1、毕 业 设 计（论 文）大客车前空气悬架设计教 学 系： 汽车系 指导教师： 唐新蓬 毕业设计(论文)任务书学生姓名 专业班级 车辆 1091指导教师 工作单位 汽车系设计(论文)题目 大客车前空气悬架设计设计（论文）主要内容：1. 查阅相关文献，了解空气弹簧悬架的结构，写出开题报告；2. 选择、确定空气弹簧悬架的结构型式和主要参数；3. 对主要零件进行强度校核； 4. 绘制空气弹簧悬架的装配图、主要零部件图以及部分零件的三维图；5. 撰写毕业设计说明书要求完成的主要任务及其时间安排:1. 查阅的相关参考文献不少于 10 篇，其中外文资料 2 篇；2. 开题报告应符合学院对开题报告的要求；3.
2、 二维装配图和零件图应按国家标准绘制，总图纸量不少于 2 张 A0 幅面图纸，其中至少 要有一张 A1 幅面的手工绘制图纸；4. 设计说明书要能真实反映设计内容，设计计算正确，书写格式符合学院的撰写要求，字数不少于 1 万字时间安排：1.2012 年 11 月2012 年 12 月 查阅资料，撰写开题报告。2012 年 12 月 30 日前完成；2.2013 年 1 月3 月 确定设计方案，完成主要参数、性能和强度的校核计算；3.4 月5 月 17 日 完成图纸的绘制和设计说明书的撰写；4.5 月 18 日5 月 24 日 修改设计图纸和设计说明书，准备答辩；5.5 月 27 日 6 月 7
3、日 答辩必读参考资料：1. 王望予. 汽车设计M 北京：机械工业出版社 （第三版）2. 唐新蓬. 汽车总体设计M 北京：高等教育出版社 20103. 张小虞，叶平. 汽车工程手册(设计篇)M.人民交通出版社 20014. 张英会主编 弹簧M 北京：机械工业出版社 19825. 机械制图、公差与配合等国家标准6. 其它相关设计资料指导教师签名： 教研室主任签名： 毕业设计(论文)开题报告题目 大客车前空气悬架设计1目的及意义（含国内外的研究现状分析）：随着人们对乘坐舒适性要求的提高，与钢板弹簧悬架相比，空气弹簧悬架因其独特的性能和适应性，正在逐步打入传统的钢板和螺旋弹簧领域。空气悬架系统是以空气
4、弹簧为弹性元件，利用气体的可压缩性实现其弹性作用的。通过压缩气体的气压能够随载荷和道路条件变化而进行自动调节，不论满载还是空载，整车高度不会变化，可以大大提高乘坐的舒适性。空气弹簧的运动性能特点是：(1)负载能力可调；(2)弹性系数随负载变化；(3)负载变化肘,固有频率几乎不变；(4)固有频率较低。这些特点决定了空气悬架具有以下优点：(1)乘坐更舒适安全；(2)改善车辆的行驶平顺性；(3)延长轮胎和制动片的使用寿命；(4)负载变化时车身高度不变；(5)减少电气、空调、排气系统、车桥、车身和底盘的维修成本；(6)减少对道路的冲击，保护路面，降低高速公路的维修费用；(7)延长车辆的使用寿命并增加折
5、旧值。对于我国汽车业界而言，空气悬架项目不仅仅是一个难得的商机，更重要的是，谁先掌握了汽车空气悬架的开发技术，谁领先开发出配置空气悬架的成熟车型，谁就掌握了今后若干年内商用车市场的先机。我国公路条件的改善为汽车空气悬架创造了基本的使用条件。国内高速公路的发展对汽车的操纵稳定性、平顺性、安全性提出了更高的要求，对空气悬架国内市场产生了很大的促进作用。此外，重型汽车对路面破坏机理的研究及认识进一步加深，政府对高速公路养护的重视，限制超载逐步在国内各地受到重视，使空气悬架在重型车市场的应用也将进一步扩大，为适应高速公路运输的需要，高级客车和大型载货车都必须使用空气悬架。客车市场的快速发展将大大拉动空
6、气悬架的需求增长。近几年，空气悬架的需求主要是与高等级客车的销售量直接相关，据统计，我国高级客车的市场以每年 15的速度增长。根据国家汽车行业“十五规划”要求：我国的客车将“重点发展适应高速公路需要的大中型客车，专用客车底盘及关键总成”并“根据市场需求适当发展高档旅游客车” 。 “十五规划”预测，2005 年大中型客车年需求量为 1216 万辆(其中大型客车为 35 万辆，中型客车为 911 万辆)，2002 年 7 月，交通部颁布实施营运客车类型划分及等级评定(JT/T325-2002)行业标准，新颁布实施的标准里面对大中型客车配置悬架类型作了规定，其中高级大中型客车必须采用空气悬架，这为空
7、气悬架产品的推广使用创造了一个良好的外部环境。国内外概况国外的应用目前国外高级大客车几乎全部使用空气悬架，重型载货车使用空气悬架的比例已达 80%以上，空气悬架在轻型汽车上的应用量也在迅速上升，部分轿车也逐渐安装使用空气悬架，如美国的林肯、德国的 Benz300SE 和 Benz600 等。在一些特种车辆（如对防震要求较高的仪表车、救护车、特种军用车及要求高度调节的集装箱运输车等）上，空气悬架几乎为唯一选择。国外汽车空气悬架发展经历了“钢板弹簧-气囊复合式悬架被动全空气悬架主动全空气悬架的变化。ECAS 应用了电子控制系统，使传统的空气悬架系统的性能得到很大改善，汽车在各种路面、各种工况条件下
8、能实现主动调节、主动控制，并增加了许多辅助功能（如故障诊断功能等） ，目前在欧洲一些国家的大客车上已经大量应用，可以预见，ECAS 在汽车上的应用将越来越普及。我国空气悬架的应用发展空气悬架在我国的应用落后国外几十年，直到近几年，随着高档客车制造技术的引进以及人们对舒适性要求的提高，加上国家对客车等级划分的标准要求，空气悬架才开始逐步应用起来。目前空气悬架主要集中应用在高等级客车上，但是受多方面因素的制约，空气悬架的配置率还很低，基本上还属于“导入”阶段。据不完全统计，国内部分数量相对较大的应用主要集中在郑州宇通、厦门金龙、苏州金龙、扬州亚星、一汽客底、东风杭汽等规模较大的主要客车及底盘厂家。
9、20022003 年的大致情况是：郑州宇通在 2003 年自主开发，加上选配 NEWWAY 及 Reyco 的的空气悬架，年装车近 500800 台套；扬州亚星年产客车及底盘 8000 多台，其中选用 Neway 及 Reyco 的空气悬架；东风杭汽近两年客车及客车底盘的产量都在 80009000 台水平徘徊，先后采用 Neway和科曼的空气悬架；一汽客底主要选用 Neway 或 Reyco 的空气悬架；厦门金龙、苏州金龙一边选用Neway、科曼或其他国外公司的产品，一边在进行自主开发。此外，国内其它一些客车厂家也都是以选装国外空气悬架产品为主。总之，目前汽车空气悬架在载重货车的应用国内尚处于
10、起步阶段。2基本内容和技术方案：预计需达到的目标设计的客车悬架有良好的行使平顺性、具有合适的衰减振动能力、保证客车具有良好的操纵稳定性、有良好的隔声能力并且结构紧凑，占用空间尺寸要小等关键理论和技术、技术指标1. 空气弹簧的刚度特性汽车空气悬架中的空气弹簧具有非线性刚度特性。理论计算时空气弹簧刚度 dxAPVak2式中 为刚度比，Pa 为绝对压力（ / ） ，A 为空气弹簧的有效面积 ，V 为弹簧kg2cm2cm的体积 ，P 为示压强3cm2/ckg这是空气弹簧刚度的一般表达式。而常用的空气弹簧的静刚度和动刚度。所谓的静刚度是指空气弹簧低频时的归纳刚度（一般认为频率 F0.2),由于弹簧的振动
11、较快，假定空气弹簧内部气体和外界没有热交换，其内部气体变化过程为绝热过程，取 n=1.4。2.空气弹簧有效面积特性由于空气弹簧气囊是一个弹性体，一般情况下在空气弹簧变形时有效面积不是固定不变的，但不同结构形式的空气弹簧，有效面积的的变化是不同的。3.空气悬架频率特性传统的金属弹簧悬架的固有频率刚度一般是固定的，当空气弹簧质量变化时，根据公式，则悬架系统的固有频率也随之发生变化，随着弹簧质量的增加，悬架系统的固有频率wgk21f 下降，反之 f 上升，如果汽车的簧载质量变化较大的话，这种影响就更加突出。故固有频率的剧烈变化会恶化汽车的舒适性，汽车设计时一般希望保持固有频率不变。对于模式空气弹簧，
12、采用圆柱活塞，就可以利用简化前面的空气弹簧感度计算公式今后在以下几个方面应该是研究的重点：空气弹簧的匹配技术。由于空气弹簧的刚度特性是一组非线性弹性特性曲线，研究这一类刚度非线性系统的振动传递规律是空气弹簧匹配的关键空气弹簧橡胶气囊在有气体压力作用的情况下弯曲产生的弹簧性力对整个空气弹簧性力的 贡献只得进一步研究。 空气弹簧设计和制造技术。这包括两个方面：一是根据悬架设计所要的参数设计空气弹簧，这些参数包括空气弹簧频率，刚度，容积，有效面积等；二是空气弹簧橡胶囊的设计和制造技术，橡胶气囊的设计和制造直接决定空气弹簧的性能和寿命。当空气弹簧压缩，气体压力增加时，橡胶气囊要发生膨胀变形，橡胶气囊帘
13、线层帘线角的设计决定了其膨胀变形的规律，而这种膨胀变形影响着空气弹簧直径和有效面积的变化规律，从而影响到空气弹簧的弹性特性。橡胶气囊的设计还要考虑气囊和金属连接件之间的封密问题。空气悬架导向机构的设计，由于空气弹簧只能够传递垂直载荷，在空气选悬架系统当中必须设置导向杆系来传递纵向力和侧向力，但空气悬架系统中的导向杆系通常回形成过约束，在车轮跳动过程当中在导向杆内产生超静定力，导向杆系的 设计必须使这种超静定力尽可能地小，导向杆系的设计还涉及到车轮定位参数的 变化，传动轴角度的 变化，与转向系干涉等问题，另外导向杆系的设计与汽车的纵倾中心，侧倾中心也有密切关系。空气悬架的控制技术空气悬架的控制包
14、括空气弹簧的刚度控制，车身高度控制，车身姿态控制等多方面，空气悬架在结构保证了控制的方便性，因此控制算法、控制系统的结构（包括控制硬件）应是研究的关键。今后电子控制式空气悬架将成为空气悬架发展的必然趋势。3进度安排：1. 查阅资料，熟悉结构2. 翻译外文，开题报告3 结构选型，参数选择，设计计算4 绘制总装图，零件图5 撰写设计说明书，准备答辩4指导老师意见：明确了设计目标和设计任务，对空气悬架的设计方法进行了说明，但对缺少具体设计方案，因此下阶段还需修改、充实设计方案，按时完成毕业设计任务。指导教师签名： 年 月 日注：1. 开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学
15、生独立撰写，在学院规定时间内完成；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 1Abstract 21 绪论 31.1 悬架的概述 31.2悬架的分类41.3 悬架技术的研究现状
16、及发展趋势52 空气悬架结构72.1 空气悬架结构简介72.2 空气悬架系统的工作原理83 空气悬架系统结构方案设计103.1 空气弹簧悬架与机械弹簧悬架比较103.2 空气弹簧的种类及布置问题103.3 高度控制阀113.4 反弹限位133.5 减振器133.6 导向机构的选择及布置.144 悬架主要参数的确定 164.1 大客车的结构参数 164.2 悬架静挠度 184.3 悬架动挠度 184.4 悬架弹性特性 195 弹性元件的设计 205.1 空气弹簧力学性能 215.2 高度控制阀 226 悬架导向机构的设计 246.1 悬架导向机构的概述及强度受力计算246.2 横向稳定杆的选择2
17、66.3 稳定杆的横向载荷及强度266.4 悬架及整车的刚度277 减振器机构类型及主要参数的选择计算307.1 减震器分类307.2 减震器的选定及阻尼力的计算32总结34参 考 文 献 35致 谢 361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。空气悬架的现状发展趋势等等。给出了设计全空气悬架时所需的设计过程和相关知识。设计的客车悬架有良好的行使平顺性、具有合适的衰减振动能力、保证客车具有良好的操纵稳定性、有良好的隔声能力并且结构紧凑，占用空间尺寸要小等由于把这些设计方法用于实际设计时，有必要验证其设计结果的正确性，因此，在本说明书中，把全空气悬架的设计作为实例
18、，对规范书中介绍的设计方法进行了说明。另外，为了提高设计的速度，还把空气悬架的导向杆受力，减震器的弹簧刚度等的计算都程序化了，我在设计中都一起使用了。空气弹簧及减振器引用了标准，关于该部分的内容，在文章末尾有注释。关键词： 空气弹簧；悬架；大客车2ABSTRACTThe design of the book first collect some knowledge of suspension, based on the advantages and disadvantages of the air suspension. Air suspension on the current develo
19、pment trend. Design process is presented for design of air suspension and the related knowledge.Due to these design methods used in practical design, correctness, it is necessary to verify the design result and therefore, in the specification, the design of full air suspension as an example, the des
20、ign method of the specification are described.In addition, in order to improve the design speed, but also the guide rod air suspension force, calculation of absorber spring stiffness are programmed, the design can be used together.Air spring and shock absorber cited the standard。Key words: air suspension；suspension ；motor bus
