空气悬架导向机构分析

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1、空气悬架导向机构的分析.doc客车空气悬架导向机构的分析陆军，任东华摘要：介绍了几种典型客车空气悬架导向机构的布置、受力分析及运动分析。关键词：导向机构、布置、受力分析、运动分析Abstract:Thispaperintroducesseveralarrangementsoftheguidemechanismequippedontotheairspringsuspendingbus.Analyzetheforceandthemotionofthisguidemechanism.Keywords:guidemechanism;arrangement;analyze;forc

2、e;motion由于交通部JT-325评级标准的执行，同时国外空气悬架制造商相继打入国内市场后，现在国内空气悬架在高档城市公交和高速客运领域中已有广泛的运用，而在欧洲几乎所有的客车悬架都采用空气悬架。由于空气悬架中的弹性元件是空气弹簧只能承受垂直载荷，所以需要导向机构来承受和传递垂直力以外的力和力矩。下面就对空气悬架的导向机构进行介绍分析。1导向机构的作用空气悬架是主要采用空气弹簧作为弹性元件的，是由夹有帘线的橡胶囊和充入其内腔的压缩空气组成，只能承受垂直载荷。基于这个特点，故在这种系统中需要有导向机构来承受和传递垂直力以外的力和力矩。此外转向轴上的导向机构还应能控制车轮

3、定位角在合理的范围内变化，转向时车轮能有合理侧偏角以便合理的控制整车地不足转向效应。导向机构的布置和与运动关系到整车的平顺性、行驶稳定性、在紧急制动时能抗“点头”和轮胎的磨损情况。在空气悬架系统中对导向机构有如下要求：1、在车轮跳动时，车轮定位角能有合理的变化特征。2、转向时，车轮能有合理侧偏角。3、导向机构与转向拉杆运动协调。4、承受和传递垂直力以外的力和力矩2几种导向机构的分析双纵臂非独立悬架双纵臂非独立悬架又称四连杆机构，其摆臂在客车纵向平面内运动，当车轮跳动时，车轮的倾角和轮距保持不变，轴距有变化。由于采用双纵臂可保持车桥水平上下移动，保持主销后倾角不变，故用于客

4、车前悬架和发动机后置客车。布置有两大类，一类是采用4根纵臂和1根横臂作为导向机构。称作横向推力杆的横臂，其功能是承受侧向力。4根纵臂通常称为纵向推力杆承受着制动力矩和作用于纵向的力；第二类则是把2根上臂布置成彼此成锐角，以使它们能够承受侧向力而不必使用横向推力杆。第一类导向机构运用于前悬架例子，如美国Hendrickson公司PARASTEER前悬架和Volvo公司北美长头卡车前悬架（见图2.1）。这类导向机构还有一种变形，其布置方式为下面还是2根纵臂，上面2根纵臂减去一根，余下一根移至车桥中间部位，变成3根纵臂和1根横臂。3根纵臂承受着制动力矩和作用于纵向的力，横臂承受

5、侧向力，美国neway公司产大多数发动机后置客车后悬架采用这种结构（见图2.2）。这类悬架具有平行的车桥悬挂导向，在悬架的整个活动行程范围内传动轴角度变化很小，保证传动轴均匀传动。在确定通过空气弹簧传递的静载荷F时，仅研究空气弹簧所固定的纵臂就可以了（图2.3）：F=（Nb-U/2）i第1页共11页空气悬架导向机构的分析.doci=b/aNb:车轮载荷（等于前桥或后桥允许载荷一半的法向力）U:作用在桥上的非簧载部分重力i:转递比当空气弹簧在车桥上时b=a,i=1,空气弹簧转递的静载荷为Nb-U/2，且当空气弹簧在横向平面和纵向平面有相应倾角时，计算传递比i时可以不予考虑，

6、空气弹簧只能承受垂直载荷。图2.1VolvoTrucks公司的北美卡车前悬架，由4根纵臂和1根横臂组成的导向机构，横臂中间部分下凹，以避让发动机。图2.2Naway公司的AD-126型空气悬架，由3根纵臂和1根横臂组成导向机构，在图第2页共11页空气悬架导向机构的分析.doc中可以清楚看到上纵臂只有一根且位于车桥中间部位。图2.3若空气弹簧F支撑在下臂上时，空气弹簧载荷仅于力臂a和b的长度有关。分析纵臂和横臂的受力情况取决于路面对车轮的反作用力L1、N’b、S和他们造成的力矩。确定纵臂同车身及桥壳连接处的纵向作用力，应利用作用在车轮和路面接触点处的垂直'Nb和纵向力L力1

7、：'Nb=kNb-U/2L1=Mdmax.i.η'Nb：垂直力K:车轮动载系数，取决于车轮额定载荷和轮胎刚度Nb:车轮载荷（等于前桥或后桥允许载荷一半的法向力）U:作用在桥上的非簧载部分重力L1:纵向力（也可能取制动力，如果制动力大于驱动力则取制动力，反之去驱动力，但同时要注意这两种力在驱动桥和非驱动桥上的作用方向）Mdmax：发动机最大扭矩i：传动系总传动比η：传动系总效率我们通过图解法（见图2.4）求得答案。此时，把车桥、车轮与纵臂作为一个整体来研'究。因此车轮和路面接触点处的垂直力Nb和纵向力L1形成合力RA。先将下横臂