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客车悬架系统设计装订线I 毕 业 设 计（论文）客车悬架系统设计计算说明书院系：长安大学汽车学院指导教师：张 平专业班级：22010803 学生姓名：杨 文 亮2012 年 6 月 18 日名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 39 页 -客车悬架系统设计装订线II 摘 要目前我国的客车普遍采用的是传统钢板弹簧悬架，只有少数的高级客车才配置了空气悬架传统钢板弹簧的结构简单，成本较低而相对于传统机械钢板弹簧悬架而言，空气悬架具有乘坐更舒适、更好改善车辆的行驶平顺性等显著优点，但是造价也相对较高本文针对客车的悬架设计，在传统钢板弹簧悬架的基础上对前悬进行改进，前悬采用钢板弹簧与空气弹簧并联的混合式空气悬架，而后悬采用主副复合式钢板弹簧悬架前悬的混合式空气悬架能满足驾驶员舒适性的要求，而后悬架的主副复合式钢板弹簧降低了整车的生产成本对前、后悬架的主要零部件的尺寸进行设计计算，并运用 CATIA进行建模和装配关键词混合式空气悬架，CATIA，主副复合式钢板弹簧悬架名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 39 页 -客车悬架系统设计装订线III ABSTRACTAt present,buses generally use the traditional leaf spring suspension in our country,only a handful of senior buses was equipped with air suspension.Traditional leaf spring structure is simple and with low cost.In contrast to traditional mechanical leaf spring suspension,the air suspension has more significant advantages,such as,more comfortable to ride,better improvement of the vehicle ride comfort.However,the cost is relatively high.This paper is about the bus suspension design.to improve the front suspension on the basis of the traditional leaf spring suspension,front suspension uses hybrid air suspension combined parallel with leaf springs and air springs,and then rear suspension uses primary and secondary compound leaf spring suspension.the front air suspension can meet the requirements of driver comfort,but leaf spring in the rear suspension can reduce the manufacturing cost.Design and calculate the size parameters of the main components in the front and rear suspension,and modeling and assembly in use of CATIA.KEYWORDS:hybrid air suspension,catia,primary and secondary compound leaf spring suspension名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 39 页 -客车悬架系统设计装订线IV 目录摘 要.II ABSTRACT.III 第一章绪论.11.1 本课题研究的背景与意义 .11.2 空气悬架技术发展概况 .21.2.1 空气悬架发展历史 .21.2.2 国外应用及技术研究状况 .31.2.3 国内应用及技术研究状况 .41.3 本课题研究的目的和内容 .5目的：.5内容：.5第二章悬架概述及客车悬架方案的选定.72.1 客车悬架的要求 .72.2 方案确定 .72.3 空气悬架系统的特性 .82.4 悬架的分析 .82.5 混合式空气悬架 .92.6 前悬架混合式空气弹簧设计.11 2.6.1 设计依据 .11 2.6.2 设计原则 .11 2.7 空气弹簧的结构 .11 2.8 空气弹簧理论特性分析 .13 2.8.1 空气弹簧的弹性特性 .13 2.8.2 空气弹簧的负荷特性 .15 2.9 辅助机构设计 .17 2.9.1 横向稳定装置 .17 2.9.2 横向稳定杆侧倾角刚度 .17 2.9.3 横向稳定杆直径 d.17 2.9.4 缓冲块 .18 第三章 后悬架复合式钢板弹簧设计.19 3.1 钢板弹簧的布置方案 .19 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 39 页 -客车悬架系统设计装订线V 3.2 主副复合式钢板弹簧 .19 3.3 设计依据 .19 3.4 后悬架主、副弹簧刚度分配.20 3.5 钢板弹簧的静挠度 .20 3.6 钢板弹簧的满载弧高.21 3.7 钢板弹簧的断面形状 .21 3.8 钢板弹簧主片长度的确定 .22 3.9 钢板弹簧片厚的计算 .22 3.10 钢板弹簧片宽的计算 .23 3.11 钢板弹簧片数的计算.24 3.12 钢板弹簧各片长度的计算 .24 3.13钢板弹簧刚度的计算 .25 3.14钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径的计算.26 3.15 钢板弹簧的强度验算 .28 第四章减振器设计 .30 4.1 相对阻尼系数.30 4.2 减振器阻尼系数 的确定.31 4.3 最大卸荷力的确定 .31 4.4 筒式减振器工作缸直径D 的确定.31 结论.32 致谢.33 参考文献 .34 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 39 页 -客车悬架系统设计第 1 页 共 34 页装订线第一章绪论1.1 本课题研究的背景与意义悬架是现代汽车上的重要组成之一，它把车架（或车身）与车轴（或车轮）弹性地连接起来。

其主要任务是传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩；缓和路面传给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力目前，高级大客车和 85%的重型货车都使用空气悬架，在国外，部分的轿车也开始使用空气悬架典型的大客车空气悬架主要是由空气弹簧组件（包括空气弹簧、空气压缩机、储气等）、高度控制组件（车身高度调节阀、高度传感器）、导向杆件（推力杆）、横向稳定器、减振器和缓冲限位部件等组成空气悬架系统是以空气弹簧为弹性元件，利用气体的可压缩性实现其弹性作用，并且容易实现悬架刚度的可控性通过压缩气体的气压能够随载荷和道路条件变化进行自动调节，不论满载还是空载，整车高度没有变化，可以大大提高乘坐的舒适性，空气悬架的研发己成为客车新技术研究的热点欧美等发达地区的高级客车几乎全部使用空气悬架，载货汽车上空气悬架的占有率为 85以上；2003 年度我国大中型客车空气悬架的装备率为5(约 5000 辆)到2010 年，我国客车空气悬架的装备率将达到20，以客车产量年增长速度10计算，2010 年度客车空气悬架的需求总量约为4 万套，其年度市场总额将突破10 亿元。

由于装备空气悬架的车辆具有舒适性、平顺性等方面的明显优势，对道路损坏减少50，新国标规定装空气悬架的轴荷可增加15，为此，我国载货汽车装备空气悬架的速度将飞速发展，预计到2010年其装备率将达到10以上，年度市场总额超过50 亿元近几年，空气悬架的需求主要是与高等级客车的销售量直接相关，2002 年高级客车销售量为4000 台左右，2003 年突破 6000 台，据统计，高级客车的需求正以每年 15的速度快速增长国家汽车行业“十五规划”已经明确“重点发展适应高速公路需要的大中型客车，专用客车底盘及关键总成”，以及“根据市场需求适当发展高档旅游客车”的目标，同时预测，2005年大中型客车年需求量为1216 万辆(其中大型客车为 35 万辆，中型客车为911 万辆)2002 年 7 月，交通部颁布实施的营运客车类型划分及等级评定(JTT3252002)行业标准，明确规定了高级大中型客车必须采用空气悬架，这为空气悬架产品名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 39 页 -客车悬架系统设计第 2 页 共 34 页装订线的广泛应用创造了良好的条件和法规环境营运距离 200km左右的中短途、以高速公路为营运路线、乘客人数30 人左右、车长为 7-10ra 的高档中型客车在市场上尚属空缺，急需开发。

我国在空气悬架系统方面也做了大量研究，但主要集中在空气弹簧的特性和平顺性的仿真分析上，而且主要是针对大客车进行的因此，设计开发中型客车底盘空气息架系统，适应我国的道路状况和汽车行业的发展需要，填补国内空气悬架系统有市场、无技术的空白，极具现实意义!所以，研究客车底架及地板这一课题具有重大意义1.2 空气悬架技术发展概况1.2.1 空气悬架发展历史20 世纪 30 年代初，美国凡世通轮胎公司首次把空气弹簧应用于汽车工业哈维凡世通(Harvey Firestone)在亨利福特一世(HcnlyFord I)和托马斯阿瓦爱迪生(Thomas Alva Edison)的技术支持下，在1934 年研制出了空气柱形式的空气弹簧悬架系统AIREDE空气弹簧1944 年通用汽车公司与凡世通公司合作，在其客车上进行了首轮试验试验结果显示了空气悬架系统的内在优越性通用汽车公司经过大量的产品研制开发工作，1953 年开始生产装有空气悬架的客车，这是商用汽车采用空气弹簧悬架的丌始20 世纪 50 年代中叶，固特异轮胎公司研制出一种滚动凸轮式空气弹簧，凸轮在活塞的型面上滚动 从而控制空气弹簧的负载变形关系曲线同时，空气控制系统的巨大进步也为空气悬架的应用起了很大的推动作用。

随后不久，空气悬架技术在欧洲也很快发展起来，但欧洲的发展道路和北美有些不同欧洲的汽车生产厂商并末将空气悬架独立成单独总成，而是各自开发满足其独特车型需要的空气悬架这种不同的发展道路使欧洲的空气悬架设计J适用于某种具体车型 并采用一些复杂技术 因而其使用成本较高而北美的空气悬架通用性较强应用较简单，成本较低美国纽威安柯洛克国际公司在1951 年成立时即作为一家悬架系统的专业生产厂家，为公路和非公路行驶的重型车辆设计和制造钢板弹簧悬架系统不久，纽威公司向商用车市场投放了世界上第一种实际应用的空气悬架系统因其通用性强，结构简单，成本较低，迅速占领了北美市场随后纽威公司开发了一系列空气悬架产品(图 I-I)，应用于世界各地的客车、卡车和挂车名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 39 页 -客车悬架系统设计第 3 页 共 34 页装订线图 1-1 纽威公司典型前后空气悬架产品1.2.2 国外应用及技术研究状况空气弹簧诞生于 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1964 年，德国生产的55 种大中型公共汽车，有38 种使用了空气悬架。

目前，空气悬架在国外高速客车和豪华城市客车上的使用率已达到100，在中、重型货车以及挂车上也超过80，如美国的Ford，德国的 Man 等空气悬架在轻型客车上的应用量也在迅速上升(见图 12)有些高级轿车上也选装了空气悬架，如美。