奥迪A6L悬架系统原理与检修
⽬录
第⼀章引⾔------------------------------------------------------- 4
1.1 课题的意义 ------------------------------------------------- 4
1.2 国内外研究现状 --------------------------------------------- 4第⼆章汽车悬架系统 ------------------------------------------------ 7
2.1汽车悬架系统简介-------------------------------------------- 7
2.2 汽车空⽓悬架结构组成 -------------------------------------- 10
2.3 汽车空⽓悬架系统的特性 ------------------------------------ 13
2.4 汽车空⽓悬架的优缺点 -------------------------------------- 14
(⼀)汽车空⽓悬架的优点--------------------------------------- 14 (⼆)汽车空⽓悬架的缺点--------------------------------------- 15 第三章奥迪A6L悬架系统 ------------------------------------------- 16
3.1 奥迪A6简介 ----------------------------------------------- 16
3.2 空⽓悬架系统 ---------------------------------------------- 18
3.2.1空⽓悬架系统的结构---------------------------------- 19
3.2.2 空⽓悬架系统的原理--------------------------------- 19
3.2.3 空⽓悬架系统的主要特点 ---------------------------- 19
3.3 奥迪A6悬架系统原理 --------------------------------------- 20 第四章奥迪A6L悬架系统检修-------------------------------------- 21
4.1奥迪A6空⽓悬架系统布局 ------------------------------------ 21
4.2 显⽰检修--------------------------------------------------- 23
4.3 系统部件--------------------------------------------------- 24 参考⽂献 ---------------------------------------------------------- 25 附录⼀:英⽂专业⽂摘及翻译 ---------------------------------------- 26 附录⼆:外⽂⽂献原⽂-------------------------------------------------- 33
摘要:汽车悬架系统是传递车⾝与轮胎之间各种⼒和⼒矩的连接装置。汽车悬架系统基本上是由弹性元件、减振器和导向机构三⼤部分组成。这三部分分别起缓冲、减振和导向作⽤,共同承担传递轮胎与车⾝之间的各种⼒和⼒矩的任务。悬架作为上述各种⼒和⼒矩的传动装置,其性能的好坏是影响汽车⾏驶平顺性和操纵稳定性最重要、最直接的因素。
ABSTRUCT::The vehicle suspension system is a connecting device, which transmit various force and moment between body and tire. The vehicle suspension system is mainly consisted of spring components, damper components and orientation machine. The three parts respectively performs the functions of cushion damping and orientation, and cooperate with each other to finish the task that transfers all kinds of forces and torques from tires to vehicle body. As this kind of equipment the transferring characteristics of the suspension system is the most important and direct factors that influence the vehicle ride performance and handling performance.
第⼀章引⾔
1.1 课题的意义
近⼏年,我国的汽车业得到了飞速的发展,汽车销售量⼰经排名全球第⼀。与此同时,越来越多的家庭期望拥有私家车,但⼈们对汽车的要求也越来越⾼。⼈们希望汽车经济实惠,舒适安全,还追求⼀
定的驾驶乐趣。汽车悬架是汽车的重要组成部分。作为汽车各种⼒和⼒矩的传动装置,悬架的性能直接影响汽车的舒适性和操纵性。所以加强对悬架的研究,是汽车设计师⼀直关注的问题和⼯作重点。他们期望通过提⾼悬架的性能来提升整个汽车的操纵稳定性和平顺性。悬架性能的研究,⾃然需要有关于悬架的评价指标。⽬前对于悬架的评价,由于⽅法的不同,⽽没有统⼀的标准,需要在悬架动⼒学和弹性动⼒学的系统的评价指标做进⼀步探索和研究。期望有⽐较系统的归纳和分类来进⾏悬架性能的研究。
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1.2 国内外研究现状u5
空⽓弹簧诞⽣于19世纪中期,早期⽤于机械设备隔振。1947年,美国⾸先在普尔曼车上使⽤空⽓弹簧,到⽬前为⽌,美国在重型载货车上空⽓悬架的占有率是85%,⽐1988年增长了54%;⼤约82%的拖挂车使⽤空⽓悬架,⽐10年前增长了15%,欧洲⼤约与之保持相同的增长速度。空⽓悬架在轻型货车上的应⽤⽬前虽然只占市场份额的5%,但已呈现出快速增长的趋势,⽕
⽯公司(Firestone)预测到2003年,空⽓悬架在轻型车市场占有率将达到10%,2008年将达到40%。空⽓悬架在旅游车、长途客车及⾼速客车市场也占有极⼤的份额,到1994年,联邦德国⽣产的55种⼤、中型公共汽车中,已有38种使⽤了空⽓悬架,国外⾼级⼤客车⼏乎全部使⽤空⽓悬架;部分轿车也逐渐安装空⽓弹簧悬架,如Benz300SE和Benz600。
我国虽然从50年代就开始了对空⽓悬架的研究⼯作,但由于设计及制造等复杂因素的影响,⼀直未能得到推⼴应⽤。近年来,随着汽车技术的发展及国外空⽓悬架的引进,⼩部分国产⾼级旅游车开始采⽤国外购置的空⽓悬架,如沈阳飞机汽车制造⼚、北⽅汽车制造⼚、厦门⾦龙联合汽车公司、亚星客车集团公司、丹东汽车制造⼚等⽣产的客车。
随着空⽓悬架应⽤的推⼴,对空⽓弹簧、导向机构及控制机构的研究也得到了重视。J. R. EVANS等⼈在1970年做了空⽓弹簧垂直特性实验,建⽴空⽓弹簧垂直动态特性模型;1994年做了空⽓弹簧的侧向特性实验,在⼤频率和⼤幅值情况下,测量了空⽓弹簧在不同载荷下的侧向⼒和变形。Katsuya Yoyofuku 等通过研究振动频率和弹簧反应之间的关系,分析管道和⽓室对弹簧特性变化的影响。交通部重庆公路科学研究所的丁良旭对空⽓悬架的⼀些性能进⾏了探讨,拟合了空⽓弹簧的特性曲线。Jon Bunne和Roger Jable研究了空⽓悬架对传动系统振动的影响。John Woodrooffe通过试验分别评价了重型货车空⽓弹簧悬架和钢板弹簧悬架的路⾯附着性和⾏驶平顺性。
空⽓悬架系统的特性:
1、空⽓弹簧的特点
(1)空⽓弹簧具有⾮线性特性,可将其特性曲线设计成理想形状。如图1所⽰空⽓弹簧特性曲线,静、动刚度随着载荷的增加⽽增⼤。
(2)空⽓弹簧质量轻,内摩擦极⼩,对⾼频振动有很好的隔振、消声能⼒。
(3)空⽓弹簧的刚度和承载能⼒可以通过调节橡胶⽓囊内的压⼒来调整。
(4)空⽓弹簧制造⼯艺复杂,费⽤⾼。
2、空⽓悬架对整车性能的影响
(1)空⽓悬架为刚度可变的⾮线性悬架。当簧载质量变化时,刚度随之变化,以保持空载和满载时车⾝⾼度相同,悬架固有频率基本不变。根据需要,可以选择不同的⽓囊⼯作⾼度,获得理想的固有频率,从⽽得到良好的⾏驶平顺性。
(2)空⽓悬架质量轻,弹簧刚度低,⾼速⾏驶时,轮胎与地⾯的附着能⼒强,制动距离短;转向时,过多转向和不⾜转向倾向减⼩,转向稳定性强,提⾼了整车的操纵稳定性。
(3)空⽓弹簧内的空⽓压⼒直接反映了簧载质量,可取空⽓压⼒作为信号,控制制动缸内的⽓压,来控制制动时的制动⼒,更好地保证了⾏驶安全性。
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(4)可通过给空⽓弹簧⽓囊充⽓或放⽓来调节车⾝⾼度。在平坦的路⾯上,降低车⾝⾼度,保持空⽓阻⼒系数为最佳值,可以减⼩油耗或在功率不变的情况下获得最⼤车速。在崎岖不平的道路上,为了通过障碍物,可以提⾼车⾝⾼度。
(5)减少整车的振动噪声,提⾼汽车零部件使⽤寿命。
(6)由于空⽓悬架刚度低,轮胎动载荷⼩,能够降低载重汽车对⾼速公路的破坏。
第⼆章汽车悬架系统
2.1汽车悬架系统简介
简单来说,悬挂系统就是指由车⾝与轮胎间的弹簧和避震器组成整个⽀持系统。悬挂系统应有的功能是⽀持车⾝,改善乘坐的感觉,不同的悬挂设置会使驾驶者有不同的驾驶感受。外表看似简单的悬挂系统综合多种作⽤⼒,决定着轿车的稳定性、舒适性和安全性,是现代轿车⼗分关键的部件之⼀。
⼀般来说,汽车的悬挂系统分为⾮独⽴悬挂和独⽴悬挂两种,⾮独⽴悬挂的车轮装在⼀根整体车轴的两端,当⼀边车轮跳动时,另⼀侧车轮也相应跳动,使整个车⾝振动或倾斜;独⽴悬挂的车轴分成两段,每只车轮由螺旋弹簧独⽴安装在车架下⾯,当⼀边车轮发⽣跳动时,另⼀边车轮不受影响,两边的车轮可以独⽴运动,提⾼了汽车的平稳性和舒适性。
由于现代⼈对车⼦乘坐舒适性及操纵性的要求愈来愈⾼,所以⾮独⽴悬挂系统已渐渐被淘汰。⽽独⽴悬挂系统因其车轮触地性良好、乘坐舒适性及操纵性⼤幅提升、左右两轮可⾃由运动,轮胎与地⾯的⾃由度⼤,车辆操控性较好等优点⽬前被汽车⼚家普遍采⽤。常见的独⽴悬挂系统有多连杆式悬挂系统、麦佛逊式悬挂系统、烛式悬挂系统、拖曳臂式悬挂系统等等。
⾸先我们来看看最常见的麦佛逊式和烛式悬挂系统。它们形状相似,两者都是将螺旋弹簧与减振器组合在⼀起,但因结构不同⼜有重⼤区别。烛式采⽤车轮沿主销轴⽅向移动的悬架形式,形状似烛形⽽得名。特点是主销位置和前轮定位⾓不随车轮的上下跳动⽽变化,有利于汽车的操纵性和稳定性。麦克弗逊式是绞结式滑柱与下横臂组成的悬架形式,减振器可兼做转向主销,
转向节可以绕着它转动。特点是主销位置和前轮定位⾓随车轮的上下跳动⽽变化,这点与烛式悬架正好相反。这种悬架构造简单,布置紧凑,前轮定位变化⼩,具有良好的⾏驶稳定性。所以,⽬前轿车使⽤最多的独⽴悬架是麦弗逊式悬架。
关于麦弗逊悬架,车坛历史上还有这么⼀段记载。麦弗逊(Mcpherson)是美国伊利诺斯州⼈,1891年⽣。⼤学毕业后他曾在欧洲搞了多年的航空发动机,并于1924年加⼊了通⽤汽车公司的⼯程中⼼。30年代,通⽤的雪佛兰分部想设
计⼀种真正的⼩型汽车,总设计师就是麦弗逊。他对设计⼩型轿车⾮常感兴趣,⽬标是将这种四座轿
车的质量控制在0.9吨以内,轴距控制在2.74⽶以内,设计的关键是悬架。麦弗逊⼀改当时盛⾏的板簧与扭杆弹簧的前悬架⽅式,创造性地将减振器和螺旋弹簧组合在⼀起,装在前轴上。实践证明这种悬架形式的构造简单,占⽤空间⼩,⽽且操纵性很好。后来,麦弗逊跳槽到福特, 1950年福特在英国的⼦公司⽣产的两款车,是世界上⾸次使⽤麦弗逊悬架的商品车。麦弗逊悬架由于构造简单,性能优越的缘故,被⾏家誉为经典的设计。
在来看看拖曳臂式悬挂系统,拖曳臂式悬挂系统是专为后轮设计的悬挂系统,像标致车系、雪铁龙车系、欧宝车系等欧洲轿车⽐较喜欢采⽤这种悬挂系统。对于拖曳臂式悬吊的复杂结构由于专业性过强,我们在此不作介绍。您只需要了解拖曳臂式悬挂系统的最⼤优点是左右两轮的空间较⼤,⽽且车⾝的外倾⾓没有变化,避震器不发⽣弯曲应⼒,所以摩擦⼩,乘坐性佳,当其刹车时除了车头较重会往下沉外,拖曳臂悬吊的后轮也会往下沉平衡车⾝;⽽其缺点是⽆法提供精准的⼏何控制,所以某些车⼚就会结合⼀些连杆来解决,形成复杂的多连杆悬挂。
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最后再来看看多连杆悬挂系统,多连杆悬挂系统,⼜分为5连杆后悬挂和4连杆前悬挂系统。顾名思义,5连杆后悬挂系统包含5条连杆,分别为控制臂、后置定位臂、上臂、下臂和前置定位臂,其中控制臂可以调整后轮前束。5连杆悬挂的优点是构造简单、重量轻,减少悬挂系统占⽤的空间。5连杆后悬挂能实现主销后倾⾓的最佳位置,⼤幅度减少来⾃路⾯的前后⽅向⼒,从⽽改善加速和制动时的平顺性和舒适性,同时也保证了直线⾏驶的稳定性,因为由螺旋弹簧拉伸或压缩导致的车轮横向偏移量
很⼩,不易造成⾮直线⾏驶。在车辆转弯或制动时,5连杆后悬挂结构可使后轮形成正前束,提⾼了车辆的控制性能,减少转向不⾜的情况。同时紧凑的结构增加了后排座椅和⾏李厢空间。由于这种悬挂优点显著,易于调整,因⽽受到⼴泛的欢迎。⽽全新的4连杆前悬挂系统多⽤于豪华轿车,它通过运动学原理巧妙地将牵引⼒、制动⼒和转向⼒分离,同时赋予车辆精确的转向控制。4连杆式悬挂系统在奥迪A4、A6以及中华轿车上都可以看到。
所以车主们在选购轻巧型轿车的时候,悬挂的最佳搭配应该是前轮麦佛逊式
或者烛式悬挂系统,后轮拖曳臂式悬挂系统,如何是⾮独⽴悬挂的最好不要采⽤。在选购⾼档车辆的时候不⽤说当然是选择4连杆的悬挂系统了。少了⼀种悬挂种类悬挂系统有三种基本形式,即⾮独⽴悬挂、独⽴悬挂和介于这两者之间的半独⽴悬挂。
⾮独⽴悬挂由于是⽤⼀根杆件直接刚性地连接在两侧车轮上,⼀侧车轮受到的冲击、振动必然要影响另⼀侧车轮,这样⾃然不会得到较好的操纵稳定性及舒适性,同时由于左右两侧车轮的互相影响,也容易影响车⾝的稳定性,在转向的时候较易发⽣侧翻。⽬前,瑞风、风⾏采⽤的就是这种结构。
独⽴悬挂底盘扎实感⾮常明显。由于采⽤独⽴悬挂汽车的两侧车轮彼此独⽴地与车⾝相连,因此从使⽤过程来看,当⼀侧车轮受到冲击、振动后可通过弹性元件⾃⾝吸收冲击⼒,这种冲击⼒不会波及另⼀侧车轮,使得⼚家可在车型的设计之初通过适当的调校使汽车在乘坐舒适性、稳定性、操纵稳定性
三⽅⾯取得合理的配置。华晨阁瑞斯就是采⽤这种结构,这种底盘基本都⽤在轿车设计中,让乘坐者感受轿车的舒适感,保证驾乘⼈员在长时间⾏驶过程中有舒适享受,不会受到轻客底盘带来的颠跛之苦。
半独⽴悬实际上是⾮独⽴悬挂的⼀种特殊形式,因为它的两侧车轮也由⼀根杆件直接连接,只不过这根杆件的材料并⾮完全刚性的,⽽是具有较好的扭曲特性,当⼀侧车轮受到冲击⼒后,对另⼀侧车轮的影响并不像⾮独⽴悬挂那样强烈,但却也很难达到独⽴悬挂所具有的⽔平。这种形式实际上也是汽车⼚家出于节约成本的⾓度所考虑所采⽤的,别克GL8采⽤的也是这种结构。
悬架按结构特点可分为独⽴悬架和⾮独⽴悬架两⼤类。
⾮独⽴悬架是通过⼀根车轴将左右车轮连成⼀个整体,然后通过两个悬架弹簧将这个整体车轴同车架或车⾝相连。
⾮独⽴悬架多⽤于货车和公共汽车的前轮和后轮,乘⽤车从舒适性和⾼速⾏车的稳定性需要出发,多⽤于后轮,⽽前轮⼀般不采⽤。
采⽤钢板弹簧的⾮独⽴悬架结构简单、造价低廉,并且转向时钢板弹簧的偏⾓很⼩。除纵置钢板弹簧的⾮独⼒悬架不需要加装导向杆件外,其他采⽤螺旋弹簧、空⽓弹簧(主要⽤于⼤客车上)的⾮独⽴悬架都必须设置能约束车轴运动的导向杆。
独⽴悬架的左右车轮不是由⼀个整体车轴连在⼀起的,它的两边的车轮运动相互没有联系,这类悬架型式有如下优点:
汽车悬架弹簧下的重量减轻了,乘⽤车的舒适性得到了改善。
可以装⽤很软的弹簧,从⽽能提⾼乘车的舒适性。
能预防前轮摆振的发⽣。
对于FR型汽车的后轮,它可将差速器固定在车⾝的侧⾯,从⽽使车⾝底版和后座椅的离地⾼度降低、汽车的重⼼也能降低。
与以上优点相对的是这种悬架型式存在如下的缺点:
独⽴悬架的结构复杂,制造成本⾼。
汽车保养、修理困难。
汽车⾏使时前轮定位和轮距常发⽣变化,因此有时轮胎磨损较⼤。
根据独⽴悬架的独⽴特点,它多采⽤在乘⽤车的前后轮和中、⼩型货车的前轮上。
独⽴悬架有多种结构型式,其中应⽤较多的由双摇臂式、烛式、摆臂式、半后延摆臂式等独⽴悬架。
2.2 汽车空⽓悬架结构组成
汽车空⽓悬架系统主要由空⽓弹簧、导向机构、⾼度控制阀、减振器、横向稳定器和缓冲限位块等组成。以空⽓弹簧为弹性元件,利⽤空⽓的可压缩性实现其弹性作⽤的。通过压缩空⽓的压⼒能够随着载荷和道路条件变化进⾏⾃动调节,不论满载还是空载,整车⾼度⼏乎没有变化,可以⼤⼤提⾼乘坐的舒适性。
(⼀)空⽓弹簧
空⽓弹簧是⼀橡胶/帘布结构的⽓囊,以空⽓为介质,利⽤空⽓具有的压缩弹性的性质所制成的弹簧。根据橡胶⽓囊⼯作时的变形⽅式,空⽓弹簧⼀般分囊式空⽓弹簧和膜式空⽓弹簧(如图1)。囊式空⽓弹簧由夹有帘线的橡胶制成的⽓囊和密闭在其中的压缩空⽓构成。⽓囊外层由耐油橡胶制成单节或多节,节数越多弹簧越软,节与节之间围有钢质腰环,防⽌两节之间摩擦。⽓囊上下盖板将空⽓封于囊内,其主要靠橡胶⽓囊的挠曲获得弹性变形。膜式空⽓弹簧由橡胶⽚和⾦属压制件组成,在盖板和底座之间放置⼀圆柱形橡胶⽓囊。其主要靠橡胶⽓囊的卷曲获得弹性变形。囊式空⽓弹簧寿命较长、制造⽅便、刚度较⼤,常⽤于
载货汽车上;膜式空⽓弹簧尺⼨较⼩、弹性特性曲线更理想、刚度较⼩,常⽤于轿车上。
图2-1 空⽓弹簧
(⼆)导向机构
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由于空⽓弹簧只能承受垂直载荷,要传递作⽤在车轮和车架〔或车⾝〕之间的⼀切⼒(纵向⼒和侧向⼒)和其⼒矩,必须在汽车空⽓悬架中设计导向机构。导向机构的形式很多,⽬前典型的导向机构有如下⼏种。
1、板簧式导向机构
主要⽤于复合式空⽓弹簧悬架中,钢板弹簧主要作⽤为导向元件,同时也承担⼀部分载荷,兼起⼀部分弹性元件的作⽤。⽇野、⽇产及韩国的部分⼤中型客车都采⽤这种悬架结构型式。这种导向机构对于具有纵梁或类似纵梁的汽车底盘结构布置⽐较⽅便,对于传统的⼯字型锻造前梁和铸造后桥壳,不需进⾏改造,可直接装置空⽓悬架。常见有纵置半椭圆钢板弹簧导向机构和纵置四分之⼀椭圆钢板弹簧导向机构。
2、纵向单臂式导向机构
纵向单臂式导向机构类似于纵置四分之⼀椭圆钢板弹簧导向机构,所不同的是纵臂采⽤刚性臂,⽽纵置四分之⼀椭圆钢板弹簧导向机构采⽤弹性臂,这种导向机构必须设置横向推⼒杆,⽤来承担侧向⼒。该导向机构可降低汽车纵向倾覆⼒矩中⼼位置,增加了车⾝抗纵倾能⼒。前悬架导向臂⼀般较长。可保持主销后倾⾓不变。通常导向臂与车桥及车架弹性连接,消除了刚性连接应⼒集中的影响,也可减少噪声的传递。
3、A形导向机构
A形导向机构可以看成是纵向单臂式导向机构的特殊型式,它将两根纵置刚性臂通过与车架上⼀点的连接构成A形架,在传递纵向⼒的同时还传递侧向⼒。A形架可避免导向机构内的附加载荷,克服了纵向单臂式导向机构的缺点。A形架的另⼀优点是可使左右空⽓弹簧中⼼距较⼤,⼤⼤提⾼了悬架的侧向⾓刚度。但是该结构为了减少轮胎磨损,避免空⽓弹簧有过⼤的垂直位移,常把A形架做得很⼤以增加摆臂长度,使得导向机构尺⼨和重量变⼤。
4、四连杆导向机构
四连杆导向机构是空⽓弹簧悬架系统⼴泛采⽤的⼀种结构型式。它常采⽤两种结构型式,⼀种主要⽤于前悬架;另⼀种主要⽤于后悬架。如依卡露斯256
前悬架、三菱扶桑MP158前悬架等,这种导向机构采⽤⼀根上纵向推⼒杆,⼆根下纵向推⼒杆和⼀根横向推⼒杆组成。依卡露斯256后悬架、⽇野RE⼤客车后悬架等其四连杆导向机构采⽤两根上纵向推⼒杆在⽔平⾯内倾斜布置的⽅式,构成了⼀个三⾓形架,上推⼒杆不仅承受纵向⼒,也承受侧向⼒。
(三)⾼度控制阀组件
⾼度控制阀组件是⽤来控制空⽓弹簧内⽓体压⼒的执⾏机构,装配在车架和车桥之间,⽤来感知车⾝与悬架之间⾼度变化,即空⽓弹簧挠度变化,调整空⽓弹簧的刚度,使之维持在标准⾼度附近。⾼速时降低车⾝,保持汽车稳定性,减少空⽓阻⼒。在起伏不平的路⾯情况下,提⾼车⾝⾼度以提⾼汽车通过性。
⾼度控制阀根据阀门开闭对车⾝振动反应时间分为即时型和延时型。所谓即时型⾼度控制阀即当车⾝有相对位移时,⾼度控制阀就有充放⽓动作。这就要求控制设备精度⾼,⽓路密封性好,同时所有的控制设备每时都处于⼯作状态,⼯作负荷较⼤;延时型⾼度控制阀避免了这种频繁⼯作的现象。延时型⾼度控制阀通过延时装置产⽣阻尼,延缓阀门的动作,其延时时间⼀般为1—6s,通常使⽤时间为2—4s,即在两个振动周期左右不敏感,以节省压缩空⽓⽆益的消耗,减⼩了阀中各零部件的磨损,延长了⾼度控制阀的使⽤寿命,所以被普遍采⽤。
(四)减振器
减振器的作⽤是吸收悬架弹性元件变形时的车辆振动,使其迅速恢复平稳状态,以改善汽车⾏驶的平稳性。空⽓悬架系统减振器是⼀种⾼性能减振器,该减
振器性能随载荷的增减⽽改变,有很⾼的拉伸强度,具有极限⾏程的限位作⽤。
(五)横向稳定器
安装横向稳定器的⽬的是为了提⾼汽车抗侧倾能⼒和保证汽车具有良好的转向特性。如果空⽓悬架导向机构有⾜够的侧倾⾓刚度时可以没有横向稳定器。
(六)缓冲限位块
空⽓悬架系统中缓冲限位块的安装形式有两种,⼀种为安装在空⽓弹簧的盖板或底座上,另⼀种为安装在空⽓弹簧以外的车架或车桥上。缓冲块的作⽤是避免车架和车桥或导向杆件之间的刚性冲击。在车辆⾏驶过程中,缓冲块经常受到间断性的冲击压缩,因此,缓冲块应具有⾜够的强度且内部应⼒分布要均匀。当空⽓弹簧漏⽓或⽓囊损坏时,缓冲块起到橡胶弹簧的作⽤。
2.3 汽车空⽓悬架系统的特性
(⼀)空⽓弹簧的特性
1、空⽓弹簧的刚度特性
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汽车空⽓悬架中空⽓弹簧与常见的线性定刚度钢板弹簧不同,它具有⾮线性刚度特性。其特性:
(1)空⽓弹簧的刚度是可变的,它取决于其⼯作压⼒、有效⾯积和⼯作时的容积;
(2)空⽓弹簧刚度随位移的变化是⾮线性的;
(3)在⼯作压⼒⼀定的情况下,减⼩有效⾯积变化率,增⼤空⽓弹簧容积可减⼩其刚度。
2、空⽓弹簧的有效⾯积特性
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是变化的,⽽且不同结构形式的空⽓弹簧,有效⾯积的变化是不同的。囊式空⽓弹簧有效⾯积变化率较⼤,弹簧刚度较⼤。但可增加⽓囊的曲数,减⼩有效⾯积变化率(因⽓囊的变形时由各个曲部平均分担,有效直径变化率⼩)或采⽤辅助⽓室以减⼩其刚度。膜式空⽓弹簧有效⾯积的变化率⽐囊式弹簧⼩,并可通过改变底座形状的⽅法控制其有效⾯积变化率,以获得⽐较理想的弹性特性。
3、空⽓悬架频率特性
传统的⾦属弹簧悬架的弹簧刚度⼀般是固定的,所以当簧载质量发⽣变化
时,悬架系统的固有频率也随之发⽣变化。当簧载质量增加,系统的固有频率下降,反之上升。如果汽车的簧载质量变化较⼤,固有频率会剧烈变化,汽车的平顺性变差。
空⽓悬架在簧载质量即载荷发⽣较⼤变化时,空⽓弹簧的内部⼯作压⼒也随之改变;另⼀⽅⾯,弹簧刚度与弹簧载荷的⽐值基本保持⼀定值,即空⽓弹簧上的载荷变化对系统的固有频率影响不⼤——准等频频率特性。由于空⽓悬架的固有频率随着空⽓弹簧载荷(或内部⽓体有效压⼒)的变化⽽变化的幅度很⼩,因此它被称作“准等频悬架”。
另外,我们可以通过降低空⽓弹簧的⼯作压⼒、减⼩有效⾯积变化率、增⼤空⽓弹簧容积等简单的措施减⼩其刚度,从⽽使空⽓悬架具有较低的固有频率。
空⽓悬架如此的频率特性对改善汽车的平顺性创造了极好的条件。
(⼆)空⽓悬架对整车的影响