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扭杆弹簧本身是一根由弹簧钢制成的扭杆。扭杆断面通常为圆形,少数为管型和矩形,如图3所示。
其两端形状可以做成花键、方形、六角形或带有平面的圆柱形等,以便一端固定在车架上,另一端固定在悬架的摆臂上,摆臂则与车轮相连。
扭杆弹簧作为一种弹性元件,广泛地应用于现代汽车的悬架中,在轿车、货车及越野汽车中都有采用。与钢板弹簧相比,扭杆弹簧具有一系列优点:扭杆弹簧单位质量贮能量高,因而可以减小汽车质量,又可节省材料;又由于扭杆弹簧固定在车架上,减小了非簧载质量,有利于改善汽车行驶平顺性;当应用于前驱动汽车的前悬架时,扭杆弹簧可以纵向布置,为前驱动桥的摆动半轴留出空间。但扭杆制造成本相对较高,对材料及工艺要求较严。此外,扭杆弹簧仅能起到弹性元件的作用,必须要有导向机构。
扭杆弹簧由铬钒合金弹簧钢制成,其表面经过加工后横很光滑。使用中必须很好地保护扭杆表面,通常在扭杆弹簧表面涂一层环氧树脂,包一层玻璃纤维布,再涂一层环氧树脂,最后涂以沥青和防锈油漆,以防碰撞、刮伤和腐蚀,从而可提高扭杆弹簧的使用寿命。
采用扭杆弹簧的悬架质量较轻,结构比较简单,也不需润滑,并且通过调整扭杆弹簧的固定端的安装角度,易实现车身高度的自动调节。
扭杆弹簧单位体积存储的弹性能较大,弹簧质量小,与螺旋弹簧相比,扭杆弹簧结构紧凑,便于布置。扭杆弹簧在越野车、轻型客、货车上应用的比较多。
扭杆弹簧按其断面形状可分为圆形、管型和片状。圆形实心扭杆结构简单,使用最多。为了装配扭杆,其两端加工成花键、六角形、方形等。由于花键端头尺寸比较小,所以多用花键连接。一般花键大径为扭杆工作直径的1.2~1.3倍,花间长度约为花键大径的1.4倍。只要花键齿的挤压应力在许可条件下,花键齿不宜选的过长。
扭杆弹簧一般采用渐开线花键GB3478,日本在JSB2705标准中推荐花键标准压力角为45°;模数为1mm和0.75mm两种。
为了便于扭杆弹簧装配,有的将扭杆弹簧两端花键做成直径不等或在两端花键齿上加工出一盲齿。
空气弹簧和油气弹簧都同螺旋弹簧一样,只能承受轴向载荷,因此气体弹簧悬架中必须设置纵向和横向推力杆等导向机构,同时还必须设有减振器。气体弹簧可以通过专门的高度控制阀自动调节气室中的原始充气压力面的高度。
图供参考
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全地形铰接履带运输车扭杆弹簧的研究
为成功设计出一款全地形铰接履带运输车,对其悬挂装置的扭杆弹簧进行研究。由使用材料的剪切强度和疲劳强度确定了扭杆弹簧工作直径,介绍了该车扭杆弹簧端部和过渡段的形式及设计方法,并对已确定的扭杆弹簧的结构尺寸进行整车的动力性能和缓冲性能验证。结果表明:所确定的扭杆弹簧的结构满足材料的强度可靠性和耐久性要求及满足整车动力性能和缓冲性能的要求,并为类似车辆扭杆弹簧的研究提供参考。
高速履带车辆扭杆弹簧疲劳寿命的数值计算
高速履带车辆扭杆弹簧疲劳寿命的数值计算
扭杆弹簧作为一种弹性元件,广泛地应用于现代汽车的悬架中,在轿车、货车及越野汽车中都有采用。与钢板弹簧相比,扭杆弹簧具有一系列优点:扭杆弹簧单位质量贮能量高,因而可以减小汽车质量,又可节省材料;又由于扭杆弹簧固定在车架上,减小了非簧载质量,有利于改善汽车行驶平顺性;当应用于前驱动汽车的前悬架时,扭杆弹簧可以纵向布置,为前驱动桥的摆动半轴留出空间。但扭杆制造成本相对较高,对材料及工艺要求较严。此外,扭杆弹簧仅能起到弹性元件的作用,必须要有导向机构。
扭杆弹簧由铬钒合金弹簧钢制成,其表面经过加工后横很光滑。使用中必须很好地保护扭杆表面,通常在扭杆弹簧表面涂一层环氧树脂,包一层玻璃纤维布,再涂一层环氧树脂,最后涂以沥青和防锈油漆,以防碰撞、刮伤和腐蚀,从而可提高扭杆弹簧的使用寿命。
典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成,个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式,而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧,个别高级轿车则使用空气弹簧。 零件功能:
(1)减振器
功能: 减振器是产生阻尼力的主要元件,其作用是迅速衰减汽车的振动,改善汽车的行驶平顺性,增强车轮和地面的附着力.另外,减振器能够降低车身部分的动载荷,延长汽车的使用寿命.目前在汽车上广泛使用的减振器主要是筒式液力减振器,其结构可分为双筒式,单筒充气式和双筒充气式三种。
工作原理:在车轮上下跳过程中,减振器活塞在工作腔内往复运动,使减振器液体通过活塞上的节流孔,由于液体有一定的粘性和液体通过节流孔时与孔壁间产生摩擦,使动能转化成热能散发到空气中,从而达到衰减振动功能。
(2)弹性元件
功能:支撑垂直载荷,缓和和抑止不平路面引起的振动和冲击.弹性元件主要有钢板弹簧,螺旋弹簧,扭杆弹簧,空气弹簧和橡胶弹簧等。
原理:用具有弹性较高材料制成的零件,在车轮受到大的冲击时,动能转化为弹性势能储存起来,在车轮下跳或回复原行驶状态时释放出来。
(3)导向机构
导向机构的作用是传递力和力矩,同时兼起导向作用。在汽车的行驶过程当中,能够控制车轮的运动轨迹。
悬架是汽车中的一个重要总成,它把车架与车轮弹性地联系起来,关系到汽车的多种使用性能。从外表上看,轿车悬架仅是由一些杆、筒以及弹簧组成,但千万不要以为它很简单,相反轿车悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成,这是因为悬架既要满足汽车的舒适性要求,又要满足其操纵稳定性的要求,而这两方面又是互相对立的。比如,为了取得良好的舒适性,需要大大缓冲汽车的震动,这样弹簧就要设计得软些,但弹簧软了却容易使汽车发生刹车"点头"、加速"抬头"以及左右侧倾严重的不良倾向,不利于汽车的转向,容易导致汽车操纵不稳定等。
从理论上研究了竖向地震隔震效率与隔震参数间关系,筛选出隔震层较优参数,并以此设计了四类橡胶碟形弹簧支座。提出了竖向地震隔震的简化算法,编制了计算软件。研究了叠层橡胶竖向隔震支座,橡胶碟形弹簧支座和扭杆弹簧垂直隔震系统三种坚向隔震元件,将它们分别用于云南洱源县中学教学楼,武汉海军工程大学水下爆炸实验室基础隔震工程作为工程试验。在扭杆弹簧研究中,撰写了一篇论文,“超低频被动垂直隔震系统研究在中国科学(A辑)1999年第29卷第3期上发表。本项目培养了两名博士生(一名已获学位)一名硕士生,已申请发明专利2项。