感载阀控制的复合式空气悬架三轴汽车轴荷计算Word下载.docx

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、、第一、二、三轴悬架静挠度（变形）

、第二、三轴到第一轴的水平距离

、、第一、二、三轴悬架无载时弹簧到安装基准线的垂直距离（亦可理解为无载时各轴车轮到与基准线平行的地面接触点的垂距，即空程）

、、第一、二、三轴在支承面上对簧载质量的反作用力（双边）

根据平衡条件：

，------------------------

（1）

，------------------------

（2）

根据变形一致原理，即各轴悬架变形按比例分配：

------------------------（3）

由于感载阀安装在第一轴，其输出气压由第一轴悬架的静挠度（变形）控制。

因感载阀的输出气压与摆杆角度呈现线性关系，故设定：

------------------------（4）

式中感载阀输出气压

第一轴悬架静挠度时感载阀的输出气压

第一轴单位静挠度所对应的感载阀输出气压

在变形不大的条件下，可认为空气弹簧的承压面积和有效面积变化率均不变，则：

------------------------（5）

式中空气弹簧承受的垂直负荷（双边）

空气弹簧承压面积（单边）

将式（4）代入式（5），得：

------------------------（6）

式中之、、均为常数，且为已知。

对于半椭圆板簧与气簧并联的复合式空气悬架，板簧静挠度就是悬架静挠度，即：

------------------------（7）

根据挠度、负荷、刚度的关系，有：

------------------------（8）

------------------------（9）

----------------------（10）

式中第二轴悬架板簧的静挠度

第二轴悬架板簧的负荷（双边）

第二轴悬架板簧的刚度（单边）

第二轴为并联式复合空气悬架，其总负荷为：

------------------------（11）将式（11）中代入式

（1），得：

------------------------（12）

将式（11）中代入式

（2），得：

------------------------（13）

将式（12）代入式（13），整理后得：

------------------------（14）

从式（3）：

将式（8）、（9）、（10）代入，得：

-------（15）

将式（8）之代入式（6），得：

------------------------（16）

将式（16）之代入式（13），得：

------------------------（17）

将式（17）之代入式（15），整理后得：

---------（18）

联立式（14）和（18），将式（14）之代入式（18），整理后得：

------------------------（19）

令

则式（19）变成：

------------------（20）

求到：

------------------------（21）

其中，为气簧承压面积，、为感载阀的特性参数以及在第一轴的安装位置，均为确定值。

将求到的代入式（14），求到；

将、代入式（17），求到；

将代入式（16），求到；

再将、代入式（11），求到。

静态轴荷为：

式中、、分别为一、二、三轴非簧载质量。

从求到的、、以及等，就可以校核悬架偏频、侧倾以及板簧静应力、比应力、极限应力等。

如果汽车超载使用，往往会使感载阀的摆杆超出极限摆角，使输出气压达到极限，再也不能升高，这时的轴荷分配与上述分析略有区别：

式（4）变为：

------------------------（4a）

式中极限气压，一般为气源额定供气压力

式（6）变为：

------------------------（6a）

将式（6a）之代入式（13），得：

-----------------------（17a）

将式（17a）之代入式（15），整理后得：

------（18a）

联立式（14）和（18a），将式（14）之代入式（18a），整理后得：

---------------------（19a）

则式（19a）变为：

------------------（20a）

------------------（21a）

判断感载阀是否达到极限气压工况，可按下列步骤进行：

（1）先按式（21）求到，代入式（14）求到；

（2）从式（16）求到；

（3）将代入式（5），求到这时的；

（4）对比感载阀参数，若，则已达到超行程工况，应按极限气压不再升高进行计算。

按式（21a）求到，代入式（17a）求到；

从式（6a）可知，代入式（11）求到；

将、代入式

（1），即求到。

同样，这时的静态轴荷为：

二、最强制动工况的轴荷转移

在静态轴荷分配的基础上，汽车进行最强制动，这时各轴轴荷会发生变化，称为轴荷转移。

本文规定一、二轴轴荷增大，三轴轴荷减小。

由于最强制动工况作用时间很短，设定这时感载阀不充气，第二轴的气簧和板簧一起借助变形产生负荷的变化。

图2示出制动工况的各轴悬架挠度（变形）和负荷增量，图中2-2为静态时的基准线位置，3-3为最强制动时的基准线位置。

图中各符号定义如下：

制动时总惯性力

、、第一、二、三轴制动力（双边）

、、第一、二、三轴悬架的附加变形

、第一、二轴在支承面上对簧载质量的反作用力增量（双边）

第三轴在支承面上对簧载质量的反作用力减量（双边）

整车重心离地高度

根据平衡条件:

---------------------（22）

---------------------（23）

---------------------（24）

根据变形一致原理,即各轴悬架变形按比例分配:

---------------------（25）

在变形不大的条件下,假设气簧承压面积不变,且不计有效面积变化率的微小变化,有:

---------------------（26）

式中、第二轴板簧、气簧的负荷增量（双边）

、第二轴板簧、气簧刚度（单边）

由于第二轴悬架是半椭圆板簧与气簧并联,参照式（26）,有:

---------------------（27）

根据变形、负荷、刚度的关系,有:

---------------------（28）

---------------------（29）

将式（25）改写成:

将式（26）、（28）、（29）代入,整理后得:

---------------------（30）

将式（23）中代入式（30）,得:

----------------------（31）

又将式（27）之代入

------------（32）

再将式（26）之代入式（32）,得:

即:

-----------（33）

则式（33）变成:

-------------------（33a）

现在再考虑制动力大小。

由于三轴汽车还没有类似“同步附着系数”的概念，我们暂且设定：

在最强制动时，一、二轴轮胎压印，第三轴拖印（抱死），即：

--------------------（34）

--------------------（35）

--------------------（36）

式中、、一、二、三轴转移后轴荷

附着系数

显然：

--------------------（37）

------------（38）

---------------------（39）

将式（23）中代入式（24），得：

---------------------（40）

将式（26）中代入式（27）再代入式（40），经整理后得：

--------------------（41）

将式（37）、（38）、（39）代入（34）、（35）、（36）后，代入式（22），再代入式（41），经整理后，得：

--------------------（42）

则式（42）变成：

--------------------（42a）

联立式（33a）和（42a），将式（33a）代入式（42a），得：

---------------------（43）

将求到的代入式（33）或（33a），可求到，代入式（26），求到；

将和代入式（27），求到；

将、代入式（23），求到。

转移后的轴荷和制动力可从式（37）、（38）、（39）和式（34）、（35）、（36）求到。

因为气簧的刚度在载荷或气压不同时有差别，在上述计算时最好按对应的气簧负荷取值。

当然，强度校核一般选取满载工况，如有必要，还要选取超载工况。

这时的静态负荷和刚度就应按所选工况来取值和计算。

若所设计的汽车装有ABS，则所有车轮在最强制动时均压印，这时只要将式（36）改为：

----------------------（36a）

按上述相同步骤，就可求出转移后的负荷，即：

----------------------（43a）

式中

同样，将代入式（33）或（33a）求到，代入式（26）求到；

将、代入式（27）求到；

将、代入式（23）求到。

转移后的轴荷和制动力可以从式（37）、（38）、（39）和式（34）、（35）、（36a）求到。