假设 后桥偏 移 ５ｍ ｍ，按 半边模 型计算 ，＝ ．ｍｍ， ８ ２５ 取 下 推 力 杆 长 Ｌ＝ １ ｍ，上 推 力 杆 长 Ｌ＝ １ ７９ｍ ：８ ７ｍｍ，
ａ５。 ＝ ２ ，带入式 （ ） １ 、式 （ ）得 Ａ ’ １． ４ｍ Ａ ’ ２ Ｂ＝ ９ ０ ｍ， Ｄ＝ ７ ０
８１ ． ２ ｍｍ 。 ５ ４６
图 １ 倒 八 字 、 八 字 （ 线 ） 置 结 构 示 意 图 正 虚 布
下 推力杆 径 向拉 伸 ００４ｍｍ，上推 力杆 径 向压 缩 ． ０ １ ３ ｍ； ．７ ５ ｍ 而另 一侧 下推 力杆径 向压 缩 ００ ４ｍ 上 推 ． ｍ， ０ 力杆拉 伸 １ ３ ｍ。由于下推力杆长度变化很小 ， ． ７ｍ ５ 现只 考虑上 推力杆 变形情况 。 假定上 推力杆 球铰的径 向刚度 为 Ｋ （Ｎ ｍ ， 。 ／ ｍ） 由于一侧 上推 力杆 受压缩 ， 一侧 的受 ｋ 另
客
４ ２ 第 ５ 期
车
技
术
与
研
究
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四气囊空气悬架导向机构设计及故障分析
李建林 ，彭立华 ，赵亚彬 ，张亚新
（ 洲 时代新 材料科 技股 份有 限公 司 ，湖南 株洲 株 ４ ２０ ） １０７
摘 要 ： 绍 后 空 气 悬 架 四 连杆 导 向机 构 的不 同布 置 形 式 对 悬架 运 动 特 性 的 影 响 。以 国 内 某车 型 驱 动 桥 空 介 气 悬 架 为例 ， 对后 桥 移 位 原 因进 行 分 析 ， 出推 力杆 球 铰 的 刚 度 大 小 不 是 后 桥 移 位 的 主 因 ． 桥 移 位 主 要 得 后 与 推 力杆 的 安 装 座 移 位 以及 骑 马 螺 栓松 动 有 关 的 结论 关 键 词 ： 气 悬 架 ； 向机 构 ； 力 杆 ； 桥 移位 空 导 推 后
Ａｂｓｒ ｃ ： ｈ ｕ ｈ ｒ ｅ ｃｉ ｅ ｔｅ ｅｆｃ ｆｔｅ ｒ ａ ｉ ｕ ｐ ｎ ｉｎ ｆｕ — ｉｋ ｇ ｉｅ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｈ ｖ ｍｅ ｔ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ａ ｔ ｏ ｓｄ ｓ ｒｂ ｈ ｆｅ ｔｏ ｅ ｒａｒｓ ｓ ｅ ｓｏ ｏ ｒ ｌ ｕｄ ｃ ａ ｉｍ ｎ ｔ ｅ ｍｏ ｅ ｎ ｈ ｎ ｃ ａａ ｔｒｓｉｓｏ ｕ ｐ ｎ ｉｎ Ｔａ ｉ ｇａｄ ｉｅ ａ ｌ ｉ ｕ ｐｅ ｓｏ ｆａ ｄ ｍｅ ｔ ｅ ｉｌ ｏ ｘ ｍｐ ｅ ｔ ｅ ｎ ｌｚ ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｆｓ ｓ ｅ ｓｏ ． ｋ ｎ ｒｖ ｘｅａｒｓ ｓ ｎ ｉｎｏ ｏ ｓｉ ｖ ｈ ｃｅｆｒｅ ａ ｌ， ｈ ｙ ａ ａｙ ｅｔ ｅ ｃ ｃ
向载荷 的不 足 。四气囊 悬架一 般采用 四连杆 的导 向机
构： 二根下 纵 向推力 杆 、 二根 上推力杆 在水平 面＿ 倾 斜 卜 布置 ， 四连杆导 向机构对提高汽车 的操纵稳 定性有着十 分重要的作 用阎 推力杆通过安装座与车架连接 ； 。 Ｃ型梁 通过骑马螺栓 固定在 车桥上 ， 推力杆通过 焊接在 Ｃ型梁 上 的定位销或安装座 与车桥连接 。 力杆 中的橡胶球铰 推 起到弹性连接 的作用 ， 以缓 冲车桥传递来 的纵 向力 和 可
正八字 型式 ） 多数空气悬架 导向机构设计时 ， 。 都采用倒 八字 的布置。因为在实 际应用 中， 悬架推力杆 接头普遍 采用 橡胶 衬套 ， 沿各方 向都有 一定 弹性 ， 其 对后桥 的运 动产生较 大影 响。当车轴承受侧 向力时 ， Ｖ型布置 的 对 斜 向推力 杆 的交 点 （ 车桥 相对 车身 的瞬心 ） 产生一个 力 矩， 与正 八字布 置结构 相 比 ， 八字 布置结 构 的后桥 中 倒 心 与瞬心 偏距不 大 ， 以偏转力 矩也 不大 ， 所 相应 的弹性 变形也较小 ， Ｖ型布置杆系 的横 向位 移较小 ； 上 另外 ， 下
的纵 向力 、 向力及 力矩 ， 侧 以补偿空气 弹簧 只能承受垂
作者简介 ： 李建林（９４ ）男， １７一 ， 在读研究生； 高级工程９ ； ５ 主要从事汽车减振降噪产品的开发工作。
第５ 期
李 建林 ，彭 立 华 ，赵亚彬 ，等 ：四气囊 空 气悬 架导 向机 构 设计 及故 障分 析
铰 的刚度性 能 ，计算 出车桥相对 于车架 之 间的纵 向位 移 。同理在车辆承受横 向力时 ， 以计算 出车桥相对于 可 车架之间的横向位移。 车桥 与车架 的相对位移量与推力 杆布置 、 ｖ形布置的夹角的选择 、 ｖ形布置 固定端 ／ 活动
导 向机构 是空气悬架 的关键部件 ， 它可 以承受汽车
提高侧倾 角 刚度 ， 使车辆 具有不 足转 向特性 ， 改善 车辆
的操纵稳定性和行驶平顺性 。
力和作用在下推力杆上 的纵 向力 。 通过力和力矩平衡可
以计算 出作 用在上 、 下推力杆 的纵 向力 ， 通过 推力杆 球
１ 导向机构设计及运动特性
１１ 导 向 机构 及 受 力 分 析 ．
ｓ ｎ ｔａ ｅ ｄ ｈ ｅ ｒａ ｌ ｆｓ ｔａ ｄ ｄ ｆｅ ｔｏ ， ｈ ｉ ｅ ｓ ｎ ｉ ｔｅ ｌｏ ｅ ｅ ｓｏ ｅ ｓ ｐ ｏ ｆｔ ｒ ｓ ｒ ｄ ａ ｄ ｏ ｈ ｔｌａ ｓｔ ｅｒ ａ ｘｅ ｏｆｅ ｎ ｅ ｃｉｎ ｔ ｅ ｍａｎ ｒ ａ ｏ ｓ ｈ ｏ ｓ ｎ ｓ ｆｔ ｕ ｐ ｆ ｏ ｕ ｔ ｏ ｎ ｌ ｈ ｌ ｈ
４ ３
端跨距 的选择 等都有关 系。所 以在设计时 ， 当合理地 应
布置推力杆 和选择推力杆球铰 的刚度性能 ， 以满足整车 稳定性 的要求 。 １ ． 四连杆布置及其运动特性 ２
是 限制车架 与车 桥在横 向 的移动 和偏转 ， 因此 ， 后桥 移
位时 ， 应重点对 导 向机构进行 检查 。后桥移位 可分 为后 桥偏移 和后桥偏斜两 种情 况。 面分析 橡胶球 绞对后桥 下
（Ｎ） ｋ 。由此可 以看 出 ， Ｋ 越大 ， 在相同偏移情况下 ， 推力 杆 能承受 的拉压 力也就越 大 ， 同理 ， 相 同外 界拉压 力 在 的情况 下 ， 后桥 就越不 容易偏 移。
２２ 后桥偏斜 ＿
相对较大 。 而推力杆杆向约束即刚度 比侧 向约束要大得 多 ， 以下纵杆 更有效 地控制车轴的偏转 即侧移 。 所
从 图 １ 见 ， 正八字 布置结 构相 比， 八字 布置 可 与 倒 结 构时 ， 车轴承受侧 向力 时 ， 瞬心 ０产 生一个 力矩 对 Ｍ＝ ・ 。 Ｌ ｄ 但是 ， 由于偏距 ｄ 不大 ， 以偏转 力矩也不 大 ， 所 相 应 的弹性变形也较小 ，所 以上杆 的切 向位移 ｕ 较小 。其
中图分类号 ： ６ ． Ｕ４ ３ ３ ３
文献标志码 ： Ｂ
文章编号 ：０６ ３３ （０ ２０ — ０ ２ ０ １０ — ３ １２ １ ）５ ０４ — ３
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ Ｆａ ｌ ｅＡｎ ｌ ｓｓｆ ｒＧｕｉ ｎ ｅ ｈａ ｉｍ ｆ ｓｇ ｎ ｉｕｒ ａ ｙ ｉ ｏ ｄｉ ｇ Ｍ ｃ ｎ ｓ ｏ Ａｉ ｓ ｅ ｉ ｎ ｗｉｈ Ｆｏ ｒＡｉ ｐｒｎｇ ｒＳｕ ｐ ｎｓｏ ｔ ｕ ｒＳ ｉ ｓ
ｈ ｒｅ ａ ｋｂ ｌｓ ｏ ｓ ｂ ｃ ｏｔ．
Ｋｅ ｒ ｓ ａｒｓ ｓ ｅ ｓｏ ； ｕｄ ｃ ａ ｉｍ ；ｈ ｓ ｏ ｙｗｏ ｄ ： ｉ ｕ ｐ ｎ ｉｎ ｇ ｉｅｍｅ ｈ ｎ ｓ ｔ ｒ ｔ ｄ；ｒａ ｘ ｅｓ ｉ ｕ ｒ ｅ ｒ ｌ ｈｆ ａ ｔ
在国外 ， 空气悬架系统在重 型货 车上的使 用率超过 ８ ％， ０ 在高速客 车和豪 华城市客车上 已 １０ ０ ％采用 ， 部分 轿车也采用 了空气悬架系统。 空气悬架 系统 主要 由空气 弹簧 、 向机构和减振器等组成［ ］ 导 １ 。空气弹簧用来承受 － ４ 并传递垂直载荷 ， 和由于路面不平引起 的对车身 的冲 缓
横 向力等 ， 有效保 护车桥 和车架 的冲击损坏 。 同时 ， 通过
橡胶球 铰 的弹性 和变形 ， 保证轮胎 的运动 轨迹 ， 高轮 提
胎 的附着特性和寿命［ ９ １ 。
在 车辆起 动或制 动时 ，车辆主要受三个纵 向力 ： 作 用在轮胎上 的起 动或 制动力 、 作用在上推力杆上 的纵 向
击 ；导 向机构传 递 除垂 向力 以外 的各 向力 及力 矩 的作 用， 同时 ， 中的某 些传力构 件还承担 着使车轮 按一定 其
运动轨迹相对 车身跳动的任务 ； 减振器用来 吸收悬架振 动 的能量 ， 并将其 转化为热量耗散掉 ， 使振动迅速衰减 。 在轿车和客车上 ， 为防止车身在转 向等情况下 发生过大 的横 向倾 斜 ， 在悬 架系统 中还设置横 向稳定 杆 ， 目的是
为车桥偏移量 。如图 ２ 所示 。
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Байду номын сангаас
推力杆 在活动端会有 力作用于后桥 。 该作用力点距瞬心 点 较近 ， 同样杆 向力作用 下 ， 对小 的力矩会 减小 车桥 相 相对 车身的偏 转位移［ １ １１ ０】 －。
Ｌ ｉｎ ｌ ，Ｐ Ｉ ａ －ｉ Ｊ ｎ ＥＮＧ Ｌ — ｕ ，Ｚ ｉ ｈ ａ ＨＡＯ — ｉ ， ＨＡＮＧ Ｙａ ｘ ｎ Ｙａ ｂ ｎ Ｚ — ｉ
（ ｈ ｚｏ ｉ ｅ ｅ ｔｒ ｌ ｅｈ ｏ Ｃ ． ｔ， ｈ ｚｏ １０ ７ Ｃ ｉａ Ｚ ｕｈ ｕ ｍ ｓ ｗＭａ ｉ ｃｎ１ ｏ Ｌｄ Ｚ ｕｈｕ ４ ２ ０ ， ｈｎ ） Ｔ Ｎ ｅ ａＴ ． ，
的长度 Ａ Ｉ、 Ｂ＿
图 ２ 偏移量计算示意图
在 ＡＡ Ｂ 中 ， Ｂ ’ 由几何条件 ， 可求 出偏 移后下推力 杆
（） １
在 ＡＡ Ｄ 中 ， Ｄ ’ 可求 出偏 移后上 推力杆 的长度 Ａ ＿ ＤＩ