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现代汽车新技术:空气悬架结构及工作原理

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:空气悬架主要由空气弹簧、高度阀、导向传力机构、减振阻尼装置、横向稳定器、压气机、储能器及管路组成。大部分空气悬架的导向传力机构均采用钢板弹簧式,钢板弹簧可以同时起到导向元件和弹性元件的作用,如图5-3所示。用这种导向机构时,易在原来的钢板弹簧基础上使结构简单化,但是钢板弹簧需要承受汽车的纵向力、侧向力及其力矩,如果钢板弹簧的强度以及刚度太低,就难以得到理想的弹性特性。

现代汽车新技术:空气悬架结构及工作原理

空气悬架主要由空气弹簧、高度阀、导向传力机构、减振阻尼装置、横向稳定器压气机储能器及管路组成。

1.空气弹簧

空气弹簧将空气作为弹性介质,也就是在一个密闭的容器内充入压缩空气(气压为0.5~1 MPa),根据气体压缩产生弹性的原理来实现弹簧的作用。随着载荷的增加,容器内压缩空气压力升高,相应的弹簧刚度也随之增强;相反,若是载荷减少,容器内空气压力降低,弹簧刚度也相应随之减弱,因此这种弹簧的变刚度特性较好。此外,空气弹簧还具有三方面的优点:空气弹簧内的空气介质摩擦极小、工作时几乎没有噪声以及对于高频振动的吸收和隔音性能极好。空气弹簧有两种类型:囊式空气弹簧和膜式空气弹簧,如图5-2所示。

图5-2 空气弹簧的类型

(a)囊式;(b)膜式

囊式空气弹簧获得弹性变形的方式主要靠橡皮气囊的挠曲,膜式空气弹簧获得弹性变形的方式主要靠橡胶气囊的卷曲;囊式空气弹簧由于寿命较长、制造方便以及刚度较大,因此常用于载货汽车上;膜式空气弹簧尺寸较小,弹性特性曲线更理想且刚度较小,所以常用于乘用车上。

2.高度阀

在空气弹簧悬架中,用来控制空气弹簧内压的执行机构是高度阀。高度阀安装在车架上,其进气口与储气筒连接,排气口和空气弹簧连接。

当空气弹簧上的载荷增加时,弹簧被压缩,储气筒内的气体通过高度阀的进气口注入气囊,气囊内气压增加,空气弹簧升高,直至恢复到原来的位置进气口关闭为止;当空气弹簧上的载荷减小时,弹簧被拉伸,气体通过高度阀的排气孔排出,直至空气弹簧下降到原来的位置排气口关闭为止。

所以在高度阀的作用下,空气弹簧的高度可以维持在平衡位置附近波动,从而保证车身高度不随载荷的变化而变化。

3.导向传力机构(www.xing528.com)

导向传力机构是空气悬架中的重要部件之一,主要用来承受汽车的纵向力、侧向力及其力矩,因此导向传力机构不仅要有一定的强度,而且布置方式要合理。由于空气弹簧在悬架中主要承受垂直载荷、减振和消振,因此导向传力机构如果设计得不合理,则会增加空气弹簧的负担,甚至会导致扭曲、摩擦等情况的发生,恶化减振效果,在一定程度上缩短了弹簧的寿命。

大部分空气悬架的导向传力机构均采用钢板弹簧式,钢板弹簧可以同时起到导向元件和弹性元件的作用,如图5-3所示。用这种导向机构时,易在原来的钢板弹簧基础上使结构简单化,但是钢板弹簧需要承受汽车的纵向力、侧向力及其力矩,如果钢板弹簧的强度以及刚度太低,就难以得到理想的弹性特性。近年来,空气悬架的导向机构多采用刚柔结合的方法,如图5-4所示,既满足了导向的要求,又具有一定的变形能力。

图5-3 混合式导向机构图

图5-4 柔性梁式导向机构

在大客车设计中,大多采用双纵臂式四连杆导向机构,下纵臂通常安装在两侧,上面两根纵向推力杆的布置方式根据需要灵活安排,具体布置方式有两种:一种是与下纵臂同样布置;另一种是将两根上臂合在一起,布置在中间。但是这两种布置方式都不能承受侧向力,均需要加装横向推力杆。

除此之外,上面的两根推力杆还可以倾斜布置,形成一个三角形架,如图5-5所示,它和下面两根纵向推力杆组成一个四连杆机构,在设计时,要尽可能把两个斜杆的交点布置在垂直于后桥的横向平面内。又如在一些大客车的后悬架上采用了V形架结构,如图5-6所示,将两根纵向导向臂的铰链点在车架的连接处固定在一起,空气弹簧安装在后轮附近,从而增加了弹簧中心距,最终提高汽车抗侧倾能力。

图5-5 四连杆导向机构

图5-6 V形导向机构

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