空气弹簧特性试验研究

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1、万方数据2008年9月第36卷第9期机床与液压MACHINETOOL&HYDRAULICSSep．2008V01．36No．9空气弹簧特性试验研究江洪，祁晨宇，汪栋，张文娜(江苏大学机械工程图学研究中心，江苏镇江212013)摘要：在对空气弹簧刚度与充、放气时间关系进行理论计算的基础上，制定了空气弹簧特性实验的方案，并提出了可行的实验方法。通过试验找出空气弹簧刚度与充、放气时间的变化关系，拟合其函数曲线，并最终分析和验证了实验结果的可靠性。关键词：空气弹簧；刚度；特性实验；垂向载荷中图分类号：U463．33“2文献标识码：A文章编

2、号：1001—3881(2008)9—204—5ExperimentalStudyonCharactersofAirSpringJIANGHong，QIChengyu，WANGDong，ZHANGWenna(GraphicTechnologyInstitute，JiangsuUniversity，ZhenjiangJiangsu212013，China)Almtract：Theaelafionofstiffnessofairspringandon／offtimewasealculated．aexperimentalschemeab

3、outthespringch啪c-terswasproposal．Afunctioncurvewagfitth,Dushtherelationofthestiffnessofairspringandon／offtime，thetestreliabilityWagall-alyzedandvalided．Keywords：Airspring；Stiffness；Charactertagt；Verticalload0引言随着人们生活水平的提高，对汽车乘坐舒适性的要求越来越高。汽车的操控性与舒适性一直是衡量汽车性能的两大核心标准，但两者

4、有时很难兼顾。良好的操控性需要汽车有着较硬的悬架，但较硬的悬架必然会降低汽车的舒适性。与传统的钢板弹簧悬架相比较，空气悬架因其独特的性能和适应性，在汽车悬架领域的应用越来越广泛。而空气弹簧是空气悬架设计中极重要的关键部件。空气弹簧作为空气悬架中重要的弹性元件具有良好的弹性特性，用于车辆悬架装置中可以明显改善车辆的行驶平顺性和操纵稳定性，同时可以减轻重载车辆对路面的破坏，在高档客车和重型载货汽车上得到广泛的应用。此外，由于它与普通金属弹簧相比有许多优点。所以也应用于压力机、剪切机、压缩机、离心机、振动输送机、振动筛、空气锤、铸造机械

5、和纺织机械等方面作为隔振元件；同时可用做电子显微镜、激光仪器、集成电路及其它物理化学分析精密仪器等的支承元件，以隔离地面的振动。空气弹簧是由气囊、底座、上盖板等部件组成。空气弹簧是利用橡胶气囊内部压缩空气的反力作为弹性恢复力的一种弹性元件⋯。空气弹簧按结构型式分为囊式、膜式和混合式三种，分别如图1(a)、(b)、(c)所示。警田辩(-)囊式(b)膜式(c)混合式图1空气弹簧1空气弹簧特性和刚度1．1空气弹簧的特性空气弹簧气囊是由高质量的弹性物构成，一般工作内压为0．3—0．7MPa，适应于一40—70℃的温度变化，并能抗磷化物质、

6、酸碱溶剂和臭氧等的侵蚀。要求24h内压降不得超过0．02MPa。高强度纤维硫化于高质量的胶层之间，形成空气弹簧的骨架，特别柔软且具有高度防破损能力，这使空气弹簧主要具有以下特性：(1)空气弹簧具有刚度随气囊压力和辅助气室容积以及底座形状的变化而改变的特点B。’，因此可以根据需要将空气弹簧设计成具有理想刚度特性的形式‘“。(2)空气弹簧具有非线性弹性口1特性，可以将其特性曲线设计成理想形状，如车辆悬架装置中最理想的反“s”形，即曲线的中间段具有比较低的刚度，而在较大的伸长和压缩行程时其刚度逐渐增加。收稿日期：2007一12一18基金

7、项目：浙江省科技厅重大科技专项重点攻关项目(2006C11089)；江苏大学研究生创新基金项目(1291120015)作者简介：江洪(1963一)。女．副教授，主要研究方向为机械CAD／CAE及计算机图形处理。E—mail：99998888@126．como万方数据第9期江洪等：空气弹簧特性试验研究(3)对于同一空气弹簧，可以得到不同的承载能力。当充气压力改变时，空气弹簧刚度计算公式(3)简化为：(4)与金属弹簧比较，空气弹簧节省了大量的弹簧钢，且寿命较长。(5)空气弹簧是以压缩空气为弹性元件，内摩擦极小，对高频振动有很好的隔振、

8、消声能力。(6)空气弹簧也有制造工艺复杂、成本较高、密封要求严格等缺点。1．2空气弹簧的刚度汽车空气悬架中空气弹簧具有非线性刚度特性。理论计算哺1时，空气弹簧刚度可以直接由载荷，对位移s求导得到，考虑到F=pjA。，所以有：K=誓=pi警+Ae誓(