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1、空气弹簧液压减振器的相关想法 目录 一.概括 1二.背景介绍 11. 弹簧、液压减振器 12. 空气弹簧 23. 各自的优缺点 3三设计方案 31.叠加式 42. 贯穿式 43.方案比较 54选定方案需要注意的问题 5一.概括本文探讨了一种新型结构紧凑、弹簧刚度可变的空气弹簧液压减震器，这种减振器 将空气弹簧与液压减震器有机地结合为一个整体，节约了空间，简化了整车底盘的 布置；同时由于空气弹簧的刚度与充气压力有关，随着压力不同刚度会发生改变， 通过充入气体压力的调节，能自动保持车身水平高度，无论空载满载，车身高度都 能恒定不变。这样在任何载荷情况下，悬挂系统的弹簧行程都保持一定，减震特性 基本
2、不受影响，即便是满载情况下，车身也很容易控制。二.背景介绍减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击。在经过不平路面 时，虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动，但弹簧自身还会有往复运动，而减震器就 是用来抑制这种弹簧跳跃的。减震器太软，车身就会上下跳跃，减震器太硬就会带 来太大的阻力，妨碍弹簧正常工作。在关于悬挂系统的改装过程中，硬的减震器要 与硬的弹簧相搭配；而弹簧的硬度又与车重息息相关，因此较重的车一般采用较硬 的减震器。与引震曲轴相接的装置，用来抗衡曲轴的扭转震动（即曲轴受汽缸点火 的冲击力而扭动的现象。1. 弹簧、液压减振器为了减少前面提到的路面对车辆的振动和冲击，需要弹簧把这
3、些吸收振动和冲击的 能量，弹簧在悬架中就是一个储能元件，但是暂时储存起来还不行，还要把这些对 车辆乘坐舒适性和操纵稳定性不利的能量消耗掉，这是就轮到减振器登场了，液压 式减振器的工作原理是当车架与车桥作往复相对运动，而活塞在缸筒内往复运动 时，减振器壳体内的油液便反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔， 此时，孔壁与油液间的摩擦及液体分子内摩擦便形成对振动的阻尼力，使车身和车 架的振动能量转化为热能，而被油液和减振器壳体所吸收，然后散到大气中。简单 的说就是，将动能转化为热能。如果减振器在试验台连续运转几分钟，减振器贮油 缸外壁会变得非常热，甚至烫手。所以液压减振器和弹簧一般同时使用。
4、弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件。用弹性材料制成的零件在外力作用下发生 形变，除去外力后又恢复原状。亦作“弹簧”。一般用弹簧钢制成。弹簧的制造材 料一般来说应具有高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性及良好的热处理性能等，常 用的有碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢以及铜合金、镍合金和橡胶等。弹簧 的制造方法有冷卷法和热卷法。弹簧丝直径小于8毫米的一般用冷卷法，大于8毫 米的用热卷法。有些弹簧在制成后还要进行强压或喷丸处理，可提高弹簧的承载能 力。现有的液压减震器结构分为两类：一类为液压减震器和弹簧分开布置于车身的结 构，如图 1，这类底盘布置方式占用的空间相对较大，对于汽车而言更是如此，现 在用
5、户希望行李箱越来越大，汽车包装空间越来越紧凑，而防碰撞结构又吞噬掉汽 车前部空间，这无疑需要悬挂系统变得更为紧凑。对于空间相对较小的车特别是轿 车来说，问题显得更为突出，因此适用范围受到很大的限制。另一类为液压减震器 与螺旋弹簧结合在一起的结构，如图 2，这类减震器由于弹簧刚度不可变或可变 范围有限，因此适应范围较小，基本上用在汽车上，列车的转向架一般还是以另外 一类的的结合方式为主。图1图22. 空气弹簧空气弹簧是在一个密封的容器中充入压缩空气，利用气体可压缩性实现其弹性作 用。空气弹簧具有较理想的非线性弹性特性，加装高度调节装置后，车身高度不随 载荷增减而变化，弹簧刚度可设计得较低，乘坐舒
6、适性好，如图 3。其工作原理是 在密闭的压力缸内充入惰性气体或者油气混合物，使腔体内的压力高于大气压的几 倍或者几十倍，利用活塞杆的横截面积小于活塞的横截面积从而产生的压力差来实 现活塞杆的运动。图33. 各自的优缺点通过以上知识可以了解，空气弹簧和普通的钢质弹簧由于原理上的根本不同，气弹 簧比普通弹簧有着很显著的优点：速度相对缓慢、动态力变化不大（一般在 1：1.2 以内）、容易控制；缺点是相对体积没有螺旋弹簧小，成本高、寿命相对短。用空气弹簧替代传统的钢板弹簧，可以使车辆行驶起来的颠簸感大幅降低，除了让车辆更舒 适，空气弹簧还能够减少对路面或者轨道的冲击力。根据国外数据显示，同等条件下，空
7、气弹 簧对路面或轨道的冲击力是钢板弹簧的一半左右。目前许多的高级轿车用空气弹簧替代普通的 钢制弹簧，在火车高速转向架上的二级悬挂中也看见空气弹簧的影子。于是我们试想能否使用 空气弹簧来替代现在的空气弹簧3设计方案空气弹簧的弹性系数是通过空气弹簧中空气的流量（压力来调节的。在高频激振路 面（短波路面或高速过弯时，空气弹簧中的部分气体会被锁定，在空气弹簧受压 时，空气流量减小、压力增大、 弹簧变硬，以减小车身起伏和提高车身稳定性。 在普通路面上，空气自由流动，空气流量加大、压力减小、弹簧变软，从而提供柔 软的弹簧和最大程度的行驶舒适性，而减震器在不同的承载状态下具有不同的阻尼 力值，两者结合在一起
8、能够组成几乎频率不变的悬挂系统，使乘员在不同的路面 上行驶时都能有非常舒适的感觉。根据自己的见解和所收集的部分相关资料，自我 感觉有两种设计方案。如下：1.叠加式如图 4，这种设计方案是将空气弹簧叠加在液压减振器上，将空气弹簧上的气嘴与 空气罐相连，空气弹簧与液压减振器间用一个轻质硬度合适的钢材隔绝，通过增大 接触面积以减少空气弹簧和液压减振器之间的压强，从而更好地保护空气弹簧，并 且钢板和液压减振器之间用垫圈和一些密封件来连接，以缓解相关力对液压减振器 的损害，同时在钢板上安装一个固定装置，用以限制液压减振器的竖直运动，固定 装置与液压减振器之间留有一定的间隙并且添加一些缓震的物质或装置，用
9、以在受 到横向力的时候保护液压减振器。2.贯穿式如图 5，这种设计是将液压减振器放在空气弹簧的中心使其穿过空气弹簧，同样将 空气弹簧上的气嘴与空气罐相连。在液压减振器和空气弹簧之间增加一些固定的装 置，用以限制液压减振器的横向位移，在固定装置与空气弹簧间需加橡胶垫圈一起 到保护空气弹簧的目的。图53.方案比较叠加式的横向距离小但是纵向距离较大，而插入式相反，但是插入式中的空气弹簧 一般用的是橡胶作为外包，如果把减振器放入其中，由于减振器的能量转换是机械 能转换成内能，通过热量散发到空中，那么插入式就不利于散热，这样的话就会缩 短减振器的使用寿命以及空气弹簧的稳定性，当温度过高的时候甚至容易出现
10、将空 气弹簧烧化的现象，严重影响乘车的舒适性，甚至对我们的生命造成危害。所以综 上所述，选择叠加式比较安全。4 选定方案需要注意的问题(1) 目前许多东西都在向小轻的方向发展，采用叠加式方式在纵向长度上就会大 大的增加，这样使得生产出来的产品具备的竞争力就小，所以在保证强度、安全的 前提下尽量的缩短纵向的距离，(2) 空气弹簧其重心的位子会受到横向力的影响，液压减振器?，当施 加的横向力超过液压减振器的承受范围时,?,?，而空气弹簧承受载荷变 化、系统固有频率大致不变，因此具有变刚度的特点，所以隔振装置的设计不用过 多的考虑设备的重心，所以将这两者结合在一起如何保证液压减振器横向力的范围 需要好好考虑。(3) 不管是空气弹簧还是液压减振器，其能量都有将机械能转换成内能通过 热能的形式排在空气中，那么在两个链接的时候就需要考虑两者的散热问题，之间 是否会相互影响，从而导致两者无法正常工作，减短使用寿命。(4 由于空气弹簧属于软性，液压减振器属于刚性，将两者连接时需要考虑使 用何种材料，并且空气弹簧的想想面积交大，液压减振器的横向面积较小，当两者 连接时需要考虑在确保轻质化的同时如何对连接部分进行设计。5)在保证小巧精致的同时，设计不宜过于复杂，要便于后期的保养维修。
空气弹簧液压减振器的相关想法
