上述计算结果如在布置上有问题时，需要重新进行调整，直到合适时为止。 （2)扭杆设计中的几个问题 ①端头形状 为了装配扭杆，扭杆端头需要加工成各种形状，如花健、方形、六角形等，其中以花键 式用得较多，方形和六角形工艺较简单。为了保证端头寿命不低于杆部，据经验，取端头 直径dc>1.2d,一般取dc=1.3d。花键式端 头，在切齿时应注意减小齿根的应力集中现 象，为此，齿根圆弧必须加大，压力角也应大 些。此外，齿侧比正不要太大，否则接独部分 附近将产生过度的永久变形而造成破坏，根据 经验，齿长应取dc的40%。 ②等效长度 端头和杆部之间应有过渡部分，这一部分 也起弹簧作用，计算时须把这部分也考虑进去。 锥角一般取为30°，过渡圆角取1.3一1.5d。 等效长度L=1c+21e 式中：1c一杆部长度 e 一端头等效长度 13 可将过渡部分视为圆锥（见图50），其端头 等效长度可用下式计算： 图50 1e=a[d+()'+()月 (71) 式中：【一过渡部分的实际长度。 等效长度1e可从图50中查得】 (3)材料和许用应力 扭杆可选用螺旋弹簧材料和许用应力，对于重要的扭杆可选用45 CrNiMoA。 (4)扭杆予扭和喷丸处理 为了提高扭杆的疲劳寿命，应进行予扭和喷丸处理。予扭时推荐应变为0.022，予钮方 向应与实际扭转方向相同，否则将引起早期损坏，故予扭后应打出方向标记。 3.空气弹簧的设计与计算 目前，在国外的某些公共汽车上已经采用了空气弹簧悬架，在牵引车、挂车、载重汽车 和小客车上也有采用的 (1)空气弹簧的基本特点 空气弹签右下列优占： ①容易获得较低的自然振动频率，使之具有良好的平顺性，当装有高度控制系统时， 载荷变化而车身高度可保持不变，自然振动频率的变化也很小， ②1 由于弹性介质是空气，空气弹簧的寿命只取决于橡胶囊，台架试验表明，它的寿命 比钢板弹簧高很多， ③常气弹著自负重量较轻 ④承载能力可以在一定范围内变化，便于系列化和通用化。 —6 94-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net
上述计算结果如在布置 上 有问题 时 , 需要 重新进行调 整 , 直 到合适 时 为止 。 扭杆设计 中的几个 问题 ① 端头 形 状 为 了装配 扭杆 , 扭杆端头需要加 工成 各种形 状 , 如 花键 、 方形 、 六角形 等 , 其 中以花键 式 用得较多 , 方形和 六 角形工艺较 简单 。 为 了保证端头 寿命不低 于杆部 , 根据经 验 , 取端头 直 径 , 一般 取 二 。 花键式 端 头 , 在切齿 时应注意减小齿 根的应 力 集 中 现 象 , 为此 , 齿根 圆弧必须加 大 , 压 力角也应大 些 。 此 外 , 齿 侧 比 医不要太大 , 否则接触 部分 附近将产生过度 的永久变形 而造成破坏 , 根据 经验 , 齿长应取 的 。 ② 等效长度 端头和杆 部之 间应有过渡 部分 , 这一部分 也起 弹簧作 用 , 计算时须把这部 分也考虑 进去 。 圆锥 角一般取 为 。 “ , 过渡 圆角取 一 。 等效 长度 十 式 中 — 杆部长度 】 — 端头 等效 长度 。 可 将过渡 部分视 为 圆锥 见图 , 其端头 等效 长度可 用 下式计算 二 》 、 、 、 几 、 图 ‘一 普〔去 公 备 了 式 中 — 过渡部分 的实际长度 。 等效长度 拢 可 从图加 中查得 。 一材料和许 用应 力 扭杆可选 用螺旋 弹簧材料和许用应 力 , 对于重要 的扭 杆可选 用 。 扭杆予扭和 喷丸处 理 为 了提高扭杆 的疲劳寿命 , 应 进行予 扭和喷丸处 理 。 予扭 时推荐应变 为 , 予扭方 向应与实际扭转方 向相 同 , 否 则将 引起早 期损坏 , 故予 扭后应打 出方 向标记 。 空气弹 簧 的设 计 与计算 目前 , 在国外的某些 公共 汽车上 已经 采用 了空气 弹簧悬架 , 在牵 引车 、 挂车 、 载重汽车 和小客车上 也有采用 的 。 空 气弹簧的基本特点 空气 弹簧有下 列优 点 ① 容 易获得较低的 自然振 动频率 , 使 之具 有 良好的平顺 性 , 当装有高度 控制 系统时 , 载荷变化而车身高度可保持 不变 , 自然振 动频率 的 变化 也很 小 ② 由于 弹性介质是空气 , 空气 弹簧的 寿命只 取决于橡胶囊 , 台架试验表 明 , 它 的寿命 比 钢板 弹簧高很 多 ③ 空气 弹簧 自身重量较轻 ④ 承载能 力可以在一定范 围 内变化 , 便于系列化和通 用化
空气弹簧也有缺点： ①需要加装导向机构来承受除垂直力以外的力和力矩，所以结构比较复杂， ②瘤封环节较多，容易漏气 空气弹簧尺寸较大，给结构布置带束 】3 一定闲难。在非种立悬架中，往往由于空气弹 簧尺寸大，不得不减小弹簧的中心距，使横向 角刚度大大降低。为此，往往需装横向稳定器 以提高其横向角刚度。 空气弹簧悬架结构如图51所示，这是在载 重汽车上的装置情况。 (2)空气弹簧的种类 图51空气弹费在我重汽车上的应用 现在使用的空气弹簧都是夹有帘线层的橡 4,空桥5.空T接 6.减器 胶囊，基本有三种形式： ①葫芦形空气弹簧（图52一1）。这种结 构寿命较高，便于制造，自然振动频率较高， ②枕形空气弹簧（图52一2）。这种结构 是纵向尺寸较大，横向尺寸较小，使某些车型 的布置较方便，并能获得较大的横向角刚度。 但这种结构制造工艺性差，而且自振频率比街 图52空气弹元件 1,葫芦形2，形3.式 芦形的更高，因此很少应用。 有效宜轻 膜式空气弹簧（图52一3）。这种结构 的特性曲线较理想，根动领率很低，用材较少 但立的寿命出霜苦形的低些。动国则度和静别接 的差别较大，频率随载荷的变化较大。目前，已在 小客车、公共汽车、某些牵引车和挂车上应用。 (3)空气弹簧的受力特性 空气弹簧受力情况如图53所示。 如图所示， P=p,F (72) 式中：P一一空气弹簧的载荷， 图53光受力简图 空气弹簧中的相对气压随气囊的高度（容积）变化而变化： F 一空气囊的有效面积，它随气囊高度变化而变化。 P,与F都是弹簧变形X的函数，因而可根据气体状态方程式和有效面积、容积的变化规 律求得空气弹簧的特性。 弹簧明度C按下式计算 C=D+p (73) 自然振动频率n按下式计算： a=9√P1晋+景·眼 (74) p. 一7- 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.hitp://www.cnkine
空气 弹簧也有缺点 需要加 装导 向机构来承 受除垂直 力以外的 力和 力矩 , 所 以结构 比较复杂 密封环 节较多 , 容 易漏气 空气 弹簧尺寸 较大 , 给结构 布置 带来 ①②③ 一 定 困难 。 在非 独立 悬架 中 , 往往 由于 空气 弹 簧尺 寸大 , 不得 不减小 弹簧的 中心距 , 使横 向 角刚度 大大降 低 。 为此 , 往往需装横 向稳 定器 以提 高其横 向角 刚度 。 空气 弹簧悬架结构 如 图 所 示 , 这是 在载 重 汽车上的 装置情况 。 空气 弹簧的种类 现在使用 的空气 弹簧都是 夹有帘线 层的橡 胶 囊 , 基本有三种形式 ① 葫 芦形空气 弹簧 图 一 。 这种结 构 寿命较 高 , 便于制造 , 自然振 动频率 较高 ② 枕形 空气 弹簧 图 一 。 这种结构 是 纵向尺寸较大 , 横 向尺 寸较小 , 使某些车型 的布置 较方 便 , 并 能获得较大 的横 向角刚度 。 但这种结 构 制造工艺性 差 , 而且 自振频率 比葫 芦形 的更 高 , 因此很 少应用 。 ③ 膜式空 气弹簧 图 一 。 这种结构 的特性 曲线较理想 , 振 动频率很低 , 用材 较少 。 但它 的 寿命 比葫芦形 的低 些 , 动 刚度和静 刚度 的差别 较大 , 频率 随载荷的变化较大 。 目前 , 己在 小客车 、 公共 汽 车 、 某些 牵 引车和 挂车上应用 。 空气 弹簧的受 力特性 空气 弹簧受 力情况 如 图 所示 。 如 图所 示 , , · 十一飞勺 书一八 才 阅 当 、 「乍’ 村’ 髻亡 二 曰分 一 , 杯一下 ‘ 图 空气弹费在 载重 汽车上 的应用 车架 高度控 制 阀 导向臂 唾 车桥 空 气囊 砂翻蕊器 参鳃准 履羹勇 黝 一鱿 葫 图 芦形 笋空气 枕 弹 形 簧元件 膜式 攀 有效直径 式 中 — 空 气 弹簧的 载荷 图 空气弹簧受力简图 , — 空气 弹簧 中的 相对气压随气囊的 高度 容积 变化而变化 — 空气 囊的有效面积 , 它 随气囊高度变化而 变 化 。 与 都是 弹簧变形 的 函数 , 因而可根据气体状态方程 式和 有效面 积 、 容积的 变化规 律求得 空气 弹簧的 特性 。 弹簧刚度 按下式计算 自然振 动频率 按 下 式计算 。 旦旦 , , — 二 一 下 一 不产 一二 二 兀 , , 护 入
式中m一气体过程的多变指数，通常取1.33~1.38： H一折算高度，H=卡（气体总容积V除以有效面积F), ·重力加速度 一有效面积对弹簧变形的变化率。 （4)空气弹簧的强度 空气弹簧的强度主要取决于空气囊布线层的强度。除取决于其材料、密度和层数之外， 还与气鞭的曲率半径有关，曲率半径越大，强度越低。 气囊在中立位置的爆破强度一般应超过使用压力的4~5倍。但是在使用中，气囊的爆 破往往是由于气龚的过度伸长造成的。所以，空气弹簧悬挂加装反向限位装置，防止气囊过 干伸长是十分必要的 (5)其它问题 ①气囊满载时的内压通常不超过5公斤/厘米2，内压过高，充气困难； ②空气悬挂中往往都装有高度控制系统（高度控制阀和气源系统），这是为了改善使用 性能和克服气囊行程不足的困难，并且在微量漏气（往往很难避免）时，得到自动的补充。 所以，若使空气悬挂不用补充气源，必须采取相应的措施来解决漏气等问题。 ®每车的高度控制阀不得超过3个。否则，“多余的”定位将使各轮的载荷变化不定， 从而出现对角线的过拉和振动。 4.油气弹簧的设计与计算 目前，在重型矿用自卸车上，为了改善驾驶员的劳动条件，提高平均车速，采用油气弹 簧的越来越多了。例如，我国自行设计和制造的上海牌SH380型自卸汽车(32吨)的悬挂 系统就是采用了油气弹簧（图54）。 图54上海牌SH380型自部汽车 194-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net
式中 —气体 过程 的 多变指数 , 通 常取 一 一 一 , , , 、 , , 、 、 , 卜 , 二 、 , 一 、, 一 一 、 — 异 向 及 , 二 万 犷、 气气件 匕 谷 积 际 以月 溉 圆 积 尸 月 — 重 力加速 度 , — 有效面积 对 弹簧变形的变化率 。 空气 弹簧的强度 空 气弹簧的强度主要取决于空气囊 帘线层的强度 。 除取决 于其材料 、 密度和层数之 外 , 还 与气囊的 曲率半径 有关 , 曲率半径越大 , 强度越低 。 气囊在 中立位置的爆破强度一般应超 过使用压 力的 一 倍 。 但是 在使用 中 , 气囊的爆 破 往往是 由于气囊的过度 伸长造成 的 。 所 以 , 空气弹簧悬挂加 装反 向限位装 置 , 防止气囊过 于伸长是十 分必 要 的 。 其它 问题 ① 气囊满载 时的 内压通 常不超 过 公斤 厘 米 , 内压过高 , 充气 困难 ② 空 气悬挂 中往往 都 装 有高度控制 系统 高度控制 阀和气源 系统 , 这是 为 了改善使用 性能和 克服 气 囊行程 不足 的 困难 , 并 且在微量 漏气 往往很难避 免 时 , 得到 自动的补充 。 所 以 , 若使空气 悬挂不用补充气源 , 必须采取相应的措 施 来解决 漏 气等 问题 。 ③ 每车的 高度控 制阀不得超 过 个 。 否 则 , “ 多余 的 ” 定位将使 各轮的载荷变化不定 , 从而 出现对 角线的过载和振 动 。 油气弹簧的设 计 与计 算 目前 , 在重 型矿用 自卸车上 , 为了改善驾驶 员的劳 动 条件 , 提高平 均车速 , 采用 油气 弹 簧的越来越 多了 。 例如 , 我 国 自行 设计和制造的上海 牌 型 自 卸汽车 吨 的悬挂 系统就是 采用 了油气 弹簧 图 约 。 图 上海牌 型 自卸汽车