商用汽車空氣懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范.doc

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ICS XXXXXXX X XX 中 華 人 民 共 和 國 國 家 標(biāo) 準(zhǔn) GB/T XXXXX-XXXX 商用汽車空氣懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 Design Criteria of Air Suspension System for Commercial Vehicle XXXX-XX-XX 發(fā)布 XXXX-XX-XX 實(shí)施 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局 中 國 國 家 標(biāo) 準(zhǔn) 化 管 理 委 員 會 發(fā) 布 GB/T XXXXX-XXXX 目 次 前言 Ⅱ 1 目的與適用范圍 1 2 規(guī)范性引用文件 1 3 采用空氣懸架的目的 1 4 對空氣懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求 1 5 空氣懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)與整車總體設(shè)計(jì)的關(guān)系 2 6 主要結(jié)構(gòu)件選型及布置 3 附錄 A (規(guī)范性附錄) 空氣彈簧剛度和固有頻率的理論計(jì)算公式 10 附錄 B (規(guī)范性附錄) 空氣彈簧彈性特性曲線及剛度、固有頻率 12 附錄 C (規(guī)范性附錄) 減振器額定阻力的計(jì)算 15 附錄 D (規(guī)范性附錄) 汽車側(cè)傾角和抗側(cè)傾能力計(jì)算 17 附錄 E (規(guī)范性附錄) 汽車縱傾角和抗縱傾能力計(jì)算 23 I GB/T XXXXX-XXXX 前 言 本標(biāo)準(zhǔn)是我國第一個(gè)涉及商用汽車空氣懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范化的國家標(biāo)準(zhǔn)，目的是為了使產(chǎn)品設(shè) 計(jì)人員了解空氣懸架的基本概念、站在整車的高度了解空氣懸架的要求，提供并規(guī)范實(shí)用的空氣懸 架系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，促進(jìn)空氣懸架系統(tǒng)在汽車行業(yè)的應(yīng)用。 本標(biāo)準(zhǔn)由國家發(fā)展和改革委員會提出。 本標(biāo)準(zhǔn)由國家發(fā)展和改革委員會提出。 本標(biāo)準(zhǔn)由全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。 本標(biāo)準(zhǔn)起草單位： II GB/T XXXXX-XXXX 商用汽車空氣懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 1 目的與適用范圍 為了使設(shè)計(jì)人員了解空氣懸架的基本概念、空氣懸架在整車設(shè)計(jì)中的地位、與整車及其它系統(tǒng)的相 關(guān)性，并提供實(shí)用的設(shè)計(jì)方法，特制定本規(guī)范。 本規(guī)范適用于所有商用汽車的空氣懸架系統(tǒng)，是對產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)的支持性文件，僅涉及到設(shè)計(jì)、 開發(fā)流程中前期的方案設(shè)計(jì)階段的內(nèi)容。 ２ 規(guī)范性引用文件 下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注明日期的引用文件，其隨后所有 的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研 究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。 GB/T GB/T GB/T 商用汽車空氣懸架術(shù)語 商用汽車懸架用空氣彈簧 商用汽車懸架用橡膠鉸接頭 QC/T 474 客車平順性評價(jià)指標(biāo)及限值 QC/T 491 汽車筒式減振器尺寸系列及技術(shù)條件 QC/T 545 汽車筒式減振器臺架試驗(yàn)方法 GB/T 4783 汽車懸掛系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比測定方法 GB/T 4970 汽車平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法 GB/T 7031 車輛振動輸入 路面平度表示方法 ３ 采用空氣懸架的目的 采用空氣懸架的主要目的是改善汽車的行駛平順性和減小車輪對地面的動載、延長車輛零部件的使 用壽命。 3.1 影響行駛平順性的主要系統(tǒng)是懸架、輪胎、座椅等，其中懸架系統(tǒng)是關(guān)鍵。平順性決定乘員的舒 適性和貨物的完好率。 3.2 影響車輪對地面動載系數(shù)的主要參數(shù)是懸架剛度與阻尼、輪胎剛度、簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量的比 值。動載系數(shù)決定了輪胎與地面的附著能力從而影響操縱穩(wěn)定性，同時(shí)對路面的破壞程度和零部件的使 用壽命有顯著的影響。 4 對空氣懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求 4.1 空氣懸架應(yīng)達(dá)到較高的平順性指標(biāo) 客車空氣懸架的平順性指標(biāo)必須達(dá)到 QC/T 474 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值。而該指標(biāo)是根據(jù) GB/T 4970 標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定的方法及 GB/T 7031 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的路面條件進(jìn)行試驗(yàn)的。為達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)限值，推薦選擇下述設(shè)計(jì)參 數(shù)： 4.1.1 空氣懸架系統(tǒng)自然振動固有頻率——偏頻 現(xiàn)階段選擇 1.2～1.4 Hz（72～85 cpm），路面平度進(jìn)一步改善之后，高檔次客車選擇 1.0～1.16 Hz （60～70 cpm）。 4.1.2 空氣懸架系統(tǒng)相對阻尼系數(shù)（或稱阻尼比，非周期系數(shù)） 選擇滿載狀態(tài)的相對阻尼系數(shù) 0.25～0.35（山區(qū)使用可加大到 0.5）作為平均值，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)或樣 本選擇減振器規(guī)格尺寸和額定復(fù)原阻力及額定壓縮阻力，參見 6.3.3 及附錄 C。 4.2 空氣懸架應(yīng)具有較低的輪荷動載系數(shù) 盡量選擇較低的偏頻和適度的相對阻尼系數(shù)，增大簧載和非簧載質(zhì)量比，就可以減小動載系數(shù)，這些與 平順性的改善是一致的。目前還沒有定量的設(shè)計(jì)方法和指標(biāo)，只需在設(shè)計(jì)中定性地考慮。 4.3 空氣懸架應(yīng)保證有足夠的抗側(cè)傾和抗縱傾能力 1 GB/T XXXXX-XXXX 4.3.1 抗側(cè)傾能力 一般按一定側(cè)向加速度或側(cè)向力作用下，車身或簧載質(zhì)量對地面的穩(wěn)態(tài)側(cè)傾角大小來衡量抗側(cè)傾能 力。也可以用其倒數(shù)，即，產(chǎn)生單位側(cè)傾角（弧度）所需要的側(cè)向加速度（以 g 為單位）或慣性力強(qiáng)度 （即單位簧載重量的慣性力，無量綱）來評價(jià)，后者稱為側(cè)傾阻抗或側(cè)傾穩(wěn)定性系數(shù)。 推薦在 0.4g 側(cè)向加速度作用下，客車的穩(wěn)態(tài)側(cè)傾角取 4～6，高速客車取下限，低速客車取上限。 相當(dāng)于側(cè)傾阻抗 3.8～5.7。多數(shù)非空氣懸架汽車側(cè)傾阻抗5。 4.3.2 抗縱傾能力 抗縱傾能力主要是抗制動點(diǎn)頭，同樣可以用一定制動減速度或慣性力作用下的縱傾角來衡量。也可 以用其倒數(shù)，即，產(chǎn)生單位縱傾角（弧度）所需要的縱向減速度（以 g 為單位）或慣性力強(qiáng)度（即單位 簧載重量的慣性力，無量綱）來評價(jià)，后者稱為縱傾阻抗或縱傾穩(wěn)定性系數(shù)。 推薦縱傾阻抗20，相當(dāng)于在制動減速度為 0.5g 作用下，縱傾角1.5。 4.4 空氣懸架設(shè)計(jì)中應(yīng)充分利用其特有優(yōu)點(diǎn) 4.4.1 較理想的彈性特性，包括： 4.4.1.1 空、滿載之間有較好的等頻性。 4.4.1.2 彈性特性呈反 S 形，增大動容量，防止懸架"擊穿"。 4.4.2 可達(dá)到較低的剛度，且不會引起空、滿載之間因靜撓度即車身高度變化太大而受到限制。 4.4.3 高度控制閥除了自動調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)位置的車身高度不變之外，還可用來調(diào)節(jié)車身抬高或下降（下跪）， 以提高通過性或方便乘客上、下車。對于載貨車或半掛車，可維持貨箱底板與裝卸貨平臺等高。 4.4.4 幾乎消除了全部摩擦阻尼，懸架系統(tǒng)全部由粘性阻尼消振，其效果是： 4.4.4.1 降低微幅振動的動剛度，改善高頻域的傳遞特性。 4.4.4.2 消除由于摩擦引起的懸架異響。 5 空氣懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)與整車總體設(shè)計(jì)的關(guān)系 5.1 整車總體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 整車總體設(shè)計(jì)的任務(wù)是給系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)提供依據(jù)，并為其后續(xù)的結(jié)構(gòu)工程化設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。包括進(jìn) 行合理的底盤系統(tǒng)及附件的布置、前后輪跳動空間的確定、轉(zhuǎn)向桿系的布置、初步結(jié)構(gòu)的確定、整車性 能匹配計(jì)算、系統(tǒng)運(yùn)動分析、主要結(jié)構(gòu)件有限元分析和制造工藝分析、系統(tǒng)動力學(xué)分析、系統(tǒng)成本初步 分析、繪制總體設(shè)計(jì)方案圖等。 5.2 空氣懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)與整車總體設(shè)計(jì)的相關(guān)性 傳動系統(tǒng) 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 產(chǎn)品"三化" 空氣懸架系統(tǒng) 輪胎 制動系統(tǒng) 車身結(jié)構(gòu) 車架結(jié)構(gòu) 車橋結(jié)構(gòu) 操縱穩(wěn)定性 行駛平順性 安全性 舒適性 圖 1 2 GB/T XXXXX-XXXX 6 主要結(jié)構(gòu)件選型及布置 在確定總體方案后，就應(yīng)該進(jìn)行結(jié)構(gòu)件的選型及布置。商用汽車空氣懸架的結(jié)構(gòu)件主要有：彈性元 件--氣簧組件、阻尼元件--減振器、導(dǎo)向元件--板簧導(dǎo)向臂及推力桿等、控制元件--高度控制閥或電控 系統(tǒng)（ECAS）、其他附件--穩(wěn)定桿及結(jié)構(gòu)連接件等。 6.1 彈性元件--氣簧組件，參見標(biāo)準(zhǔn) GB/T 6.1.1 氣簧承載能力 商用汽車懸架用空氣彈簧。 6.1.1.1 在氣簧內(nèi)壓 5～9.5 bar(氣源為 8 bar，氣簧內(nèi)壓 5～5.5 bar；氣源為 10 bar，氣簧內(nèi)壓 7～ 7.5 bar；氣源為 12 bar，氣簧內(nèi)壓 9～9.5 bar)時(shí)，氣簧載荷能力必須大于等于設(shè)計(jì)滿載狀態(tài)下的簧 載質(zhì)量。對公交車等超載情況較多的車型，氣簧內(nèi)壓要取下限；對旅游、客運(yùn)等超載情況不多的車型， 氣簧內(nèi)壓可取上限。 6.1.1.2 在氣簧允許最小內(nèi)壓時(shí)，氣簧載荷能力必須小于等于設(shè)計(jì)空載狀態(tài)下的簧載質(zhì)量。對半掛牽 引車，氣簧載荷能力必須小于等于牽引車單車狀態(tài)下的簧載質(zhì)量。對于客車，必須小于等于自行底盤狀 態(tài)下的簧載質(zhì)量。 6.1.2 氣簧工作行程及空間 6.1.2.1 氣簧許用行程：必須大于設(shè)計(jì)要求的最大行程（注意：要計(jì)算杠桿比和傾角的影響）。 6.1.2.2 氣簧在設(shè)計(jì)位置盡量避免活塞相對上蓋偏心，跳動過程中避免產(chǎn)生內(nèi)部干涉。 6.1.2.3 氣簧布置空間：比氣簧的最大半徑大 25 mm 以上，以防止異物刮傷。 6.1.3 左右氣簧跨距 在滿足布置空間要求的前提下，盡可能增大橫向中心距。 6.1.4 氣簧剛度及固有頻率 可以根據(jù)理論計(jì)算公式，更多的是利用供應(yīng)商提供的氣簧彈性特性曲線或表格，查到在設(shè)計(jì)高度和 設(shè)計(jì)氣壓條件下的氣簧剛度和/或頻率，并按照具體設(shè)計(jì)的杠桿比關(guān)系，求到空氣懸架系統(tǒng)的剛度和偏 頻（參見附錄 A、B）。 6.2 控制元件--高度閥數(shù)目和安裝 6.2.1 三閥：理論上講三點(diǎn)定一平面，所以采用三閥布置最合理。因?yàn)椴捎脝伍y的懸架，左、右空氣 彈簧氣路相通，其角剛度為零。一般車型采用前 1 后 2 布置方式，獨(dú)立懸架車型可采用前 2 后 1 布置方 式。兩個(gè)高度閥應(yīng)盡量布置在側(cè)傾角剛度大的懸架，以增大整車角剛度。 6.2.2 四閥：對于前懸架采用獨(dú)立懸架，后懸架采用 C 形梁大跨距氣簧，為了充分發(fā)揮其增大角剛度 的設(shè)計(jì)，可以前、后都采用兩個(gè)高度閥。對于 62 特大型客車，二、三橋單側(cè)氣簧連通，也是左、右 各布置一個(gè)高度閥；如果前懸架采用兩個(gè)高度閥，就成為四閥布置。但四閥布置屬超定位，只適宜用于 行駛在較好路面而且停放在平地上的大、中型客車。 6.2.3 五閥：對于特大型的 62 通道（鉸接）式客車，一般采用前 1 中 2 后 2 的布置，也有采用前 2 （獨(dú)立懸架）中 1 后 2 的布置。 6.2.4 二閥：前、后懸架各只裝一個(gè)閥，左、右氣簧連通，其角剛度為零。汽車的左、右支撐即角剛 度全靠穩(wěn)定桿和導(dǎo)向臂來實(shí)現(xiàn)。這種布置僅用于單縱臂空氣懸架系統(tǒng)，是比較罕見的設(shè)計(jì)。 6.2.5 高度控制閥的安裝：高度控制閥水平擺臂的臂長應(yīng)200 mm，臂端與柔性接頭相連，可上下調(diào) 節(jié)。如果整車的另一懸架為非空氣懸架，其高度會隨載荷變化，則空氣懸架高度閥的擺臂應(yīng)布置成與汽 車縱軸線垂直，以免高度受其影響。 6.2.6 空氣懸架與非空氣懸架混合的多軸汽車，如果超定位，就不宜采用高度控制閥，應(yīng)改用感載閥。 6.3 阻尼元件--減振器 6.3.1 減振器的作用 減振器是一種粘性阻尼元件，它能產(chǎn)生與運(yùn)動方向相反，與運(yùn)動速度成比例的阻力。 6.3.2 減振器的功能 減振器的阻力與運(yùn)動速度的比值稱為阻尼系數(shù)，在振動系統(tǒng)即懸架系統(tǒng)中它與簧載質(zhì)量、彈性元件 剛度等形成相對阻尼系數(shù)（又稱阻尼比或非周期系數(shù)），對系統(tǒng)的振動起重要影響。相對阻尼系數(shù)的功 能主要有兩方面： 6.3.2.1 對自然振動 當(dāng)懸架系統(tǒng)受到單一脈沖后，產(chǎn)生自然振動，減振器能使振幅衰減，而且系統(tǒng)的固有頻率略為降低。 相對阻尼系數(shù)越大，兩者的降幅越大。 3 GB/T XXXXX-XXXX 6.3.2.2 對強(qiáng)迫振動 汽車行駛中，懸架系統(tǒng)實(shí)際上處在隨機(jī)輸入的強(qiáng)迫振動工況，通常用頻率響應(yīng)（幅頻特性）來描述 這種工況。系統(tǒng)的相對阻尼系數(shù)增大，使共振區(qū)的加速度增益明顯減小，但非共振區(qū)的增益卻增大，反 之亦然。所以，減振器阻尼值對不同頻域振動的抑制作用是不同的，應(yīng)合理選擇。 6.3.3 減振器額定阻力和工作缸直徑的選擇方法 6.3.3.1 選定期望的相對阻尼系數(shù) a) 對于摩擦較大的彈性元件，如鋼板彈簧，取=0.1～0.2； b) 對于摩擦較小的彈性元件，如空氣彈簧，取=0.25～0.35； c) 行駛路面較好的取下限，反之取上限，山區(qū)使用可加大到 0.5。 6.3.3.2 按標(biāo)準(zhǔn) QC/T 545-1999 規(guī)定的臺架試驗(yàn)規(guī)范選定運(yùn)動速度 =0.52(m/s)。 6.3.3.3 確定懸架設(shè)計(jì)載荷，一般按滿載簧載質(zhì)量 m。 6.3.3.4 確定懸架剛度 C。 6.3.3.5 確定減振器安裝位置的杠桿比和安裝角。 6.3.3.6 將以上參數(shù)代入相關(guān)公式（見附錄 C），計(jì)算出復(fù)原與壓縮的平均阻力 Fm。 6.3.3.7 參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或供應(yīng)商樣本的復(fù)原、壓縮阻力比值 q，代入相關(guān)公式（見附錄 C），計(jì)算出復(fù) 原阻力和壓縮阻力。 6.3.3.8 參照標(biāo)準(zhǔn) QC/T 491-1999 或供應(yīng)商樣本，選定額定的復(fù)原阻力和壓縮阻力，以及對應(yīng)的減振 器工作缸直徑。 6.3.4 減振器行程和長度的確定 6.3.4.1 減振器最大壓縮（上跳）行程 對于空氣懸架，其上跳行程取決于空氣彈簧的壓縮行程，一般由氣簧內(nèi)的限位塊來限止。減振器的 最大壓縮行程也是由它決定。應(yīng)該注意的是，減振器的行程要計(jì)入杠桿比和安裝角的影響。對于非獨(dú)立 懸架，如果左、右減振器的跨距和限位塊的跨距不同，側(cè)傾時(shí)行程會被放大或縮小，要計(jì)入這個(gè)差異。 減振器的極限壓縮行程要比上述的計(jì)算最大行程多 5～10 mm，避免減振器活塞桿被頂彎。 6.3.4.2 減振器最大拉伸（下跳）行程 幾乎所有空氣懸架都借助減振器來達(dá)到下跳行程的限位，所以減振器的極限拉伸行程就是懸架的最 大下跳行程。這里也要計(jì)入杠桿比、安裝角以及跨距不同產(chǎn)生的放大或縮小的影響。減振器的極限拉伸 行程必須要小于折算后的空氣彈簧允許的最大拉伸量，以保證氣簧的安全性、不脫囊。 6.3.4.3 減振器的總行程和長度 a) 減振器的總行程=極限壓縮行程+極限拉伸行程 b) 減振器的最小長度=總行程+減振器基長（基礎(chǔ)設(shè)計(jì)長度） c) 減振器的最大長度=最小長度+總行程=基長+2 倍總行程 d) 從相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) QC/T 491-1999 或供應(yīng)商樣本，就可選到標(biāo)準(zhǔn)化的減振器行程。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)或樣本中 具體設(shè)計(jì)的基長，就可以確定減振器的最小、最大長度。 6.3.5 減振器的鉸接頭和安裝角度 減振器兩端都是用橡膠件鉸接固定，分為吊環(huán)襯套式和螺桿襯墊式?？梢允莾啥送恍褪?，也可以 是不同型式。由于減振器伸縮時(shí)伴有擺動，這些鉸接頭產(chǎn)生轉(zhuǎn)角。為了保證橡膠件承受的應(yīng)力不致于過 大或發(fā)生滑轉(zhuǎn)，避免早期損壞，對橡膠鉸接頭的最大轉(zhuǎn)角以及減振器的安裝角度必須給于限制。 6.3.5.1 減振器橡膠鉸接頭的最大轉(zhuǎn)角 表１ 扭轉(zhuǎn)角 偏轉(zhuǎn)角 6.3.5.2 減振器的安裝角度 吊環(huán)襯套式 15 4 螺桿襯墊式 6 為了使鉸接頭的轉(zhuǎn)角達(dá)到上述要求，同時(shí)也為了減小由此引起的減振器活塞側(cè)向力，對減振器的安 裝角要求： a) 減振器中心線與地面鉛垂線的夾角，一般15，個(gè)別懸架允許＜45，這種布置應(yīng)核對鉸接 頭轉(zhuǎn)角。 4 GB/T XXXXX-XXXX b) 半掛車或某些車型的隨動轉(zhuǎn)向橋所用的減振器，若減振器中心線與地面鉛垂線夾角45，則 需選用特殊規(guī)格減振器，該減振器儲油筒有特殊標(biāo)記，布置時(shí)標(biāo)記部位必須向上。 c) 減振器布置應(yīng)盡可能使下鉸接點(diǎn)運(yùn)動方向與減振器中心線一致，即減振器中心線垂直于下鉸接 頭與瞬時(shí)中心的連線。這時(shí)效率最高，擺角最小。 6.3.6 帶有反向限位的減振器 絕大多數(shù)空氣懸架都采用帶有反向（下跳）限位吸能的減振器，個(gè)別不用這種減振器的懸架必須有 其它裝置，例如：限位鋼絲繩、箍帶、半橢圓板簧、反向限位橡膠塊等。反向限位減振器有兩種結(jié)構(gòu)型 式： 6.3.6.1 橡膠緩沖圈。當(dāng)活塞被拉伸到最高點(diǎn)前與橡膠圈接觸，壓縮橡膠圈，阻力急驟增大，起到緩 沖限位作用。 6.3.6.2 液壓節(jié)流。當(dāng)活塞被拉伸到最高點(diǎn)附近，節(jié)流孔被逐漸關(guān)閉，阻力急驟增大，上腔油壓也急 驟增大，起到緩沖限位作用。 6.3.7 阻尼可調(diào)的減振器 6.3.7.1 調(diào)節(jié)阻尼的目的 a) 使空、滿載的相對阻尼系數(shù)接近，在不同載荷條件下，都得到較理想的減振效果。 b) 根據(jù)路面不平度狀況調(diào)節(jié)阻尼系數(shù)，即，在壞路面（低頻大振幅）上行駛，增大相對阻尼系數(shù)， 以抑制共振區(qū)幅值；在好路面（高頻小振幅）上行駛，減小相對阻尼系數(shù)，以減小振動增益。 6.3.7.2 調(diào)節(jié)阻尼的手段 a) 使用磁流變液，控制磁場變化以改變減振液的粘度，從而調(diào)節(jié)阻尼。 b) 借助電磁閥調(diào)節(jié)節(jié)流孔大小的變化。 c) 借助氣壓控制節(jié)流孔大小的變化，對于空氣懸架，可利用空氣彈簧內(nèi)的氣壓（反映載荷狀況） 進(jìn)行控制。 6.3.7.3 調(diào)節(jié)阻尼的方法 有手動或自動。若按路面狀況進(jìn)行閉環(huán)自動控制，就成為半主動懸架。 6.4 導(dǎo)向元件 6.4.1 導(dǎo)向元件的結(jié)構(gòu)型式及分類 6.4.1.1 獨(dú)立懸架 商用汽車空氣懸架的獨(dú)立懸架至今多數(shù)采用不等長雙橫臂結(jié)構(gòu)。獨(dú)立懸架的主要優(yōu)點(diǎn)是： a) 在懸架垂直剛度相同的條件下，它比非獨(dú)立懸架的側(cè)傾角剛度大得多，約等于其 4 倍。這樣， 在選取合適的角剛度前提下，可大大降低其垂直剛度，即降低偏頻，改善平順性。 b) 由于非簧載質(zhì)量減小，使簧載與非簧載的質(zhì)量比增大，從而降低了車輪對地面的動載系數(shù)，加 大附著能力，改善操縱穩(wěn)定性，同時(shí)減小了對道路的破壞力，延長車輛零部件使用壽命。 c) 減小陀螺效應(yīng)，避免高速行駛中轉(zhuǎn)向輪擺振。 獨(dú)立懸架的主要缺點(diǎn)是： a) 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，一般情況下成本會增加。 b) 硬點(diǎn)的安裝尺寸要求精度高，制造和調(diào)整比較困難。 c) 鉸接點(diǎn)很多，可靠性不易保證，容易引發(fā)松動或磨損，從而造成轉(zhuǎn)向輪擺振、制動跑偏、輪胎 磨損等問題。 6.4.1.2 非獨(dú)立懸架 非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)型式非常多，常用的有： a) 縱置四連桿機(jī)構(gòu)，即雙縱臂。又可構(gòu)成多種型式： 1) 下 2 縱，上 1 縱 1 橫，又稱為四桿式四連桿。有的下縱臂同時(shí)承受垂直負(fù)荷。 2) 下 2 縱，上 V 形桿或 V 形架，又稱為 V 形桿四連桿式或 V 形架四連桿式。 3) 下 V 形桿，上 2 縱，多數(shù)用于超低地板客車。 4) 上下均為 2 縱，再加 1 橫桿，又稱為五桿式四連桿。這種結(jié)構(gòu)必須使 4 根縱桿等長且平行， 側(cè)傾時(shí)才不會產(chǎn)生運(yùn)動干涉。 b) 柔性單縱臂 一般用一根剛性臂，通過兩個(gè)彈性橡膠鉸接頭與車軸連接，成為柔性的導(dǎo)向臂。側(cè)傾時(shí)由 于橡膠鉸接頭有彈性變形，使該導(dǎo)向臂與車軸形成一個(gè)橫向穩(wěn)定桿。 5 GB/T XXXXX-XXXX 往往在剛性臂后端通過縱軸線布置的橡膠襯套與一根橫管連接，成為扭力梁，增大側(cè)傾角 剛度。該扭力梁又成為空氣彈簧活塞的支承。 c) 鋼板彈簧 根據(jù)其結(jié)構(gòu)型式，又分為： 1) 半橢圓鋼板彈簧導(dǎo)向。鋼板彈簧與空氣彈簧并聯(lián)各承受部分彈性力，成為復(fù)合式空氣懸架。 縱向及橫向均由板簧傳力和導(dǎo)向，運(yùn)動軌跡較好，但合成剛度偏高。 2) 四分之一橢圓鋼板彈簧導(dǎo)向，又稱為鋼板彈簧導(dǎo)向臂。實(shí)質(zhì)上也是一種特殊的柔性單縱臂， 借助板簧的彈性變形起柔性作用，側(cè)傾時(shí)與車軸一起形成一個(gè)橫向穩(wěn)定桿。如果該板簧也 承受部分彈性力，就成為復(fù)合式空氣懸架，否則就是全空氣懸架，板簧只起導(dǎo)向和穩(wěn)定桿 的作用。一般要加橫向推拉桿，對橫向?qū)嵤﹤髁蛯?dǎo)向。 盡管可以將板簧剛度選取很大以獲得足夠的側(cè)傾角剛度，然而整個(gè)空氣懸架的合成剛 度仍較低。 3) 立置的四分之一橢圓鋼板彈簧，實(shí)際上是剛性單縱臂，只是橫向柔性較大。側(cè)傾時(shí)強(qiáng)迫前 工字梁扭轉(zhuǎn)變形，成為扭力梁，產(chǎn)生較大的側(cè)傾角剛度。這種結(jié)構(gòu)只適合配用于扭轉(zhuǎn)剛度 相對較小的前軸，不適合配用于后橋。也要加橫向推拉桿，對橫向?qū)嵤﹤髁蛯?dǎo)向。 d) A 形架導(dǎo)向臂 實(shí)質(zhì)上是剛性單縱臂，將左右臂鉸接頭合并成一個(gè)點(diǎn)，再加一個(gè)橫向推拉桿傳遞側(cè)向力。 一般將臂長盡量加大以改善運(yùn)動軌跡，多數(shù)用在后懸架。 6.4.2 導(dǎo)向元件的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 6.4.2.1 側(cè)傾力臂與抗側(cè)傾能力的校核 空氣懸架的導(dǎo)向元件決定了車輪或車軸相對車身在橫向平面里的運(yùn)動和約束反力的傳遞，從而影響 側(cè)傾力臂的大小，是校核懸架抗側(cè)傾能力的重要方面。 a) 校核步驟,詳見附錄 D 1） 確定車輪相對車身運(yùn)動的瞬心。 2） 確定約束反力的作用線和匯交點(diǎn)。 3） 確認(rèn)對稱中心面就是中性面。 4） 確定約束反力總合力。 5） 確定力矩中心。 6） 確定側(cè)傾力臂。 7） 計(jì)算側(cè)傾角剛度。 8） 計(jì)算側(cè)傾角和側(cè)傾阻抗。 b） 提高抗側(cè)傾能力的措施 1） 減短側(cè)傾力臂 ① 降低簧載質(zhì)量質(zhì)心高度。 ② 提高前、后懸架力矩中心離地高度。 2） 加大側(cè)傾角剛度 ① 采用獨(dú)立懸架。 ② 加大左、右氣簧中心距。 ③ 采用角剛度大的導(dǎo)向臂。 ④ 加裝橫向穩(wěn)定桿。 ⑤ 增大空氣彈簧垂直剛度。 ⑥ 采用電控系統(tǒng)，對單高度閥控制的空氣懸架實(shí)施左、右氣路隔離。 ⑦ 采用電控系統(tǒng)，在側(cè)傾時(shí)對受壓一側(cè)的懸架實(shí)施快速限位或施加反力。 6.4.2.2 縱傾力臂與抗縱傾能力的校核 空氣懸架的導(dǎo)向元件決定了車輪或車軸相對車身在縱向平面里的運(yùn)動和約束反力的傳遞，從而影響 縱傾力臂的大小，是校核懸架抗縱傾能力的重要方面。 a） 校核步驟，詳見附錄 E 1） 確定前、后車輪相對車身運(yùn)動的瞬心。 2） 確定約束反力的作用線和匯交點(diǎn)。 6 GB/T XXXXX-XXXX 3） 確定縱向力大小和分配。 4） 確定約束反力總合力。 5） 確定中性面的位置。 6） 確定力矩中心。 7） 確定縱傾力臂。 8） 計(jì)算縱傾角剛度。 9） 計(jì)算縱傾角和縱傾阻抗。 b） 提高抗縱傾能力的措施 1） 減短縱傾力臂 ① 降低簧載質(zhì)量質(zhì)心高度。 ② 提高力矩中心離地高度。 2）加大縱傾角剛度 ① 增大前、后懸架垂直剛度。 ② 加大軸距。 ③ 將約束反力匯交點(diǎn)布置得靠近中性面，且總合力的斜度盡量小，則縱傾角剛度就會接 近或達(dá)到最大值。 ④ 采用電控系統(tǒng)，在縱傾時(shí)對受壓一端的懸架快速限位或施加反力。 6.4.2.3 控制車輪定位參數(shù)的變化 和其它懸架一樣，空氣懸架導(dǎo)向桿系尤其是獨(dú)立懸架對車輪特別是轉(zhuǎn)向輪的定位參數(shù)變化有決定性 作用，從而影響到操縱穩(wěn)定性以及輪胎磨損、制動跑偏等，必須進(jìn)行校核并控制在許用范圍內(nèi)。主要的 項(xiàng)目有： a) 車輪接地點(diǎn)的橫向位移即輪距變化。 b) 車輪接地點(diǎn)的縱向位移即軸距變化。 c) 前束或前束角即轉(zhuǎn)向角變化。 d) 外傾角變化。 e) 主銷內(nèi)傾角及偏置距變化。 f) 主銷后傾角及拖距變化。 g) 非獨(dú)立懸架的軸轉(zhuǎn)向效應(yīng)。 校核的方法一般是應(yīng)用專門軟件，也可用 2 維或 3 維作圖法。通常用曲線圖顯示校核結(jié)果，橫坐標(biāo) 為懸架或車輪的上、下跳動量（行程），縱坐標(biāo)為所求參數(shù)或其變化量。往往還列出行程為50mm、 100mm 或?qū)嶋H設(shè)計(jì)極限行程所對應(yīng)的參數(shù)變化值。 6.4.2.4 干涉量的校核 空氣懸架導(dǎo)向桿系在車輪上、下跳動或承受力矩時(shí)，會使系統(tǒng)的相關(guān)點(diǎn)按一定軌跡運(yùn)動，該軌跡應(yīng) 與相關(guān)零件的連接方式所確定的軌跡協(xié)調(diào)，因而應(yīng)進(jìn)行干涉量和運(yùn)動參數(shù)的校核，并控制在許用范圍內(nèi)。 應(yīng)進(jìn)行干涉量校核的零部件有：轉(zhuǎn)向縱拉桿、轉(zhuǎn)向橫拉桿（對于獨(dú)立懸架）、傳動軸、空氣彈簧活塞底 座等。為了減小干涉量，懸架導(dǎo)向桿系的當(dāng)量桿與上述零部件的布置應(yīng)依次遵循下列三原則： a) 固定端同向。 b) 桿向平行。 c) 桿長相等。 推薦下列校核的干涉量限值為： a) 轉(zhuǎn)向縱拉桿 1) 垂直跳動工況的校核，控制的限值：懸架車輪上跳+100 mm，縱拉桿球頭干涉量4 mm； 懸架車輪下跳-100 mm，縱拉桿球頭干涉量12 mm。 2) 縱扭工況的校核，一般只對柔性單縱臂或板簧導(dǎo)向臂進(jìn)行校核，控制的限值：最強(qiáng)制動時(shí)， 前軸縱扭角6；縱拉桿球頭（轉(zhuǎn)向節(jié)臂球頭）中心置于板簧導(dǎo)向臂主片斷面中性層附 近。 b) 轉(zhuǎn)向橫拉桿 在校核前束角變化時(shí)進(jìn)行。 c) 傳動軸 7 GB/T XXXXX-XXXX 1) 花鍵伸縮量 傳動軸拉伸到最長時(shí)，花鍵工作長度不得小于設(shè)計(jì)長度，壓縮到最短時(shí)，花鍵軸與套 不得頂死?；蛘撸垂?yīng)商確定的傳動軸最長、最短尺寸校核。 2) 萬向節(jié)夾角 最大夾角不得超過該傳動軸的最大夾角，也可以反過來，按校核時(shí)求到的最大夾角， 設(shè)計(jì)或選擇傳動軸。對于后置發(fā)動機(jī)的客車，一般25～27。 d) 氣簧活塞底座 上、下跳動到極限位置時(shí)，活塞中心線相對于上蓋中心線的橫向偏移量，以及偏轉(zhuǎn)角，必 須小于該空氣彈簧所規(guī)定的限值。 6.4.2.5 橡膠鉸接頭，參見標(biāo)準(zhǔn) GB/T 商用汽車懸架用橡膠鉸接頭 a) 橡膠鉸接頭的設(shè)計(jì)，一般采用各向位移（徑向拉壓、同軸扭轉(zhuǎn)、偏轉(zhuǎn)）都由橡膠變形來實(shí)現(xiàn)， 絕不能使橡膠與金屬分離并發(fā)生相對滑動。這只能靠選擇合適的自由面積和封閉面積的比例， 加上合適的粘結(jié)和預(yù)壓縮來實(shí)現(xiàn)。 b) 有些重型汽車的導(dǎo)向桿鉸接頭，為了降低受力時(shí)的拉壓應(yīng)力，往往減薄襯套厚度，這就引起扭 轉(zhuǎn)角位移許用值過小。為了消除橡膠的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，橡膠內(nèi)圓只和金屬套或復(fù)合襯套的外圓粘結(jié) 或壓配，襯套內(nèi)圈與銷軸間可相對轉(zhuǎn)動。這種襯套內(nèi)腔要加有潤滑脂或采用自潤滑材料，且密 封要好。 c) 橡膠硫化之后都要收縮，凡與金屬粘結(jié)的橡膠都會產(chǎn)生收縮應(yīng)力，而且是拉應(yīng)力。收縮應(yīng)力對 橡膠鉸接頭的使用壽命非常不利，容易產(chǎn)生表面裂紋，而且擴(kuò)展很快。對于自由面小，封閉面 大的襯套，收縮應(yīng)力很大。解決措施則是采用預(yù)壓縮裝配（軸向或徑向），使拉伸預(yù)應(yīng)力變?yōu)? 壓縮預(yù)應(yīng)力。當(dāng)前的橡膠鉸接頭幾乎全都采取這種措施。 d) 采用材料性能優(yōu)異的聚氨酯橡膠做襯套，利用其硬度較高，強(qiáng)度和耐磨性好的特點(diǎn)，工作時(shí)既 有變形又允許有滑動，也可滿足某些導(dǎo)向元件鉸接頭的使用要求，而且結(jié)構(gòu)簡單。 e) 橡膠鉸接頭在所有工況下都應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)、樣本或圖紙所規(guī)定的承載能力、最大扭轉(zhuǎn)角、最大偏 轉(zhuǎn)角的限制。例如，最大扭轉(zhuǎn)角允許15，最大偏轉(zhuǎn)角10～13。 6.5 橫向穩(wěn)定桿 橫向穩(wěn)定桿實(shí)際上是一種特殊的彈性元件，在懸架垂直跳動時(shí)，它隨車軸或車輪擺動，不產(chǎn)生任何 彈性力；在車軸或車輪相對車身有角位移即有側(cè)傾時(shí)，會產(chǎn)生彈性變形，在簧載與非簧載質(zhì)量之間，或 與地面之間產(chǎn)生側(cè)傾角剛度，成為懸架側(cè)傾角剛度的一部分。 6.5.1 橫向穩(wěn)定桿吊桿的布置 橫向穩(wěn)定桿一般由 U 形彎桿和垂直吊桿組成，個(gè)別重型汽車的穩(wěn)定桿由直扭桿通過花鍵和擺臂連接 形成彎桿。吊桿與 U 形彎桿的連接方式有兩種： 6.5.1.1 吊桿端與中間直桿鉸接，兩吊桿跨距應(yīng)盡量加大。這種布置對于非獨(dú)立懸架比較緊湊，吊桿 上端與車架連接，穩(wěn)定桿端頭與車橋支座鉸接。其缺點(diǎn)是： a) 穩(wěn)定桿兩端頭跨距和車橋相應(yīng)安裝點(diǎn)的尺寸精度要求較高，否則裝配困難，甚至無法裝配。 b) 吊桿下端與直桿部分沒有軸向定位，工作中有時(shí)會竄動，必要時(shí)可用一根細(xì)桿將左右吊桿的間 距固定，也可在直桿加箍套限位。 6.5.1.2 吊桿和穩(wěn)定桿端頭鉸接。這種布置對獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)型式比較適合，而且，對穩(wěn)定桿端頭跨距 尺寸精度要求較低，工作中吊桿也沒有竄動問題，但穩(wěn)定桿應(yīng)軸向定位。 吊桿與車架相連或是與車橋（或獨(dú)立懸架擺臂）相連取決于布置方便性，穩(wěn)定桿布置在車橋前方或 后方視空間條件而定，這些，對性能及受力沒有多大影響。 6.5.2 橫向穩(wěn)定桿主要參數(shù)校核 6.5.2.1 側(cè)傾角剛度 橫向穩(wěn)定桿設(shè)計(jì)的最基本參數(shù)是側(cè)傾角剛度。穩(wěn)定桿結(jié)構(gòu)型式很多，應(yīng)按具體形狀推導(dǎo)出相應(yīng)的計(jì) 算公式，或從相關(guān)資料中找到相適應(yīng)的公式。 6.5.2.2 強(qiáng)度校核 橫向穩(wěn)定桿應(yīng)校核極限工況的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、彎曲應(yīng)力或合成的主應(yīng)力，并小于等于許用值： ──扭轉(zhuǎn)應(yīng)力[]700 MPa； ──彎曲應(yīng)力[]1250 MPa。 8 GB/T XXXXX-XXXX 極限工況按最大側(cè)傾角Фmax 來計(jì)算，不同車型按其使用條件有所區(qū)別： ──在好路面行駛的客車 Фmax=6～8； ──在較差路面行駛的載貨車 Фmax=10～12； ──裝有平衡懸架的越野車 按懸架左、右側(cè)上、下限位換算。 6.5.2.3 端頭垂直負(fù)荷及轉(zhuǎn)角校核 a) 根據(jù)最大側(cè)傾角和穩(wěn)定桿角剛度，可以計(jì)算出穩(wěn)定桿端頭和直桿支點(diǎn)位置的垂直負(fù)荷，以此來 校核橡膠鉸接頭的承載能力，必須小于等于其許用值。 b) 根據(jù)懸架上、下跳的極限位置以及最大側(cè)傾時(shí)穩(wěn)定桿的極限變形狀態(tài)，求到端頭和直桿支點(diǎn)鉸 接頭的極限扭轉(zhuǎn)角和偏轉(zhuǎn)角，必須小于等于其許用值。如下表所示： 表２ 扭轉(zhuǎn)角 偏轉(zhuǎn)角 襯套式 12 4 襯墊式 6 6.6 空氣懸架的供氣系統(tǒng) 6.6.1 空氣懸架專用儲氣筒總?cè)莘e原則上與空氣彈簧的總?cè)莘e相當(dāng)，對有舉升和升降功能要求的空氣 懸架，其儲氣筒總?cè)莘e為空氣彈簧總?cè)莘e的 1.5～2 倍。 6.6.2 隔離單向閥 在空氣懸架專用儲氣筒之后，或在高度控制閥之前，必須安裝隔離單向閥，防止空氣彈簧內(nèi)的空氣 倒流。在專用儲氣筒之前，最好也安裝單向閥，防止因其它系統(tǒng)泄漏引起空氣懸架系統(tǒng)也泄漏，維持空 氣懸架能長時(shí)間停放并支撐車身。 6.6.3 氣密性和清潔度 空氣懸架氣路各元件，包括氣簧、高度控制閥、儲氣筒、單向閥以及管接頭、氣管等都必須有良好 的氣密性，才能保證空氣懸架正常工作。氣路系統(tǒng)必須有油水分離裝置和干燥器，所有元件必須防銹處 理，保證氣路中空氣的清潔度。當(dāng)然，裝用空氣懸架的汽車，也應(yīng)該采用密封性好的其它系統(tǒng)，如制動、 離合器助力以及客車的車門開閉系統(tǒng)等。 9 GB/T XXXXX-XXXX 附錄 A （規(guī)范性附錄） 空氣彈簧剛度和固有頻率的理論計(jì)算公式 A.1 剛度計(jì)算公式 C0 = p 0 ? 式中： C 0 ── 在設(shè)計(jì)高度空氣彈簧的剛度 p0 = P0 A 0 dA dx + m ?( p 0 + p a ) ? A0 V 0 2 ┈┈┈┈┈(Ａ.1） 在設(shè)計(jì)高度空氣彈簧的相對氣壓 P 0 ── 在設(shè)計(jì)高度空氣彈簧承受的負(fù)荷 A 0 ── 在設(shè)計(jì)高度空氣彈簧的有效承壓面積 V 0 ── 在設(shè)計(jì)高度空氣彈簧的總?cè)莘e（包括附加氣室的容積） p a ── 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，其值與運(yùn)算單位有關(guān)： 2 采用 N、mm 時(shí)， p a =0.09810.1 MPa（N/mm ） 2 采用 kgf、cm 時(shí)， p a =1 bar（kgf/cm ） 2 采用 lb、in 時(shí)， p a =14.223 lb/in （psi） m ── 多變指數(shù)： 靜態(tài)即等溫過程， m =1 動態(tài)即絕熱過程， m =1.4 一般狀態(tài)，可取 m =1.33 dA dx ── 有效面積變化率，與活塞形狀有關(guān) A.2 空氣彈簧自然振動固有頻率 f 0 = ? 2 A dx 0 1 g dA ( p 0 + p a ) m ? g ? A0 + ? p0 V0 （Hz） ┈┈┈┈┈(A.2） 式中： f 0 ── 在設(shè)計(jì)高度，空氣彈簧相對氣壓為 p 0 時(shí)的固有頻率 g ── 重力加速度 A.3 杠桿比的影響 對于空氣彈簧不安裝在車軸上，或幾個(gè)空氣彈簧的垂向彈性力的合力不位于車軸上的空氣懸架，必 須計(jì)入杠桿比的影響： 剛度： C = C 0 ?i f = f 0 ? i 2 ┈┈┈┈┈（A.3） 固有頻率： ┈┈┈┈┈（A.4） 式中： C ── 空氣懸架在車軸或車輪上的剛度（折算剛度） f ── 空氣懸架自然振動固有頻率 10 GB/T XXXXX-XXXX C 0 ── 空氣彈簧剛度 f 0 ── 空氣彈簧固有頻率 a i = 為杠桿比，其中 b a ── 空氣彈簧到鉸接點(diǎn)的距離 b ── 車軸或車輪到鉸接點(diǎn)的距離 11 GB/T XXXXX-XXXX 附錄 B （規(guī)范性附錄） 空氣彈簧彈性特性曲線及剛度、固有頻率 B.1 彈性特性曲線 圖 B.1 圖 B.1 和圖 B.2 為兩種不同型號的空氣彈簧彈性特性曲線。其中圖 B.1 中的實(shí)線表示一種活塞內(nèi)腔 容積，幾種設(shè)計(jì)氣壓的彈性特性；圖 B.2 中的實(shí)線和點(diǎn)劃線表示兩種活塞內(nèi)腔容積，幾種設(shè)計(jì)氣壓的彈 性特性?？梢姡瑲鈮杭簇?fù)荷不同，或者容積不同時(shí)，曲線的斜率即剛度是變化的。 圖中的虛線表示容積為無窮大時(shí)的彈性特性，其斜率除以氣壓則是有效面積變化率 見，有效面積變化率在某些行程區(qū)段可以是零，甚至可以降為負(fù)值，取決于活塞形狀。 dA dx 。從圖中可 12 GB/T XXXXX-XXXX 圖 B.2 B.2 剛度和固有頻率 將圖 B.1 或圖 B.2 中某條曲線單獨(dú)取出，在其上求出剛度、折算靜撓度，進(jìn)而計(jì)算出固有頻率，見 圖 B.3。在彈簧設(shè)計(jì)高度即彈簧變形為零所對應(yīng)的負(fù)荷力或氣壓的點(diǎn)，作彈性特性曲線的切線，交于橫 坐標(biāo)，求到次切距即折算靜撓度。 圖 B.3 13 GB/T XXXXX-XXXX 將縱坐標(biāo)的負(fù)荷力除以折算靜撓度就得到這時(shí)的斜率即剛度。按式： f 0 = 15.76088 （Hz） ┈┈┈┈┈(B.1） 就可求到固有頻率。 式中為次切距即折算靜撓度，單位必須取 mm。 有時(shí)為了作圖方便，可用割線代替切線。見圖 B.4 所示，在變形20mm 處取等值縱坐標(biāo) e，經(jīng)過零 變形點(diǎn)（即設(shè)計(jì)高度）與 e 值下端點(diǎn)連接，作直線 A，交于彈簧變形 100mm 處縱坐標(biāo)，直線 A 的斜率就 是設(shè)計(jì)高度的剛度?？捎孟率奖磉_(dá)： C 0 = ?P 100 ┈┈┈┈┈(B.2） 式中： C 0 ── 在設(shè)計(jì)高度的彈簧剛度 ?P = P 100 P 0 為彈簧變形 100mm 后與零變形的負(fù)荷力差值 P 100 ── 彈簧變形 100mm 的負(fù)荷力 P 0 ── 零變形即在設(shè)計(jì)高度的負(fù)荷力 圖 B.4 從圖 B.4 可看出，直線 A 和割線 B 是平行的，其斜率相等。所以，同樣按20mm 變形找到割線上 兩點(diǎn)，根據(jù)割線上兩點(diǎn)的負(fù)荷力之差，除以 40mm，就求到割線斜率即彈簧剛度。這種方法對非線性程 度較小且兩向斜率變化相差不大者，才能代替切線。 有的供應(yīng)商可直接提供一定高度、氣壓或負(fù)荷條件下的剛度和頻率。 14 GB/T XXXXX-XXXX 附錄Ｃ （規(guī)范性附錄） 減振器額定阻力的計(jì)算 Ｃ.1 線性減振器的阻尼特性 理論上的線性減振器，其阻力與速度成正比： k = 式中： F ── 阻尼力，與運(yùn)動速度方向相反 F v ┈┈┈┈┈(C.1） v ── 減振器上、下接頭相對運(yùn)動速度，簡稱活塞線速度 k ── 阻尼系數(shù)，對線性減振器， k 為常數(shù) C.2 實(shí)際減振器的非線性 實(shí)際使用的減振器都是非線性的，主要反映在兩個(gè)方面： a) 速度變化之后，特別是在卸荷閥開啟前后，阻尼系數(shù)變化很大； b) 復(fù)原（拉伸）行程和壓縮行程其阻尼系數(shù)變化更大（對于常用的雙筒式減振器）。 因此，設(shè)計(jì)計(jì)算一般都采用分段、分級，按線性理論公式進(jìn)行計(jì)算。 C.3 減振器示功試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 按照汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) QC/T 545 所規(guī)定的條件： a) 減振器上、下端相對運(yùn)動速度即活塞線速度為:近似的簡諧波運(yùn)動。 b) 試驗(yàn)溫度：202℃。 c) 試驗(yàn)行程： s =（1001）mm（即振幅為50 mm）。 d) 試驗(yàn)頻率：n =（1002）cpm（次/分）。 根據(jù)上述條件，可計(jì)算出在試驗(yàn)循環(huán)中，減振器活塞的最大線速度為： vmax = ? s ? n 6 10 4 = 0.52(m / s) ┈┈┈┈┈(C.2） 對應(yīng)這個(gè)速度的復(fù)原阻力稱為額定復(fù)原阻力，對應(yīng)這個(gè)速度的壓縮阻力稱為額定壓縮阻力，均可以 從標(biāo)準(zhǔn)示功試驗(yàn)求到，即復(fù)原和壓縮行程中的最大阻力值。 C.4 懸架系統(tǒng)相對阻尼系數(shù)與減振器阻尼系數(shù)的關(guān)系 從線性振動理論可導(dǎo)出： = k 2 C ? m = k 2 ? m ┈┈┈┈┈(C.3） 式中： ── 相對阻尼系數(shù)，或稱阻尼比、非周期系數(shù) C ── 懸架剛度 m ── 簧載質(zhì)量 ── 懸架固有圓頻率， = 2 ? f = f ──懸架固有頻率（Hz） C m 如果減振器安裝位置對車軸或車輪有杠桿比，則： = k ?i ?cos k ?i ?cos 2 2 2 Cm 2 2 = 2 ? m ┈┈┈┈┈(C.4） 式中： 15 GB/T XXXXX-XXXX i = 為杠桿比 b a ── 減振器下支點(diǎn)到鉸接點(diǎn)的距離 b ── 車軸或車輪到鉸接點(diǎn)的距離 ── 減振器中心線對沿垂線的夾角 C.5 計(jì)算額定阻尼力 C.5.1 求平均阻尼力 Fm = 式中： Fm = FR + FB 2 a 2 ?vmax i 2 ?cos ? C ? m 2 ┈┈┈┈┈(C.5） 速度為 vmax 時(shí)，復(fù)原阻力和壓縮阻力的平均值 F R ── 速度為 vmax 時(shí)的復(fù)原阻力，即額定復(fù)原阻尼力 F B ── 速度為 vmax 時(shí)的壓縮阻力，即額定壓縮阻尼力 vmax ── 按標(biāo)準(zhǔn)示功試驗(yàn)條件的最大活塞線速度，即 vmax C.5.2 求復(fù)原阻尼力和壓縮阻尼力 令 FR FB = q ，則： =0.52 m/s F F R = B = 2q 1 + q 2 1+ q ? Fm ? Fm ┈┈┈┈┈(C.6） ┈┈┈┈┈(C.7） 式中： q ── 拉、壓阻力比 參照標(biāo)準(zhǔn) QC/T 491 或樣本，也可按設(shè)計(jì)者意圖選取 q 值。一般 q =2～5，個(gè)別的達(dá)到 q =10。 C.6 相對阻尼系數(shù)的校驗(yàn) C.6.1 校驗(yàn)計(jì)算 上述減振器額定阻力的計(jì)算，是在特定工況，即載荷為滿載，懸架剛度或固有頻率為滿載的對應(yīng)值 所期望的相對阻尼系數(shù)，按照運(yùn)動速度為臺架試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的等幅峰值速度而求到的?？諝鈶壹軠p振器的實(shí) 際工況是變化的，包括： a) 載荷和剛度或偏頻的變化，至少有滿載、空載 2 種。 b) 懸架跳動時(shí)減振器的振幅和頻率是變化的，即活塞線速度不是固定的，因而其阻尼系數(shù)及阻尼 力也是變化的。一般要取 3 個(gè)常用值（0.13、0.26、0.52 m/s）來校驗(yàn)?？梢詮墓?yīng)商獲得幾 種速度所對應(yīng)的阻尼力或阻尼系數(shù)。 C) 復(fù)原和壓縮兩種行程的阻尼力或阻尼系數(shù)是不同的。 這樣，共有 232=12 種參數(shù)應(yīng)代入式（C.3）或（C.4），求到 12 種相對阻尼系數(shù)?？蓳?jù)此判別 不同工況時(shí)減振器的效能，也可在不同車型之間對比。 C.6.2 試驗(yàn)校核 按照 GB/T 4783-1984 標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，在懸架系統(tǒng)固有頻率試驗(yàn)中，測出偏頻和相對阻尼系數(shù)： 讓汽車過單一凸塊或吊起一端后扔下，使懸架系統(tǒng)產(chǎn)生自然振動，測出車身相對車軸（簧載質(zhì)量對 非簧載質(zhì)量）的幅值時(shí)間歷程，其中： a) 周期（平均值）的倒數(shù)就是偏頻； b) 從相鄰振幅的差值，或測出幾個(gè)周期后振幅完全衰減掉，就可算出非周期系數(shù)，也就是相對阻 尼系數(shù)。 16 GB/T XXXXX-XXXX 附錄Ｄ （規(guī)范性附錄） 汽車側(cè)傾角和抗側(cè)傾能力計(jì)算 D.1 車輪相對車身運(yùn)動的瞬心 獨(dú)立懸架單邊車輪對車身在橫向平面內(nèi)的運(yùn)動屬單自由度剛體運(yùn)動，在某一瞬間存在一個(gè)確定的瞬 心，瞬心一定是處在某些已知點(diǎn)運(yùn)動方向的垂線上。所以，只要知道車輪上兩個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動方向，就可以 求到車輪相對車身運(yùn)動的瞬心。如果兩個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動方向相同，即其垂線平行不相交，瞬心則位于該平行 線無窮遠(yuǎn)處。圖 D.1 示出雙橫臂獨(dú)立懸架左、右輪的瞬心 O 1、O 2，它位于上、下兩橫臂桿向延線的交點(diǎn) 上。對于滑柱單橫臂導(dǎo)向，瞬心位于滑柱上鉸接點(diǎn)的滑柱垂線方向，與下橫臂的桿向延線的交點(diǎn)上。對 于單橫臂，瞬心就在它的鉸接點(diǎn)。 圖 D.1 雙橫臂獨(dú)立懸架的力矩中心 D.2 左、右車輪約束反力的作用線和匯交點(diǎn) 單邊車輪（非簧載質(zhì)量）對車身（簧載質(zhì)量）的約束反力之合力，在理想約束條件下，必定通過瞬 時(shí)中心。左、右車輪接地點(diǎn)與瞬心的連線便是左、右輪約束反力合力的作用線，其交點(diǎn)就是約束反力匯 交點(diǎn)，見圖 D.1。 D.3 確認(rèn)對稱中心面就是中性面 定義中性面為，在該平面里作用垂直力，只引起車身的垂直位移而不產(chǎn)生角位移，即沒有側(cè)傾角變 化。由于左、右懸架的對稱性，側(cè)傾時(shí)的中性面在初始瞬間，就是汽車的縱向?qū)ΨQ中心面。 D.4 約束反力總合力 D.4.1 獨(dú)立懸架 由于左、右懸架的對稱性，左、右車輪約束反力的作用線匯交在對稱中心面上，其總合力也匯交在 同一點(diǎn)。如果作用在車輪接地點(diǎn)上的側(cè)向力左、右相同，則約束反力總合力平行于地面，且等于左、右 車輪側(cè)向力之和，見圖 D.1。 D.4.2 非獨(dú)立懸架 非獨(dú)立懸架的車軸（車橋）相對車身的運(yùn)動是兩自由度系統(tǒng)，不存在確定的瞬心，無法用瞬心的方 法來分析側(cè)傾運(yùn)動，但可以用約束反力來求解。只要求到車軸（非簧載質(zhì)量）對車身（簧載質(zhì)量）的橫 向約束反力總合力，并求到它與中性面即對稱中心面的交點(diǎn)，就可分析其側(cè)傾運(yùn)動。 17 GB/T XXXXX-XXXX D.4.2.1 橫向推拉桿 橫向推拉桿為二力桿件，延桿向傳遞橫向力，其約束反力作用線就在桿向。如果橫向推拉桿處在車 軸中心面，桿向力就是約束反力總合力，它與對稱中心面的交點(diǎn)就是合力匯交點(diǎn)。如果該推拉桿上下斜 置，其匯交點(diǎn)上的垂直分力只會引起車身垂直平移運(yùn)動，沒有角位移。只有其水平分力與簧載質(zhì)量重心 的側(cè)向慣性力構(gòu)成一個(gè)力偶，產(chǎn)生側(cè)傾運(yùn)動，如圖 D.2 所示。如果該推拉桿不位于車軸中心面里，將該 匯交點(diǎn)與另一橫向約束反力傳遞點(diǎn)作連線，該連線與車軸中心面的交點(diǎn)則為總合力匯交點(diǎn)。如果沒有另 一橫向力傳遞點(diǎn)，因橫向力偏移產(chǎn)生的力偶由縱向?qū)驐U系傳遞，將該匯交點(diǎn)沿縱向?qū)驐U的平行線平 移到車軸中心面，成為該懸架車軸橫向約束反力匯交點(diǎn)。 圖 D.2 非獨(dú)立懸架橫向推拉桿的力矩中心 D.4.2.2 鋼板彈簧 作為導(dǎo)向桿系，簧載與非簧載之間的橫向約束反力由板簧主片傳遞。傳遞的交接點(diǎn)取決于"簧載" 與"非簧載"的分界處。這一點(diǎn)位于基線與主片中性層之間，不管弧高大小都處在這范圍內(nèi)。對于弧高 不大的，可取在主片中心孔上表面處，對于弧高較大的，可取在基線與車軸中心面的交點(diǎn)。 D.4.2.3 V 形推力桿 橫向力由 V 形推力桿的交點(diǎn)傳遞。如果這個(gè)交點(diǎn)不是位于車軸中心面，而下推力桿在水平面斜向布 置也有交點(diǎn)，則兩交點(diǎn)在縱向平面內(nèi)的連線與車軸中心面的交點(diǎn)，為總合力匯交點(diǎn)。如果下推力桿平行 不相交，橫向力偏移產(chǎn)生的力偶由下推力桿的反力偶平衡，將