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悬架和油气弹簧悬架

读书笔记之汽车悬架概述

悬架定义：车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。

悬架功能：把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架或（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。

悬架组成：弹性元件、减振器和导向机构，辅设缓冲块和横向稳定器。

汽车悬架可以分两大类：非独立悬架和独立悬架

1. 非独立悬架

架结构简单，工作可靠，被广泛用于货车的前后悬架。在轿车中，非独立悬架一般仅用于后悬架。

常见的非独立悬架有四种（按照弹性元件的不同分类），即纵置钢板弹簧非独立悬架、螺旋弹簧非独立悬架、空气弹簧非独立悬架和油气弹簧非独立悬架

1.1 纵置钢板弹簧非独立悬架。

由于钢板弹簧本身可以兼起导向机构的作用，并有一定的减振作用，使得悬架结构大为简化，几乎不需要额外的导向结构，对于要求较低的车辆甚至可以不安装减振器。如图1

独立悬架的结构特点是两侧的车轮各自独立地与车架或车身弹性连接，因而具有以下优点:

1）在悬架弹性元件一定的弹性范围内，两侧车轮可以单独运动，而不互相影响，这样在不平道路上可以减少车架和车身的振动，而且有助于消除转向轮不断偏摆的不良现象。

2）减少了汽车非簧载质量。

3）采用断开式车桥，发动机总成的位置可以降低和前移，使汽车质心下降，提高了行驶稳定性。同时能给予车轮较大的跳动空间，因而可以将悬架的刚度设计得较小，使车身振动频率降低，改善行驶平顺性。

以上优点是独立悬架广泛的用于现在汽车上，特别是轿车，转向轮普遍采用了独立悬架。但是独立悬架结构复杂，制造和维修成本高。在独立悬架设计不合理的时，车轮跳动造成较大车轮外倾和轮距的变化，使轮胎磨损较快。

2.1车轮在汽车横向平面内摆动的悬架

2.1.1单横臂式独立悬架

单横臂独立悬架的特点是党悬架变形时，车轮平面将产生倾斜而改变两侧车轮与路面接触点间的距离—轮距致使轮胎相对于地面侧向滑移，破坏轮胎和地面的附着，且轮胎磨损较严重。此外这种悬架用于转向轮时，会使主销内倾和车轮外倾角发生较大的变化，对于转向操纵有一定的影响，故目前在前悬架中很少采用。但是由于结构简单、紧凑、布置方便，在车速不高的重型越野汽车上也有采用。图5所示极为单横臂式独立悬架，图6为采用单横臂式独立悬架的越野车。 2.1.2双横臂独立悬架

双横臂独立悬架的长度可以相等，也可以不相等。在两摆臂等长的悬架中，当车轮上下跳动时，车轮平面没有倾斜，但轮距却发生了较大的变化，这将增加车轮侧向滑移的可能性。在两摆臂不等长的悬架中，如果两摆臂长度适当，可以是车轮和主销的角度以及轮距的变化都不太大，如图7所示。

不太大的轮距变化在轮胎较软时可以由轮胎变形来适应，目前轿车的轮胎可以容许轮距在每个车轮上达到4~5mm 的而不致沿路面滑移。因此，不等长双横臂式独立悬架在轿车前轮上应用广泛。

有时出于布置和空间的考虑，也有使用扭转的弹簧的双横臂悬架，如图9所示。图5 单横臂独立悬架

图6 单横臂独立悬架越野车 a b 图7 双横臂式独立悬架示意图 a ）两摆臂等长的悬架 b ）两摆臂不等长的悬架图8 用于轿车前轮双横臂独立悬架 a b 双横臂式独立悬架示意图 a ）两摆臂等长的悬架 b ）两摆臂不等长的悬架

图9 使用扭簧的双横臂式悬架

除了汽车的前轮，双臂也广泛的应用于汽车的后轮上，特别是高性能轿车和跑车上，图10所示。

双横臂式悬架通过调整其上下摆臂的长度和安装点位置，

可以获得各种轮胎定位参数及其变化趋势，通过配合轮胎参数使得汽车获得较好操纵稳定性，所以双横臂悬架几乎成为超级跑车和大多数赛车的首选悬架形式。

值得注意的是，在大多数超级跑车和几乎所有的方程式赛车上，减振器和螺旋弹簧的并没有直接安装在横臂或者立柱上，而是通过一个推拉杆和换向摇臂将悬架的跳动运动传递到减振器和弹簧，如图14所示，减振器和弹簧则更靠近车身轴线且通常隐藏于车壳内部。使用这种结构的原因应该有如下几点：1）便于布置，较细的推拉杆更方便布置，以免和传动轴和转向拉杆发生干涉，对于方程式赛车来说其较长的横臂使得小行程的减振器不足以连接横臂和车架，必须通过推拉杆来传递力和运动。2）减小空气阻力，这一点对方程式赛车特别重要，露在外面的推拉杆显然比粗壮的减振器和弹簧拥有更小的正投影面积，同时能够有效减小乱流。3）减小非簧载质量，减振器和弹簧的重量有它们两端的支座承受，只有推拉杆的一部分质量贡献给非簧载质量，同时由于不需连接减振器和弹簧，横臂结构也相对简化，进一步减少了非簧载质量。4）调整悬架参数，通过合理设计推拉杆和换向器结构，可以实现机构传动比的变化，从而实现悬架的线刚度的变化，即实现变刚度。当然，在普通民用车上，基于成本和使用空间的考虑，并不采用这种结构。

另外，实现双横臂式悬架的结构，两根横摆臂并不是唯一的方式。前面讲到的单横臂式

悬架由于其会导致较大的主销和轮胎倾角的改变不利于稳定的形式，并没有得到广泛的应用。但设计师巧妙的再原有单横臂的基础上增加了一个连杆，并是半轴与立柱连接处能够活动，是半轴或半轴套管充当了上横臂，构成了一种特殊的双横臂式悬架，有效克服了单横臂式悬架的缺点。当半轴充当横臂时，由于半轴既要传递扭矩，又要充当横臂承受拉压力，对半轴的要求较高。

2.2车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架

即纵臂式独立悬架，纵臂式独立悬架有单纵臂式和双纵臂式两种。由于该悬架的摆臂绕车身的横向轴线摆动，除了螺旋弹簧，横置的扭簧也应用得非常广泛。

2.2.1单纵臂式独立悬架

车轮采用单纵臂式独立悬架时，车轮上下跳动将使主销的后倾角产生很大的变化。因此，单纵臂式独立悬架一般不用与转向轮。图16为富康轿车后单纵摆臂式悬架。

有的单纵臂式悬架纵臂本身通橡胶衬套直接与车身连接，在承受侧向力时刚度不足，这时需要一个横向推力杆来进行一定的约束，其运动的干涉通过橡胶衬套的弹性来补偿，如图17所示

另一种单纵臂式独立悬架，其弹性元件为螺旋弹簧，但是它与上述的单纵臂式独立悬架的结构又有不同。它有一根整体的V 形断面（或其他形式的断面）横梁，在其两端焊接着管状纵臂，从而形成了一个整体构架——后轴体。纵臂前端通过橡胶－金属支承与车身作铰接式连接。纵臂后端与轮毂、减振器相连。汽车行驶时，车轮连同后轴体相对车身以橡胶－金属支承为支点作上下摆动，相当于单纵臂式独立悬架。当两侧悬架变形不等时，后轴体的V 形断面横梁发生扭转变形，由于该横梁有较大的弹性，可起横向稳定器的作用。它不像普通带有整体轴的非独立图10 用于轿车后轮的双横臂式悬架图11 前后车轮均使用双横臂式悬架的超级跑车图12 使用双横臂式悬架的房车赛车图 13使用双横臂式悬架的方程式赛车

图14推拉杆和换向器图15 半轴充当横臂的双横臂悬架图16 富康轿车后悬架图17 单纵臂式悬架

悬架那样，一侧车轮的跳动会直接影响另一侧车轮。因此，该悬架又称纵臂扭转梁式独立悬架，如图18所示。

2.4 多连杆悬架

所谓多连杆悬挂，顾名思义就是通过各种连杆配置把车轮与车身相连的一套悬挂机构。而连杆数量在3根以上才称为多连杆，目前主流的连杆数量为5连杆。如下图所示。

向的浮动，提高汽车转弯时的操控性能。限的。

后轮就可通过设计橡紧倾角，前束角以及使后轮获得一定的转向角度。其原理就是通过对连接运动点的约束角度设计使得悬挂在压缩时能主动调整车轮定位，而且这个设计自由度非常大，能完全针对车型做匹配和调校，因此多连杆悬挂能最大限度的发挥轮胎抓地力从而提高整车的操控极限。但由于结构复杂，成本也非常高。

3. 横向稳定器

现在轿车的悬架一般很软，在高速行驶中转向时，车身会产生很大的横向倾斜和横向角振动。为了减少这种横向倾斜，往往在悬架中加设横向稳定器。用的最多的是干事横向稳定器。杆式横向稳定器主要由U 形横向稳定杆、连接杆和支座组成，支座固定在车身上，稳定杆两端通过连杆与下摆臂相连，图27所示。当车身只作垂直移动而两侧悬架变形相等时，横向稳定杆在支座的套筒内自由转动，横向稳定杆不起作用。当两侧悬架变形不等而车身相对于路面横向倾斜时，稳定杆一端向上运动，另一端向下运动，从而被扭转。弹性稳定杆所产生的扭转内力矩妨碍了悬架弹簧的变形，因而减小了车身的横向倾斜和横向角振动。

随着道路状况的好转和行驶车速的提高，很多重型货车的非独立悬架也安装了横向稳定器，以提高转弯时的稳定性。如图27所示。

除了前面所述的U 型杆的横向稳定器，还有一些其他结构和形式的横向稳定器，多见于各种赛车上。他们通常都被设计成结构小巧、重量轻、易更换和调整。如图29所示。读书笔记之油气悬架（hydraulic-pneumatic/hydro-pneumatic/hydra gas suspension ）悬架系统是提高车辆行驶平顺性和操纵稳定性、减少动载荷引起零部件损坏的关键。但基于经典隔振理论的传统悬架无法同时兼顾这几方面的要求，全主动悬架能满足这一要求，但因价格昂贵而不能付诸工程实际。而油气悬架不仅能满足车辆乘坐动力学的要求，且造价远比全主动悬架低得多。

油气悬架本身并不是一个新概念，它最早使用在飞机的起落架上，用来提高飞机着陆的图27 U 型横向稳定杆

图 28非独立悬架上的横向稳定器

a b

c d

图29 特殊形式的横向稳定器

a ）扭杆弹簧

b ）波纹带状弹簧

c ）锥形垫片弹簧

d ）平面弹性杆

平稳性。50年代后期，人们才逐渐将它应用到车辆中来，以提高车辆舒适性、操纵稳定性等性能。油气悬架是将油和气结合，利用气体的可压缩性作为悬架的弹性元件，利用油液的流动阻力实现减振，同时又利用油液的不可压缩性实现较为准确的运动和力的传递，利用油液流动的易控性实现各种大功率的控制。因此，油气悬架不仅具有较好的弹性特性，更重要的是它能方便地实现汽车运动姿态等的良好控制。

为提高车辆行驶平顺性，国外小客车、载重卡车及工程机械上早已采用了油气悬架系统，特别在矿山自卸载重卡车上用的更为普遍。当车辆在不平道路上行驶时可以减少地面传递给车身的冲击力，当采用电铲装载矿石时可减少矿石下落时对汽车的冲击，特别在空载时可得到较小的振动频率。由于空载和满载载荷变化幅度大，车身高度变化较大，此时如装有能随载荷变化可自动调节车身高度的油气悬架则可获得理想的弹性特性而使车辆具有良好的平顺性，从而改善驾驶员的劳动条件，提高车辆的平均行驶速度和车辆的运输生产率。我国自行设计的矿山载重汽车SH380，采用了油气悬架，美国WABCO公司生产的矿山载重汽车35C （载重313kN）、75B（载重666.82kN）、120（载重980.67kN）、前苏联别拉斯540、日本小松HD－320、法国TX－40及意大利伯里尼公司生产的矿山载重汽车等也都采用了油气悬架。对牵引形工程机械来说，由于它本身工作的特点，在行驶状态需要有良好的弹性悬架以保证较高的平均行驶速度，而在作业状态则希望将弹性悬架变成刚性悬架。油气悬架可以做到在作业状态将弹性消除，而在行驶状态又能恢复其弹性。美国UET－A和UETEZ万能工程履带牵引车就具有这种性能。如采用一般的悬架，要将弹性悬架变成刚性悬架，其结构会很复杂

图30 油气悬架

油气悬架的特征

1）非线性刚度

传统的悬架因弹性元件的刚度大多为线性的而使其刚度基本保持不变，而在油气悬架中，弹性元件的刚度具有非线性、渐增（减）的特点，这就可以实现车辆在平坦路面上行驶平顺，在劣质路面上因悬架吸收较多的冲击能量而使其保持一定的行驶速度。

2）非线性阻尼

可迅速抑制车架的振动，具有很好的减振性。

3）车身高度自由调节

通过悬架缸的同时或单独调节，车架高度可上下升降、前后升降或左右升降，这对改善车辆的通过性能和行驶性能十分重要。

4）刚性闭锁

通过切断液压缸与蓄能器及其它液压元件的连接油路，利用油液压缩性较小的特点，可使油气悬架处于刚性状态，在这种条件下车辆可承受较大载荷并能缓慢移动。

5）改善车辆运动性能

通过悬架纵横交错的不同连接可以改善车辆的某些运动性能（如侧倾运动、俯仰运动），解决车辆启动和刹车时的点头现象等。

6）单位储能比大

这一特点对重型车辆特别有利，可以有效地减轻悬架质量和结构尺寸。

但油气悬架也有不足之处

1）油气悬架布置在车外，防护性较差。

2）成本一般较扭杆悬架要高，据国外资料统计，其成本约高20～25％

3）油气悬架压力较高，对油和气的密封装置要求较高，零部件加工精度要求较严，否则会因漏油、漏气而不能使用。

4）油气悬架一般较难在-40度的气温下正常工作，它对油液和橡胶的低温

油气弹簧（hydraulic-pneumatic/hydro-pneumatic/hydra gas spring）

我们知道悬架是有减振元件、弹性元件而和导向机构组成，通过上面定义不难发现油气弹簧兼具有减振原件和弹性元件的作用，那么油气悬架就是由油气弹簧和导向机构组成的一种悬架，对于油气悬架的核心部分即为油气弹簧

油气弹簧的分类

根据气室的个数分：单气室和双气室

根据是否有油气隔膜：油气分隔式和油气不分隔式

还有一种两级压力式油气弹簧，他含有两个气室，应属于双气室油气弹簧，区别普通双气室油气弹簧的特征是，两级压力式油气弹簧俩气室压力对主活塞（工作活塞）的作用力方向是相同的，而普通双气室油气弹簧俩气室压力对主活塞（工作活塞）的作用力方向是相反的。

不同类型的油气弹簧比较

类型特点工作原理图例说明

单气室油气分隔式

球形气室

中隔膜将

油气隔开，

防止油液

乳化；气室

装有充气

阀，便于充

气和维护。

活塞上行，工作液经压

缩阀等流入气室，隔膜

另一侧空气压缩，并通

过油液将弹力传出来；

活塞下行，工作也经伸

张阀回流工作缸，气室

内工作压力减小。

阀体和节流孔以及

加油孔位于工作缸

的缸盖上，而不是

随活塞一起移动；

活塞杆即活塞导向

柱，空心结构，但

其内部以及与工作

缸之间均无油液。

单气室

油气弹

簧结构

简单，工

作可靠，

加工要

求相对

较低；伸

张行程

刚度减

小，活塞

杆易脱

出，常采

用伸张

限制器

或增加

伸张阻

尼的办

法。

单气室

油气不分隔式

活塞上方

有一层工

作液，器密

封作用，液

面上方即

气室；工作

液和气体

之间没有

分隔。

活塞上行，气室压力增

加，工作液经管型活塞

杆侧壁上常通孔和单向

阀流入活塞缸和工作缸

之间的环形腔；活塞下

行，气室压力减小工作

液由环形腔经常通孔回

流；

带有拉申行程限制

器，防止活塞杆从

工作缸中滑出；活

塞杆为空心结构，

活塞杆与工作缸之

间有环形腔结构，

补偿活塞杆进出的

体积并形成液体流

动产生阻尼。

双气室反压气室式

具有主副

两气室，副

气室对主

活塞的作

用力和主

气室对主

活塞的作

用力相反。

活塞上行，主气气室被

压缩，副气室伸张，油

液通过阻尼孔从副油缸

流向主油缸；活塞下行，

主气气室伸张，副气室

被压缩，油液通过阻尼

孔从主油缸流向副油

缸；副油缸油液补偿活

塞杆进出油缸的体积。

主副油缸均为不分

隔式，通过油液和

活塞密封；阻尼孔

为与副油缸中；本

类型的油气弹簧和

单气室油气弹簧的

刚度变化均较小，

不利于适应较大的

载荷变化。

带反压

气室的

双气室

油气弹

簧能够

提高伸

张行程

的刚度，

能有效

防止活

塞在伸

张行程

与油缸

相撞；两

级式油

气弹簧

具有较

大的刚

度范围，

适应较

大的载

荷变化。

双气室两级压力式

具有主副

两气室，副

气室对主

活塞的作

用力和主

气室对主

活塞的作

用力相同。

活塞上行，载荷较小时，

工作缸油液经阻尼孔流

向第一气室，同时活塞

杆内腔油液经节流孔流

向环形腔，载荷较大时，

第二气室的通过阀启

动，工作液进入第二气

室；活塞下行，两气室

中的工作也根据载荷大

小分别回流工作缸。

两气室具有大小不

同的压力，利用通

过阀控制气室的启

用；活塞内腔的工

作也还可以通过上

面的小孔进出环形

腔，在伸张行程终

了前，小孔逐渐被

堵，形成较大阻尼

力，防止活塞脱出；

压缩行程；压缩终

了位置有限位块，

防止过度压缩。

由于油气悬架的以上优点，国外的汽车大公司、研究单位都非常重视油气悬架的开发和研究。美国WABCO（威斯汀豪斯气制动公司）从1957年起就开始设计，生产HAUL-PAK Hydrair 系列车辆油气悬架。目前，国外在重型汽车、自卸车、起重车上采用油气悬架已相当普遍，甚至在轿车上已逐渐采用油气悬架。下图表示出了美国底特律市从1962年以来生产的轿车油气悬架情况。

目前，油气悬架应用的主要领域有以下几个方面：

军事车辆

意大利生产的“半人马座”轮式装甲车、法国生产的AMX-10RC轮式输送车、瑞士生产的“锯脂鲤”(Piranha)轮式坦克，有4x4，6x6, 10x10轮多种型式。

全地面起重机

德国利勃海尔公司生产的LTM系列起重机、美国格鲁夫公司生产的GMK系列起重机、日本钢铁株式会社生产的RK系列起重机、徐州重型机械厂生产的QAY25起重机。

铲运机械

美国卡特彼勒公司生产的TS-24B自行式铲运机。

轮式挖掘机

日本日立建筑机械有限公司生产的10吨轮式挖掘机。

矿用自卸车

美国卡特彼勒（Caterpillar）公司的Cat789型大型矿用自卸车；

瑞典沃尔沃（Volvo）公司的VME R90型大型矿用自卸车；

上海重型汽车制造厂SH380、SH382型大型矿用自卸车等。

其他车辆

一些作高级轿车等。

悬架和油气弹簧悬架

读书笔记之汽车悬架概述悬架定义：车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。悬架功能：把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架或（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。悬架组成：弹性元件、减振器和导向机构，辅设缓冲块和横向稳定器。汽车悬架可以分两大类：非独立悬架和独立悬架 1. 非独立悬架架结构简单，工作可靠，被广泛用于货车的前后悬架。在轿车中，非独立悬架一般仅用于后悬架。常见的非独立悬架有四种（按照弹性元件的不同分类），即纵置钢板弹簧非独立悬架、螺旋弹簧非独立悬架、空气弹簧非独立悬架和油气弹簧非独立悬架 1.1 纵置钢板弹簧非独立悬架。由于钢板弹簧本身可以兼起导向机构的作用，并有一定的减振作用，使得悬架结构大为简化，几乎不需要额外的导向结构，对于要求较低的车辆甚至可以不安装减振器。如图1

独立悬架的结构特点是两侧的车轮各自独立地与车架或车身弹性连接，因而具有以下优点: 1）在悬架弹性元件一定的弹性范围内，两侧车轮可以单独运动，而不互相影响，这样在不平道路上可以减少车架和车身的振动，而且有助于消除转向轮不断偏摆的不良现象。 2）减少了汽车非簧载质量。 3）采用断开式车桥，发动机总成的位置可以降低和前移，使汽车质心下降，提高了行驶稳定性。同时能给予车轮较大的跳动空间，因而可以将悬架的刚度设计得较小，使车身振动频率降低，改善行驶平顺性。以上优点是独立悬架广泛的用于现在汽车上，特别是轿车，转向轮普遍采用了独立悬架。但是独立悬架结构复杂，制造和维修成本高。在独立悬架设计不合理的时，车轮跳动造成较大车轮外倾和轮距的变化，使轮胎磨损较快。 2.1车轮在汽车横向平面内摆动的悬架 2.1.1单横臂式独立悬架单横臂独立悬架的特点是党悬架变形时，车轮平面将产生倾斜而改变两侧车轮与路面接触点间的距离—轮距致使轮胎相对于地面侧向滑移，破坏轮胎和地面的附着，且轮胎磨损较严重。此外这种悬架用于转向轮时，会使主销内倾和车轮外倾角发生较大的变化，对于转向操纵有一定的影响，故目前在前悬架中很少采用。但是由于结构简单、紧凑、布置方便，在车速不高的重型越野汽车上也有采用。图5所示极为单横臂式独立悬架，图6为采用单横臂式独立悬架的越野车。 2.1.2双横臂独立悬架双横臂独立悬架的长度可以相等，也可以不相等。在两摆臂等长的悬架中，当车轮上下跳动时，车轮平面没有倾斜，但轮距却发生了较大的变化，这将增加车轮侧向滑移的可能性。在两摆臂不等长的悬架中，如果两摆臂长度适当，可以是车轮和主销的角度以及轮距的变化都不太大，如图7所示。不太大的轮距变化在轮胎较软时可以由轮胎变形来适应，目前轿车的轮胎可以容许轮距在每个车轮上达到4~5mm 的而不致沿路面滑移。因此，不等长双横臂式独立悬架在轿车前轮上应用广泛。有时出于布置和空间的考虑，也有使用扭转的弹簧的双横臂悬架，如图9所示。图5 单横臂独立悬架图6 单横臂独立悬架越野车 a b 图7 双横臂式独立悬架示意图 a ）两摆臂等长的悬架 b ）两摆臂不等长的悬架图8 用于轿车前轮双横臂独立悬架 a b 双横臂式独立悬架示意图 a ）两摆臂等长的悬架 b ）两摆臂不等长的悬架图9 使用扭簧的双横臂式悬架

全地面起重机油气悬挂简介

随着我国经济的飞速发展，基础建设力度的日益加大，市场对工程机械的适应性要求越来越广。为此，徐州重型厂自行研制了ＱＡＹ２５全地面起重机，该起重机与其他起重机的不同之处是悬挂系统采用了油气悬挂的形式，该系统与其他悬挂相比较有非常显著的优越性。一、系统的组成油气悬挂系统主要由泵，蓄能器，控制阀，悬挂油缸组成。二、系统的功能１．缓冲联接支撑功能：该系统的蓄能器可对由于路面的高低不平而产生的冲击通过悬挂缸的液压油传递给存有一定压力气体的蓄能器，通过压缩气体把油液的压力能转化成气体的势能，从而起到缓冲和吸收振动的作用；２．整车的升降功能：为提高整车的越野性能，该车可通过操作控制电磁阀，使液压油进入悬挂油缸，实现车架的整体升高；同时通过操作控制电磁阀使悬挂油缸在整车自重力的作用下回油，从而使整车的高度下降，为通过上方有障碍物的路面创造了条件，也为机车的高速行驶创造了条件；３．整车的手动调平和自动调平：手动调平可通过手动控制阀的控制开关，并通过悬挂油缸上的传感器检测，来调节油缸的伸缩，以达到整车调平的目的；自动调平是由右悬挂缸的大、小腔分别与左悬挂缸的小、大腔通过控制阀沟通，形成差动缸，并在两缸受力不同的条件下实现的。４．自锁功能：通过悬挂阀的控制，使悬挂缸与蓄能器及其他液压元件断开，此时悬挂系统处于刚性悬挂状态，在这种条件下可实现上车的吊重行驶功能。

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基于MATLAB_SIMULINK的油气悬架动力学仿真

基于MATLAB /SIMULINK 的油气悬架动力学仿真段俊法,孙永生,杨振中 (华北水利水电学院机械学院,郑州 450011) 摘要:建立了单气室油气悬架的非线性数学模型和二自由度汽车振动模型,利用蒙特卡洛法构造了路面不平度时间函数,利用M ATLAB /S I M ULI NK 进行了时域仿真。分析了油气悬架主要参数包括蓄能室初始体积、主活塞杆面积、阻尼孔面积变化对车辆平顺性、安全性的影响,得出了某型油气悬架结构参数的可行设计范围。关键词:MATLAB /S I M ULI NK ;油气悬架;动力学;仿真中图分类号:U 463.33+4.3 文献标识码:B 文章编号:1006-0006(2010)04-0059-03 Dyna m ics Simulation of Hydro pneu matic Suspension Based on MATLAB /SIM UL INK DUA N Jun fa,SUN Yong sheng,Y ANG Zhen zhong (M echanica l Schoo,l N o rth Ch i na U n i v ers it y o fW ater R esources and E l ec tric P o w er ,Zhengzhou 450011,China) Abstr ac:t T he non linear m at hema ti ca lm ode l s of a si ng le aux iliary gas room hydro pneu m a tic s uspens i on and a t wo DOF veh icle v i brati on model w ere built .A m ode l of ro ad roughness i n ti m e do m a i n was structured by us i ng M ontecar l o m ethod .A s i m u l ation i n ti m e do m a i n was operated w it h M ATLAB /S I M U L I NK.T he si m u lati on m odel w as e mp l oyed to st udy t he e ffect o fm a i n pa rame ters i nc l uded the i n iti a l vo l u m e o f t he aux iliary gas roo m,m ain pist on area ,da mp i ng ho l e area on vehic l e ri de co m f o rt and security perfor m ance ,then the scope o f the m a j or desi gn para m ete rs w as d iscussed . Key wor ds :MAT LAB /SI M UL I NK;H ydro pneu m atic suspensi on ;D ynam ics ;S i m ulati on 自20世纪60年代后期由Karnopp 发明油气减振器以来,车辆油气悬架的优良特性即被广大工程技术及研究人员所关注。油气悬架的结构最先应用在德国和日本的重型车辆上,以后逐步推广应用到军用特种车辆、工程机械等车辆上[1-2]。悬架直接影响车辆的平顺性和安全性,传统车辆悬架刚度和阻尼均不可变,仅可适用于某些路面。而油气悬架具有良好的非线性弹性特性和阻尼特性,较好地满足了不同路面的使用要求,提高了车辆的平均行驶车速和坏路的通过性能。车辆油气悬架系统是典型非线性系统,传统的基于叠加规律的频域分析方法不能适用,应采用时域分析的方法求得振动响应的解。路面对车辆的激励通常是不确定和满足统计规律,求解困难。应用M ATLAB /SI MULI NK 进行仿真计算可以获得较好的效果[3]。 1 油气悬架原理和建模单气室油气悬架一般由悬架缸、主活塞、蓄能器和活塞杆组成。某单气室油气悬架结构如图1所示,主活塞与悬架缸构成了主油室 ,中空的活塞杆内腔为副油室 ,把主油室和蓄能器以浮动活塞分割,蓄能器的气囊和浮动活塞组成气室!,各腔的压力、体积、面积如图1所示。当悬架处在压缩行程(活塞杆向上运动)时,I 腔的油液受到压缩向两个方向运动,一部分油液经过单向阀2和阻尼孔1流入腔;另一部分油液进入蓄能器,使气室容积减小,氮气压力升高。在这一过程中由于单向阀2和阻尼孔1同时使中心腔与腔连通,油液流经单向阀2和阻尼孔1的流速较低,产生的油液阻尼力比较小,因此主要由蓄能器内的气体受到压缩产生弹性作用来抑制活塞杆的向上运动。图1 油气悬架模型 Fig .1M odel o f H ydro pneu ma ti c Suspen s i o n 伸张行程时,活塞杆向下运动,I 腔的体积增大、压力减小, 腔体积减小、压力增大, 腔和气室!中的部分油液流向I 腔,此时因油液单向阀关闭,产生的阻尼力较大,用于衰减振动。分析物理模型时作如下简化:油液的质量与悬架油缸组件的质量均忽略不计;各构件没有弹性变形;各密封环节工作可靠、系统没有内泄漏和外泄漏;悬架油缸润滑良好、忽略库仑摩擦的影响;油液是连续不可压缩的、不考虑油液流动过程中气穴现象的影响、不考虑管路的沿程损失和局部损失。可得 F =p 1A 1-p 2A 2 (1) 静平衡位置时,各腔室的压力相同,设为p s ,即 p 1=p 2=p 4=p s (2) 在活塞被压缩和伸张时,主油室内油液体积变化等于蓄能器内油液体积变化,即收稿日期:2010-05-14 ? 59?第37卷第4期拖拉机与农用运输车 V o.l 37N o .42010年8月 T racto r&F ar m T ransporter A ug .,2010

汽车油气悬架系统设计

目录一、绪论 (5) 1.1概述 (5) 1.2油气悬架特性 (6) 1.3国内外研究现况 (7) 1.4本课题研究意义和研究内容 (9) 二、油气悬架的结构形式和工作原理 (10) 2.1系统分类 (10) 2.2单气室油气弹簧 (10) 2.3双气室油气弹簧 (12) 2.4两级压力气室油气弹簧 (12) 三、油气悬架系统建模 (13) 3.1概述 (13) 3.2单气室油气弹簧非线性模型 (13) 3.2.1单气室油气悬架物理模型的建立 (13) 3.2.2单气室油气悬架数学模型的建立 (14) 3.2.3单气室油气悬架参数的确定 (21) 3.3双气室油气弹簧非线性模型 (22) 3.3.1双气室油气悬架物理模型的建立 (23) 3.3.2双气室油气悬架数学模型的建立 (24) 3.3.3双气室油气悬架参数的确定 (26) 四、油气悬架系统特性分析 (30) 4.1概述 (30) 4.2非线性特性影响因素 (30) 4.3刚度特性 (31) 4.3.1 油气悬架刚度特性公式推导 (31) 4.4阻尼特性 (32) 4.4.1 油气悬架阻尼特性公式推导 (32) 五、一种单气室阻尼可变油气分离式弹簧的设计 (35) 5.1设计背景说明 (35) 5.2设计内容及构成 (35) 5.3附图说明 (36) 5.4具体工作过程 (41) 六、总结 (42)

参考文献 (43) 致谢 (44)

汽车油气悬架系统设计摘要车身的原有的振动决定了汽车的舒适性和平顺性，车身的固有振动频率特性与悬架的特性有关。车架和车桥之间的传输力和力矩的连接装置叫做悬架，用来缓冲车辆行驶过程中遇到的路面颠簸带给车身或车桥的振动，同时降低由其带来的冲击。油气悬架有很好的非线性刚度特性和非线性阻尼特性，车辆采用这种悬架系统可达到汽车平稳运行，减少道路的颠簸，缓解驾驶疲劳，提高车辆的乘坐舒适性。因此，对油气悬架系统性能的设计与研究对车辆的乘坐舒适性具有重要的意义。在单汽缸油气弹簧为基础的研究对象上，主要工作集中在以下几个方面：首先悬架系统的发展历程，实际应用，研究现况，然后叙述了悬架的分类和各自的技术特点。然后建立了粗糙的油气悬架的物理模型和数学模型，分析油气悬架系统特性的影响因素，在此基础上，设计了一种新型结构的基于整车油气悬架的试验台，它的负载量是可变的、油气是分离式的。关键词：油气悬架非线性特性整车油气悬架结构设计

悬架和油气弹簧悬架

悬架和油气弹簧悬架 Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-

读书笔记之汽车悬架概述悬架定义：车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。悬架功能：把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架或（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。悬架组成：弹性元件、减振器和导向机构，辅设缓冲块和横向稳定器。汽车悬架可以分两大类：非独立悬架和独立悬架 1. 非独立悬架架结构简单，工作可靠，被广泛用于货车的前后悬架。在轿车中，非独立悬架一般仅用于后悬架。常见的非独立悬架有四种（按照弹性元件的不同分类），即纵置钢板弹簧非独立悬架、螺旋弹簧非独立悬架、空气弹簧非独立悬架和油气弹簧非独立悬架纵置钢板弹簧非独立悬架。由于钢板弹簧本身可以兼起导向机构的作用，并有一定的减振作用，使得悬架结构大为简化，几乎不需要额外的导向结构，对于要求较低的车辆甚至可以不安装减振器。如图1所示。螺旋弹簧非独立悬架 a b 图1 纵置钢板弹簧非独立悬架 a)货车的后悬架 b)轿车的后悬架

螺旋弹簧非独立悬架一般只用作轿车的后悬架。其纵横向推力杆是悬架的导向机构，用来承受和传递车轴和车身之间的纵向和横向作用力和力矩，加强杆式的作用是加强横向推力杆的安装强度，并可使车身受力均匀。如图2所示。图2 螺旋弹簧非独立悬架空气弹簧非独立悬架空气弹簧和螺旋弹簧一样只能传递垂直力，其纵向力和横向力及其力矩也是由纵向推力杆和横向推力杆来传递。这种悬架也需要安装减振器。

悬架和油气弹簧悬架

精心整理读书笔记之汽车悬架概述悬架定义：车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。悬架功能：把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架或（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。悬架组成：弹性元件、减振器和导向机构，辅设缓冲块和横向稳定器。汽车悬架可以分两大类：非独立悬架和独立悬架 1.非独立悬架架结构简单，工作可靠，被广泛用于货车的前后悬架。在轿车中，非独立悬架一般仅用于后悬架。

独立悬架的结构特点是两侧的车轮各自独立地与车架或车身弹性连接，因而具有以下优点: 1）在悬架弹性元件一定的弹性范围内，两侧车轮可以单独运动，而不互相影响，这样在不平道路上可以减少车架和车身的振动，而且有助于消除转向轮不断偏摆的不良现象。 2）减少了汽车非簧载质量。此外这 7 10所

半主动油气悬架的神经网络模型参考控制

万方数据

半主动油气悬架的神经网络模型参考控制作者：杨林，赵玉壮，陈思忠，吴志成， YANG Lin， ZHAO Yu-zhuang， CHEN Si-zhong，WU Zhi-cheng 作者单位：北京理工大学机械与车辆学院,北京,100081 刊名：北京理工大学学报英文刊名：TRANSACTIONS OF BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY 年，卷(期)：2011,31(1) 被引用次数：2次参考文献(7条) 1.陈无畏;王其东;王志军汽车半主动悬架的非线性神经网络自适应控制研究[期刊论文]-机械工程学报 2000(01) 2.杨波涛;王庆丰;夏仲凯液压半主动悬架的自适应神经网络控制[期刊论文]-中国公路学报 2003(01) 3.Biglarbegian M;Melek W;Golnaraghi F Intelligent control of vehicle semi-active suspension systems for improved ride comfort and road handling 2006 4.杨杰;陈思忠;吴志成油气悬架可控刚度阻尼设计与试验[期刊论文]-农业机械学报 2008(10) 5.王东亮;顾亮;马国新油气悬架变论域模糊控制仿真分析与试验研究[期刊论文]-北京理工大学学报 2009(04) 6.Fu L J;Cao J G;Liao C R Study on neural networks control algorithms for automotive adaptive suspension systems 2005 7.周开利;康耀红神经网络模型及其Matlab仿真程序设计 2006 本文读者也读过(4条) 1.韩军堂.杨杰.马家林.HAN Jun-tang.YANG Jie.MA Jia-lin基于油气悬架的越野车辆三级阻尼可调技术研究[期刊论文]-科学技术与工程2010,10(14) 2.成洁.王三民.袁茹.CHENG Jie.WANG San-min.YUAN Ru汽车主动悬架控制技术探析[期刊论文]-机械设计与制造2006(11) 3.杨杰.陈思忠.吴志成.赵艺伟.杨波.Yang Jie.Chen Sizhong.Wu Zhicheng.Zhao Yiwei.Yang Bo油气悬架可控刚度阻尼设计与试验[期刊论文]-农业机械学报2008,39(10) 4.秦家升.游善兰.王增民.QIN Jia-Sheng.YOU Shan-Lan.WANG Zeng-Min油气悬架系统及其数学模型研究[期刊论文]-流体传动与控制2004(3) 引证文献(3条) 1.范方强.潘公宇变刚度和阻尼半主动悬架的模糊控制研究[期刊论文]-重庆交通大学学报（自然科学版） 2012(3) 2.杨楠.孙大刚工程车辆“车-椅-人”系统振动的智能控制[期刊论文]-建筑机械（上半月） 2012(6) 3.赵玉壮.陈思忠基于整车的半主动油气悬架滑模控制研究[期刊论文]-北京理工大学学报 2011(10) 本文链接：https://www.wendangku.net/doc/155498494.html,/Periodical_bjlgdxxb201101007.aspx

汽车悬架系统常识——整理、综述.(DOC)

关于汽车悬架系统 ——简单知识了解李良车辆工程说明： 1、单独的关于悬架的资料太多，将资料简化，尽可能简单些，写的不好，多多批评指正。第二部分对悬架的设计和选型很有参考价值，可以看看。 2、另外搜集了一些关于悬架方面的资料（太多了，提供部分），也很不错。 3、有什么问题或建议多多提，我喜欢～～～～～～～～第一部分简单回答您提出的问题悬架的作用： 1、连接车体和车轮，并用适度的刚性支撑车轮； 2、吸收来自路面的冲击，提高乘坐舒适性； 3、有助于行驶中车体的稳定，提高操作性能；悬架系统设计应满足的性能要点： 1、保证汽车有良好的行驶平顺性；相关联因素有：振动频率、振动加速度界限值 2、有合适的减振性能；应与悬架的弹性特性很好地匹配，保证车身和车轮在共振区的振幅小，振动衰减快 3、保证汽车具有良好的操纵稳定性；主要为悬架导向机构与车轮运动的协调，一方面悬架要保证车轮跳动时，车轮定位参数不发生很大的变化，另一方面要减小车轮的动载荷和车轮跳动量 4、汽车制动和加速时能保持车身稳定，减少车身纵倾（点头、后仰）的可能性，保证车身在制动、转弯、加速时稳定，减小车身的俯仰和侧倾 5、能可靠地传递车身与车轮之间的一切力和力矩，零部件质量轻并有足够的强度、刚度和寿命悬架的主要性能参数的确定： 1、前、后悬架静挠度和动挠度； 2、悬架的弹性特性； 3、（货车）后悬架主、副簧刚度的分配； 4、车身侧倾中心高度与悬架侧倾角刚度及其在前、后轴的分配； 5、前轮定位参数的变化与导向机构结构尺寸的选择；悬架系统与转向系统： 1、悬架机构位移的转向效应，悬架系对操纵性、稳定性的影响之一是悬架机构的位移随弹簧扰度而变所引起的转向效应。轴转向，使用纵置钢板弹簧的车轴式悬架的汽车在转弯时车体所发生侧摆的情况下，转弯外侧车轮由于弹簧被压缩而后退，内侧车轮由于弹簧拉伸而前进，其结果是整个车轴相当原来的车轴中心产生转角，这种现象称为周转向。前轮产生转向不足的效应，后轮产生转向过度的效应。独立悬架外侧成为前束（负前束），而产生轴转向效应。 2、车轮外倾角变化的转向效应，大多数独立悬架的车轮对面外倾角以及轮胎接地负荷都随着车体的倾斜而变化，这时外倾推力也发生变化，车轮被推向转弯的外侧，前轮有转向不足，后轮有转向过度的倾向。在这种情况下，其作用和离心对抗，所以产生相反效应。车轴式悬架在转弯时由于左右的负荷移动，轮胎的扰度不同也产生若干的外倾角的变化，其作用相同。 3、上述都是转弯时的情况，而直进时由于路面凹凸不平使车轮上下振动，也同时会产生这种效应，随着外倾角的变化也有产生轴转向的可能性。一般轴转向或因外倾角变化的转向效应都会改变原来的操纵特性，所以对操纵性，稳定性影响相当大，因此，在设计汽车时往往把这些效应计算在内面修正其操纵特性。

油气悬挂的性能特点及研究现状

油气悬挂的性能特点及研究现状油气悬挂一般是以惰性气体（氮）作为弹性介质，以油液作为传力介质，呈现出很好的非线性特性，对重型越野车辆以及载货汽车都具有很好的匹配效果，同时储能比很大，约为330000Nm/kg（以6MPa氮气充气压力为例），重量比钢板弹簧轻50%，比扭杆弹簧轻2O%，从而使它拥有了广阔的发展前景。 1、油气悬挂性能特点及其研究的必要性油气悬挂主要由油气弹簧组成，集弹性和阻尼元件于一身，同时缸体具有一定的导向作用，所需车体布置空间较小，以其优越的非线性弹性特性和良好的减振功能，能够最大限度地满足工程车辆的平顺性要求。从其整体结构看，目前工程车辆上应用的油气悬挂系统主要有独立式和互连式两种类型；从油气弹簧的形式看，则分为单气室油气分离式、双气室油气分离式、多级压力式和油气混合式等。与其他悬挂系统相比，油气悬挂具有如下特点。 1）非线性变刚度特性，油气悬挂具有非线性变刚度、渐增性的特点。当车辆在平坦路面行驶时，悬挂动行程较小，弹性介质承受瞬时压力所产生的刚度也就小，能够满足平顺性的要求；当车辆在起伏地行驶时，弹性力呈非线性变化且幅值增加，可以吸收较多的冲击能量，发挥出气体单位质量储能比大的特点，有效起到缓冲作用，避免了能量直接传递到车身以及“悬挂击穿”现象的出现，从而提高车辆的越野速度，改善其机动性。例如安装油气悬挂与安装扭杆悬挂的M60坦克在美国阿伯丁试验场第三号越野跑道（地面不平度为90mm）上进行对比试验，前者平均时速达到了38.62km/h，而后者仅为14.48km /h。另外，对于载荷变化较大的车辆，其必要性也很明显。若悬置质量变化，刚度不变，则固有频率会随着载荷发生改变。例如解放牌汽车满载时，后悬挂质量约为空车的四倍多，倘若使用线性悬挂系统，则满载与空载的车身振动频率分别为1.6HZ和3.2HZ。固有频率的大范围变化会导致车辆行驶性能变差；而油气悬挂的非线性刚度特性能够有效克服这一缺点，将车身固有频率保持在一个相对稳定的范围，这对载重型车辆是至关重要的。 2）非线性阻尼特性，安装阻尼阀后，与普通液压减振器相同，油气弹簧的阻尼系数也具有非线性特征，悬挂阻尼力和阻尼比均随着车架与车桥相对速度的变化而变化。 3）车姿调整功能，可调式油气悬挂可以使车体升降，前后俯仰和左右倾斜，但需附加一套车姿调节系统，主要通过对悬挂缸的补油或排油实现上述功能，以改善车辆的越障能力，提高通过性；装有可调式油气悬挂的两栖作战车辆涉水时可以将车轮收起，减少水流阻力；另外还可以使行驶系统维修方便，无需液压千斤顶即可拆装车轮，但调节高度有限，一般不超过300mm。对于车姿调节功能通常只有在主动悬挂中才能实现，体现了油气悬挂的优越性能。 4）悬挂闭锁功能，将油气悬挂中的动力缸和蓄能器分置，并在连接它们的高压管路上加装锁止阀即可实现悬挂闭锁功能，这对工程车辆具有重要价值，例如全路面起重机、吊车、挖掘机等，在特殊作业时通过闭锁形成刚性悬挂，便于运载和移动重物另外还可以减轻或消除坦克和自行火炮等军用车辆在射击时产生的车体俯仰振动，提高射击精度。

矿用汽车油气悬架系统建模与仿真

第１期２０１１年１月机械设计与制造ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ２３９文章编号：１００１—３９９７（２０１１）０１－－０２３９—０３矿用汽车油气悬架系统建模与仿真术曹瑞元１张宏２熊诗波－（，太原理工大学机械电子工程研究所，太原０３００２４）（２煤炭科学研究总院太原研究院，太原０３０００６）Ｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏ——ｐｎｅｕｍａｔｉｃｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｏｆｍｉｎｅｔｒｕｃｋＣＡＯＲｕｉ－ｙｕａｎｌ，ＺＨＡＮＧＨｏｎ９２，ＸＩＯＮＧＳｈｉ－ｂ０１（１ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｃｈａｎｏ－－ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００２４，Ｃｈｉｎａ）（ｒＦａｉｙｕａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎａＣｏａｌ—ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔａｉｙｕａｎ０３０００６，Ｃｈｉｎａ）；【摘要】以ＷＣ５铰接式矿用汽车的油气悬架系统为研究对象，建立了包括刚度、阻尼、摩擦等因｛ｉ素的油气悬架系统非线性数学模型，并对油气悬架系统刚度特性和阻尼特性进行分析；分析表明，蓄能：；器初始条件直接决定着油气悬架的刚度特性，增大悬架缸的内径，减小单向阀、阻尼孔的直径则产生的｛！阻尼力增大，这为矿用汽车油气悬架系统的设计提供了一定的参考依据。！｛关键词：矿用汽车；油气悬架；刚度；阻尼｛Ｉ【ＡｂｓｔｒａｃｔｌＴｈ／ｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓｔｈｅｎｏｎ－ｌｉｎｅａｒｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅＺｏｆｈｙｄｒｏ－ｐｎｅｕｍａｔｉｃｓｕｓｐｅｎ－｛ｓｔ‘ｏｒｔｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｉｔｓ．ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏａｐａｒｔｉｃｕｌａｒｍｏｄｅｌｏｆｍｉｎｅｔｒｕｃｋ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ｄａｍｐｎｅｓｓ，ｆｒｉｃ—ｔｉｏｎ．Ａｎｄａｎａｌｙｚｅｓｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｄａｍｐｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｙｄｒｏ－ｐｎｅｕｍａｔｉｃｓｍｐｅｎｓｉｏｎｓ筘ｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ中图分类号：ＴＨｌ６。ＴＰ３９１．４１文献标识码：Ａ矿用汽车运用在比较恶劣的煤矿井下巷道中，由于路面起伏不平，作用于车轮上的垂直作用力具有较强的冲击力，车辆的操纵稳定性和行驶平顺性较差。而油气悬架具有良好的非线性刚度和阻尼特性，可以极大地提高车辆的操纵稳定性和行驶平顺性，从而改善驾驶员的舒适性，并且由此可以减轻车辆零部件的损坏程度、提高车辆的使用寿命。以ＷＣ５矿用汽车油气悬架系统为研究对象，对其进行综合特性分析，为矿用汽车油气悬架系统的设计提供了一定的参考依据。１油气悬架系统的结构及工作原理１．１结构图ｌ矿用汽车油气悬架１．油气悬架２．前车架３摆架矿用汽车油气悬架系统是由油气悬架缸，蓄能器以及控制机构组成，如图１所示。其中油气悬架缸是主要的减振元件，其缸筒上部与车架铰接，活塞杆与摆架铰接，近似垂直设置，用于支撑车身的重量，而摆架后端与车架之间通过一关节轴承铰接。油气悬架缸实际上是一个单作用液压缸，其活塞杆腔与大气相通，活塞腔通过单向阀和阻尼孔与蓄能器相通。而蓄能器是油气悬架系统的主要弹性元件，它安装于前车架上，依靠氮气的弹性变形来缓和或抑制不平路面对矿用汽车带来的冲击。１．２工作原理矿用汽车油气悬架系统属于独市式悬架系统，其单轮两自由度非线性物理模型，如图２所示，活塞杆腔（Ⅱ腔）与大气直接相通。当车辆受到路面不平激励时，活塞杆相对缸筒上下运动。当活塞杆向上运动时，Ｉ腔内压力增大，腔内的油液通过单向阀和阻尼孑Ｌ进入蓄能器内、压缩蓄能器内的氮气以此来吸收路面对车辆带来的冲击，此时油气悬架的作用相当于传统悬架的弹簧；当活塞杆向下运动时，Ｉ腔内压力减小，蓄能器的部分油液在高压氮气的作用下压入活塞腔中并对其补油，此时单向阀关闭，油气悬架起着减振作用。图２单轮两自由度油气悬架模型１．车架等簧载质量２．缸筒３．活塞杆４．摆架等非簧载质量５．蓄能器６．单向阀７．阻尼孔 ★来稿日期：２０１０－０３—１８★基金项目：山西省青年科技研究基金项目（２００８０１２００６－－１）万方数据

一种新型的油气悬挂缸

产品?结构文章编号:100320794(2005)0720103202 一种新型的油气悬挂缸戴志晔 (煤炭科学研究总院太原分院,太原030006) 摘要:介绍了M K-3S悬挂式多用途胶轮车上使用的一种新型油气悬挂缸的结构、工作原理、主要功能以及主要技术参数。并分析了这种结构型式的油气悬挂系统所具备的特点及其工作性能。关键词:油气悬挂缸;快换机构;减振中图号:TD529文献标识码:B 1　引言煤矿井下胶轮车辆由于行驶在比较恶劣的井下巷道中,路面起伏不平,作用于车轮上的垂直反力具有较强的冲击性,为了提高车辆行驶平顺性和操纵稳定性,减少动载荷引起车辆零部件损坏程度,提高车辆的使用寿命,采用一种能同时兼顾几方面要求的悬挂系统。国外20世纪60年代后期和国内20世纪80年代初开始研究油气悬挂系统,由于其优越的非线性弹性特性和良好的减振性能,能够较好地满足矿山工程车辆的要求。油气悬挂系统是以油液传递压力,用惰性气体(通常为氮气)作为弹性介质的一种悬挂系统。 2　油气悬挂缸结构及作用新型油气悬挂缸是一种双作用油-气协同作用的减振缸,一端装有液压油、另一端充有高压氮气的封闭缸,在液压油缸内设置有起阻尼作用的一个小孔来实现其动作,可缓冲车辆在行驶中所受路面的冲击载荷,使车厢及车轮的振动迅速得到衰减。这种悬挂系统是由新型油气悬挂缸、控制阀和手动换向阀等共同构成的自定位可控油气悬挂系统,在后机架上左右各安装1套。控制阀由单向阀和二位液控阀组成,其阀体组焊在该油气悬挂缸上,如图1所示。油气悬挂缸的两端耳子用铰销联接安装在后机架和车轮摆架装置之间,而车轮摆架装置与后机架铰接连接,后轮刚性联接在车轮摆架装置上,当后轮受到冲击载荷时,后轮与车轮摆架装置共同以铰接销A为枢轴摆动。作为快换机构关键元件之一的油气悬挂缸同时还起升降液压缸的作用,推拉车轮摆架装置使其机架升降,从而实现工作装置(平板车厢、槽形车厢、自卸车厢和人厢)的自动更换。油气悬挂缸、锁紧液压缸和锁紧耳板等共同组成工作装置快换机构。锁紧液压缸一端铰接固定在后机架上,另一端同安装在后机架内侧的锁紧耳板铰接。油气悬挂缸伸出,推动车轮摆架装置,整个机架抬起,同时将车厢举起,与此同时锁紧液压缸伸出,推动锁紧耳板动作将车厢定位夹紧,使车厢同后机架连成一体;当油气悬挂缸缩回时,拉动车轮摆架装置,整个机架降低高度,同时解除对车厢的锁紧,可将车厢放下,从而实现车厢与后机架的分离。车厢与后机架靠3点啮合,即车厢前中部长210mm,直径120mm带锥度的柱销插入后机架前端中部装有尼龙导向套的销孔内,车厢两侧长95 mm,直径100mm的柱销放入后机架两侧锁紧耳板孔内。图1　油气悬挂系统及快速更换机构安装简图 Fig11　The brief dra wing of mounting for the quick replace mechanism and the hydro-pneum atic suspension system 11导向套　21后机架　31油气悬挂缸　41控制阀　51锁紧液压缸 61锁紧耳板　71车轮摆架装置　81后车轮 3　油气悬挂缸工作原理油气悬挂的液压系统原理如图2所示。当车辆在路面行驶时,油气悬挂缸的活塞杆处于伸出状态,活塞处于阻尼孔附近,手动换向阀处于中位,活塞杆腔接通油箱。使油液返回油箱,由于气体的可压缩性,活塞杆处于既可外伸,又可缩回的悬浮状态,从而实现缓冲减振功能,振动阻尼行程可达120mm。在没有冲击载荷时,油气悬挂缸活塞杆的推力与充气腔的气体推力相互平衡,活塞处于悬浮状态的中位,使后机架及车厢高度保持不变;当车轮滚动行驶在凸起或滚出凹坑路面时,产生冲击载荷,车轮与车轮摆架装置共同以铰接销A为枢轴上摆,靠近后机架,此时,油气悬挂缸受压缩,活塞杆缩回,高压氮气被压缩,吸收冲击动能,后机架及车厢相对后轮中心高度下降;当车轮滚离凸起或滚动行驶在凹坑路面时,车轮与车轮摆架装置一起以铰接销A为枢轴下摆,远离后机架,油气悬挂缸受到拉伸作用,活塞杆伸出,高压氮气膨胀,后机架及车厢相对后轮中心高 ? 3 1 ? 　2005年第7期煤矿机械

油气弹簧结构

汽车减震器结构原理图

( 工作原理图?所示为单气室油气分隔式油气弹簧。在其活塞杆内设有一个圆柱形容腔, 该容腔由浮动活塞隔离成气室和内油室。工作时气室内充入氮气, 内油室通过阻尼孔与外油室相通, 并充满油液。浮动活塞的作用在于把作为弹性介质的高压氮气和压力油分开, 以避免油液乳化, 同时也便于充气和保养。在主活塞上设有阻尼孔, 阻尼阀座周向均匀分布0 个孔, 对称相隔地装有& 个压缩阀和& 个伸张阀。当载荷增加, 车架与车桥之间距离缩短时, 主活塞2 移, 迫使工作液经压缩阀和阻尼孔进人内油室, 从而推动浮动活塞下移, 使气室容积减小, 气压增高。气压的升高又通过油液的传递变为作用在主活塞上的力, 当此力与外界载荷相等时, 活塞便停止运动。于是, 车架与车桥的相对位置不再变化。当载荷减小即

推动活塞上移的作用力减小时, 浮动活塞在高压氮气的作用下向内油室一侧移动, 迫使油液经伸张阀及阻尼孔流回外油室, 并推动主活塞向下移动, 车架与车桥间距离变大, 直到气室通过油液作用在主活塞上的力与外界减小的载荷相等时, 主活塞才停止移动。汽车在行驶过程中, 油气弹簧所受到的载荷是变化的, 因此活塞便相应地在工作缸中处于不同的位置, 起到弹性元件的作用。另外, 该油气弹又起到减振器的作用。工作液通过阻尼孔时, 消耗一部分能量, 以热量的形式散发出去。在压缩行程时伸张阀关闭, 在一定压差 %3 45 67 ( 作用下压缩阀开启。在伸张行程时, 压缩阀关闭, 而伸张阀在一定压差%?

, 567 ( 作用下开启, 从而保证了压缩行程时缓和冲击和伸张行程时有效衰减振动的要求。 % ( 结构特点上述结构的油气弹簧具有如下的特点? 气室设计在活塞杆内, 密封效果好, 结构紧凑, 体积小, 重量轻采用浮动活塞进行油气分离, 以适应重型越野车动行程大的特点, 克服了膜片隔离式动行程小的不足。另外, 采用了浮动活塞后, 气室容积可任意调整, 以适应不同的刚度要求 ! 阻尼孔可拆卸更换。通过更换阻尼孔, 可获得不同的减振性能, 以满足不同的车辆要求 ?通过外油室的充油或排油可实现车高的调节或

越野车油气悬架系统及其密封的设计毕业设计论文正文

越野车油气悬架系统及其密封的设计毕业设计论文第一章绪论 1.1 课题研究的目的和意义越野车辆是指可在非人工铺设道路上行驶的移动机械，其越野性能是越野车辆机动性的一个重要指标，是指车辆在公路之外条件下继续行驶的能力，即车辆在复杂路面上的通过性。当今，世界上针对复杂奇异地形环境下的各类越野车辆层出不穷，以美国、俄罗斯、法国和日本为首的各科技大国己经研制出许多种适应于复杂奇异三维地形的行驶机构，有的已经实际应用在军用方面。但是，在以往的研究中，考虑具有结构化的运动环境和地形相对平坦的情形较多，地形因素对越野车辆通过性能的影响相对较小，研究者关注的重点在于如何改善越野车辆本身性能因素。随着越野车辆应用领域的扩展，比如安全与搜救车野外作业车、轻型装甲车、轻型越野车、无人驾驶侦察车、导弹发射车、高机动战术车、全地形越野车等，其所处的环境可能是一个未知或不完全可知的危险环境，既有岩石，又有坑洼，而且也可能是松软地形、崎岖不平地形，地质条件复杂。在这种非结构化环境下移动时，环境地形的复杂性给越野车辆的通过性能带来很大影响，致使其可能发生滑移、倾翻等状况，甚至无法正常通过，贻误战机。悬架系统作为汽车的重要组成部分，在设计、使用时有着非常重要的作用。悬架系统应具有承受车身重量;承受并缓和车辆必要的离地间隙等功能。传统汽车上使用的是由弹簧和阻尼组成的被动悬架。由于其结构简单、性能可靠，成本低且不需附加能量，因此使用广泛。但被动悬架的系统特性如弹簧刚度、阻尼系数都是不可调的，不能适应各种道路;而且其只能是在满足主要性能要求的基础上牺牲次要性能来适应不同的使用要求，不能同时获得较好的乘坐舒适性和操纵稳定性，特别是对于需要经常在野外作业的特种车辆，被动悬架的有限行程及被动适应地面的能力在一定程度上限制了车辆的通过性，影响了车辆的越野性能。因此，世界各国从上世纪50年代开始了主动、半主动悬架的研究。其中主动悬架最早由美国通用汽车公司Federspiel-Labrose教授在1955年提出的。直到20世纪50年代，世界各大著名的汽车公司和生产厂家才竞相研制开发这种悬架系统。TOYOTA、LOTUS、VOVOL、Benz 等在汽车上均进行了较为成功的试验。结果表明，装有主动悬架的汽车，即使在崎岖不平的路面高速行驶时，车身同样非常平稳，轮胎的噪音小，转向和制动时车身保持水平，乘坐非常舒服[70]。随着液压技术的发展，特别是其在工程车辆底盘上的成功应用，油气或液压主动悬架正逐渐受到各国研究人员的重视。1955年，法国Citroen汽车公司就研制出一种液压空气悬架系统，可以使汽车具有良好的行驶平顺性，但由于其制造工艺复杂，未能普及。1982年，美国LOTUS汽车公司研制出有源液压主动悬架系统，瑞典VOVOL汽车公司对LOTUS 主动悬架系统进行了实验。1989年，TOYOTA在Cehca车型上装置了准主动油气悬架系统。1990年，日本NISSAN汽车公司在InfiniteQ45轿车上也装备了液压主动悬架。采用液压主动悬架系统的最显著特点是:减震效果明显;根据路面变化，自动调整车身:根据不同需要升高或降低车架高度，以增强车辆的通过能力和行驶性能。进入90年代，随着电液比例控制技术的发展及各种主动控制算法的不断出现等，世界各国相继研制出了各种液压主动悬架。1993年，英国LOTUS公司对HMMWV越野车悬架系统进行了改装。该主动悬架系统采用的是

2019年重型卡车油气悬架系统产业发展分析报告

２０１９年重型卡车油气悬架系统产业发展分析报告

摘　要：一本文简要概述了商用车悬架系统分类，并系统阐述了商用车油气悬架的技术现状二研究进度和产业化应用的配套格局三同时，通过对国内外商用车油气悬架的技术水平和产业配套进行对比分析，定性地对国内商用车油气悬架发展趋势做出判断，并提出了可行性的建议三一　重卡产业现状（一）重卡产业规模一一中国汽车工业协会统计数据显示，２０１８年商用车销售总量４３７１万辆，较２０１７年增长５１％；重卡销量１１４８万辆，较２０１７年增长２８％，均成功赶超２０１７年销量，创下中国销量历史新高，如图１所示三同时，重卡市场销量占商用车市场销量比重也由１６％逐年上升至２６％，且从近５年的销量走势来看，中国重卡市场将会继续保持稳中向好的态势三

图１一２０１４２０１８年中国商用车及重型卡车市场销量统计（二）重卡悬架系统发展悬架系统作为汽车的重要组成系统，一般由弹性元件二导向机构二减振机构等部件组成，发挥着重要的承载和多个方向的力学传递作用三根据弹性元件种类的不同，重卡常见悬架系统可分为板簧悬架二橡胶悬架二空气悬架和油气悬架等（见图２）三板簧悬架又分为变截面少片簧悬架和等截面多片簧悬架三目前国内９５％以上的重卡悬架都是以钢板弹簧作为弹性元件与导向机构的非独立悬架，主要优点是结构简单二承载力强二成本低二工作可靠三由于钢板弹簧为线性刚度，难以兼顾空满载的平顺性要求，且钢板弹簧自重较大，这些问题都是制约板簧悬架发展的重要因素三橡胶悬架系统最大的特点是以橡胶弹簧取代传统的钢板弹簧，橡胶弹簧具有变刚度二重量轻二体积小二无须润滑二寿命长等优点，但其对环境温度敏感二耐候性差二易腐蚀二易老化三空气悬架是以空气弹簧为弹性元件，以空气为弹性介质，在一个密封的容器内充入压缩空气，利用气体的可压缩性实现其弹性作用三这种弹簧的刚度可变，具有较理想的弹性特性三空气悬架的控制方式有机械控制和电子控制两类，其中电子控制可提高空气悬架的智能化水平和控制精度，使悬架系