (P2/ P1) [(1+ C1/ C2)/(1+ P2/ P1) ] ;γ1+γ2=[1+ C2/ C1+ P2/ P1+( P2/ P1) (C1/ C2)]/(1+ P2/ P1)=[(1+ P2/ P1)+ C2/ C1+( P2/ P1) (C1/ C2)]/(1+ P2/ P1) ∵C2/ C1 、P2/ P1 、C1/ C2均为正数，∴γ1+γ2>1 。
2）在车轴两侧板、气簧并联，有杠杆比。
基本式：刚度C=[(1+λ)2/(1+Kλ2)]×C2=[(1+λ)2K/(1+Kλ2)]×C1=[(1+λ)2/(1/K+λ2)]×C1负荷 P= P1+P2 ，P2=P/(1+λ) , P1=[λ/(1+λ)] ×P （1）按负荷比计算:β1= P1/ P=λ/(1+λ) ,β2= P2/ P=1/(1+λ) , β1+β2=1（2）按折算静挠度比计算:气簧静挠度 f2= P2/ C2 , 折算到车轴f2=[1/(1+λ)] ×f2 ;悬架静挠度 f＝P/C 。
空气悬架的设计计算方法
空气悬架的设计计算方法
石大全
【期刊名称】《客车技术与研究》
【年(卷),期】1989(000)001
【总页数】10页(P19-27,70)
【作者】石大全
【作者单位】交通部重庆公路科学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】U463.334.2
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空气悬架设计计算说明书
大客车前空气悬架设计计算说明书毕业设计(论文)开题报告完成；2．设计的目的及意义至少800字，基本内容和技术方案至少400字；3．指导教师意见应从选题的理论或实际价值出发，阐述学生利用的知识、原理、建立的模型正确与否、学生的论证充分否、学生能否完成课题，达到预期的目标。
郑重声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
本人签名：日期：目录摘要 (1)Abstract (2)1绪论 (3)1.1悬架的概述 (3)1.2悬架的分类 (4)1.3悬架技术的研究现状及发展趋势 (5)2空气悬架结构 (7)2.1空气悬架结构简介 (7)2.2 空气悬架系统的工作原理8 ··························3 空气悬架系统结构方案设计 (10)3.1空气弹簧悬架与机械弹簧悬架比较 (10)3.2空气弹簧的种类及布置问题 (10)3.3高度控制阀 (11)3.4反弹限位 (13)3.5减振器 (13)3.6导向机构的选择及布置............................................................... . (14)4 悬架主要参数的确定 (16)4.1 大客车的结构参数 (16)4.2 悬架静挠度 (18)4.3 悬架动挠度 (18)4.4 悬架弹性特性 (19)5 弹性元件的设计 (20)5.1 空气弹簧力学性能 (21)5.2 高度控制阀 (22)6 悬架导向机构的设计 (24)6.1 悬架导向机构的概述及强度受力计算 (24)6.2 横向稳定杆的选择 (26)6.3 稳定杆的横向载荷及强度 (26)6.4 悬架及整车的刚度 (27)7 减振器机构类型及主要参数的选择计算 (30)7.1 减震器分类 (30)7.2减震器的选定及阻尼力的计算 (32)总结 (34)参考文献 (35)致谢 (36)摘要本设计书首先收集了悬架的一些知识，在此基础上提出了空气悬架优缺点。
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P1d
'
L6
'
WO
∑ σ r ' =
M1X 2L6
+ 0.5 * P1d ' X W (x)
④ 沿片长的纵扭应力
σr'
123.92
㈥ 前簧卷耳应力
利用上文中求得的纵向力，还应进一步校核卷耳的强度，卷耳的应力由弯曲应力和拉压应力合成，即
主片卷耳处受拉面的断系数
W1
主片断面积
A1
卷耳应力
σ1d
㈦ 前簧纵扭角和纵扭干涉量的分析
A a3 a4 a6 Kcant(自由)
0.02 104.17 2635.51 912.92 11.50
B 夹紧状态下的刚度 系数1 系数2 系数3 系数4 夹紧状态下的刚度
A a3 a4 a6 Kcant(夹紧)
0.02 104.17 2635.51 796.99 11.88
C 以上计算公式没有考虑到板簧扎制后两边自然形成的圆角,因此实际的钢板弹簧刚度要比以上计算的结果偏 小，所以要对以上结果进行修正,将以上计算得出的自由状态和夹紧状态的刚度值乘以修正系数。
b1
75
S1
112
根据安装尺寸确定 根据安装尺寸确定
⑶ 无效长度系数
K
0.2
根据安装尺寸确定
⑷ 板簧自由状态下的伸直长度(初步)
l1
1450
⑸ 板簧夹紧状态下的伸直长度(初步)
lS1
① 满载状态下的基线长度
lj1
② 满载夹紧弧高(初步)(记入卷耳半径)
HP1
4.1.4 若钢板弹簧采用截面为梯形形状的变截面弹簧
1427.6 1400 144
根据安装尺寸确定 根据安装尺寸确定
.4.1 初步确定的钢板弹簧根部和端部的参数及其具体形状,详见如下:
第4页/共26页 X
图一
2007年12月
㈠ 板簧参数(一) 钢板弹簧宽度
板簧半长(自由状态) 板簧半长(夹紧状态)
端部厚度 根部厚度
参数1
b1 L6 L6' T2=T1 T3=T4 L2
自由状态下的刚度 夹紧状态下的刚度
Kcant(自由) Kcant(夹紧)
10.92 11.28
第5页/共26页
2007年12月
⑵ 计算方法二 ① 公式
α = L3
L5
β = T2
T4
γ
=
α β
λ2
=
L4 L6
δ = 1+ λ .κ3 2
I3
=
bT43 12
−
0.01312T44
k
=
γ
3
−
1.5（ （11
③ 沿片长的最大静应力 ④ 沿片长的最大比应力
X1 t(x)1 ΣW(x)1 σ(x)1 σb(x)1
562.50 18.95 4309.05 46.67 0.67
L = L (2β −1) W01
=
bT42 6
−
0.02624T43
' 3
5
t(
x)1
=
(
X
−
L3 L5
)(T4 − L3
−
T2
)
+
T2
.1.1 气簧板簧的载荷分配
根据中国的交通行业标准，即JT/T325-2006《营运客车类型划分及等级评定》对中型高一级客车悬架 匹配的要求，对于钢板弹簧和空气弹簧复合的空气悬架结构，要求空气弹簧的承载要占到轴荷50%以上，同 时为了获得更好等频特性,空气弹簧的承载还要再大些。
⑴ 空气弹簧所占载荷百分比 ⑵ 空气弹簧满载分配载荷（单边） ⑶ 钢板弹簧满载分配载荷（单边） ⑷ 空气弹簧空载分配载荷（单边） ⑸ 钢板弹簧空载分配载荷（单边） .1.2 前悬架偏频的选择
− −
α）3 β）3 [2Ln
β
+
4（1（−1β−）(α1）− γ）−（1
− γ）（2 1− β （1 − α）2
2） ] −1
K cant
=
6EI 3
δL6 3
备注：上式中的L6根据需要来确定，若计算自由状态下的刚度上式为L6，若计算夹紧状态下的刚度为L6’。 ② 计算结果
A 自由状态下的刚度计算
前悬架满载偏频(Hz) .1.3 前悬架刚度的选择
n1
1.9
根据以上选择的前悬架偏频和载荷分配,初步确定前悬架的总刚度。
㈠ 刚度分配
⑴ 满载静挠度(mm) ⑵ 悬架满载静刚度（kgf/mm) ⑶ 钢板弹簧满载静刚度（kgf/mm)
fc1 K1 Kcant1
69.25 20.6492 10.3246
换算
路面附着系数
μ
0.70
T1 = φG1d T2 = 0.8φG2d G1d L = Thg + G(L − a)
G = G1d + G2d T = T1 + T2 G2d L + Thg = Ga
G1d
=
0.8μG + LG1 / hg L / hg − 0.2μ
A 前轮载荷
G1d
B 前桥单边簧上动负荷
极限动行程 ⑶ 根部极限应力
根部沿片长的极限应力
fd1 σd1 σd(x)1
87 64.12 58.63
㈤ 最强制动时的应力校核 ⑴ 板簧根部纵扭应力 ① 车辆行驶状态下的受力分析（忽略车轮转动惯量、空气阻力、滚动阻力的影响）
第7页/共26页
2007年12月
图二,车辆制动 状态受力分析
② 按汽车满载,路面附着系数为0.7,后轮拖印,前轮达到最强压印的工况进行核算.
507
1844 1700
1010 1010
6.515 4.33
第3页/共26页
2007年12月
四 悬架的设计 4.1 前悬架的设计
该悬架的设计要点：
A.核算并保证板簧的纵扭强度，对于前悬架，主要核算在最强制动时的纵扭强度，同时核算纵扭角，保证 气簧上下座的相对转角在允许值内。
B.板簧的刚度尽可能选择的低些，使气簧刚度占总刚度的比例较大，以获得较好的等频特性，最简单的方 法是在保证纵扭强度所需要的根部总断面系数的条件下，选择较长的板簧。 C.合理选择板簧气簧的载荷分配，一般要求气簧占有的比例较大些。 D.气簧刚度的选择，因悬架偏频匹配的需要必须选择较小刚度的气簧。
1754.66 887.50 25.78
⑴ 前簧纵扭角
γ
0.11 弧度 = 6.32 度
⑵ 纵扭干涉量
6.93 cm 202.36 N/mm 101.18 N/mm
因钢板弹簧和空气弹簧属于并联结构，则空气弹簧的刚度为
⑷ 空气弹簧的静刚度（kgf/mm) ⑸ 空气弹簧安装高度
Ka1
10.3246
H01
177.8
576.94 lbs/in
㈡ 钢板弹簧设计
根据安装尺寸确定
⑴ 钢板弹簧宽度 ⑵ 前桥U型螺栓中心距离
二 结构特点
××××××前后空气悬架系统为复合式空气弹簧悬架,即空气弹簧与钢板弹簧混合在同一悬架系统 中,其中钢板弹簧为传统式钢板弹簧结构,其主要起到传力导向的作用,但也作为弹性元件承受部分垂直负荷 。本前后空气悬架采用空气弹簧直接布置在半椭圆钢板弹簧上方的结构设计，前后悬架均装有液力筒式减 振器，前悬架装有横向稳定杆。在结构设计上，尽可能的保证该空气弹簧悬架与原钢板弹簧悬架的互换性 。
75 725 713.8 12 20
0
参数2 参数3 中心平直等厚长度 弹性模数 卷耳孔半径 卷耳孔中性层到上表面距离
L3 L4=L5 L6-L5
E r a
150 625 100 21000 19
6
㈡ 刚度的计算 ⑴ 计算方法一 ① 公式
а3
=
4( L33 − L23 ) bT13
а6
=
（ 4 L63 − L53） bT43
系数1
α
0.24
系数2
β
0.60
系数3
λ2
0.86
系数4
γ
0.40
系数5
κ
0.68
系数6
δ
1.44
根部惯性矩 自由状态下的刚度
I3 Kcant(自由)
47900.80 11.02
B 夹紧状态下的刚度计算
系数1
α
0.24
系数2
β
0.60
系数3
λ2
0.88
系数4
γ
0.40
系数5
κ
0.68
系数6
δ
1.46
根部惯性矩
I3
47900.80
夹紧状态下的刚度
Kcant(夹紧)
11.38
C 以上计算公式已经考虑到板簧扎制后两边自然形成的圆角,所以不需要对方法二的计算结果进行修正。
自由状态下的刚度 夹紧状态下的刚度
Kcant(自Байду номын сангаас) Kcant(夹紧)
11.02 11.38
结论:
综上得出钢板弹簧的刚度
序号 1
2
W01
4790.08
I01
47900.8
σ01
51.0367
σb1
0.73696995
⑵ 沿片长的最大静应力和比应力
① 假设弹簧端部等厚处与理想抛物线相切时，端部等厚长度
L3‘
125
实际端部等厚长度 ∵
L3
150
L3
≥
L3‘
② 沿片长的最大应力位置的判断
假设最大应力位置距离端点距离为X,则
则,该处的片厚为:
三 底盘有关设计参数
本设计计算书中未注质量单位为kg,力的单位为kgf,长度单位为mm. 3.1 质量参数（kg)