空气弹簧介绍
空气弹簧的组成及工作原理
空气弹簧的组成及工作原理
空气弹簧是一种利用气体压力产生弹性力的弹簧。
它由两个平行的金属板之间套有一个密封的空气袋组成。
空气弹簧的工作原理是利用气体的压力产生弹性力。
当外部力作用于空气弹簧时，气体袋内的气体会受到挤压，产生压力。
这个压力会使得气体袋产生膨胀，从而产生弹性力。
当外部力消失时，空气弹簧恢复原状。
空气弹簧的组成主要有以下几个部分：
1. 密封的空气袋：它是空气弹簧的主要部分，通常由橡胶或聚氨酯等材料制成。
空气袋的内部充满了气体，可以承受外部的力，并产生弹性力。
2. 金属板：空气袋通常位于两个平行的金属板之间，起到支撑和固定空气袋的作用。
3. 连接件：连接件将金属板和空气袋牢固地连接在一起，确保其正常工作。
空气弹簧的组成和工作原理使得它具有以下优点：
1. 可调节性：通过充气和放气可以调节空气袋内的压力，从而调节弹簧的硬度和弹性程度。
2. 轻量化：相比传统弹簧，空气弹簧由于内部是气体，所以重量较轻。
3. 平滑性：空气弹簧的弹性力均匀分布，能够在垂直和水平方向上提供平滑的支撑力。
因此，空气弹簧在工业和汽车等领域中被广泛应用，常用于悬挂系统、减震系统以及施加压力等需要弹性支撑和缓冲的场合。
空气弹簧的特点
空气弹簧的特点
空气弹簧的特点
空气弹簧是一种由压缩空气作为能源的弹簧装置，可以根据要求变化力矩大小，这种装置对自支撑和负载有良好的表现，同时具有良好的抗冲击性能及耐安全性。
以下是空气弹簧的特点：
1、体积小、重量轻：空气弹簧采用压缩空气作为能源，具有良好的匹配性能，占用空间小、重量轻，方便安装、搬运；
2、易操作性：可以通过增加压缩空气的压力来改变输出力矩大小，可以方便快捷地改变弹簧负载，且操作性好，不需要任何的润滑剂；
3、超重负载能力强：采用空气弹簧可以支撑超重负载，由于能量储存原理，当负载大于弹簧设计重量时，会发生变化，但不会引发破坏事故；
4、自支撑性好：空气弹簧具有良好的自支撑性，可以自动调节支撑的行程；
5、耐安全性：空气弹簧结构简单，安全可靠，无需更换；
6、抗冲击性能良好：空气弹簧由精密的压缩空气形成，可靠的抗冲击性能，可以抵消突然的冲击。
- 1 -。
空气弹簧简介
它是一种精密设计的橡胶纤维波纹管，本身并不提供力或支撑载荷，而是通过空气压缩机向其内部充入压缩空气来实现力的传递和弹性作用。
根据对行程的要求，空气弹簧一般被设计为1－3曲，需要时也可以设计制造成4曲或5曲以上，在一定条件下还可
以将两个空气弹簧叠加使用。
空气弹簧具有非线性特性，其刚度随载荷而变，因而在任何载荷下其自振频率几乎保持不变，从而使弹簧装置具有几乎不变的特性；其吸收高频振动和隔音的性能良好；它同时承受轴向载荷和径向载荷，通过内压的调整，还可以得到不同的承载能力。
因此能适
应多种载荷需要。
空气弹簧在有效行程内，通过增、减充气压力的方法，调节空气弹簧的刚度、高度、腔内容积、承载力的大小。
同时它的刚度、高度、腔内容积、承载能力将随着载荷的增减发生平稳的、周期性的柔性变化，从而实现了承载力的柔性传递、行程的有效调节以及震动振幅与震动载荷的高效控制。
还可以附加气室，实现自动调节。
由于空气弹簧拥有如上特点，被日益广泛的应用于火车、汽车、造纸机、升降举升台、压力机、振动运输机、振动筛、空气锤、振动试验机、铸造机械等需要进行行程控制或减震、隔震的设备或仪器上。
空气弹簧特性研究
空气弹簧特性研究本文旨在研究空气弹簧特性。
空气弹簧是指一类由流体或液体运动而成的减震器，它是运用空气体压学学理论设计出来的，其主要功能是调节前后轮的动态刚度，有效的减少振动。
一、空气弹簧的原理1、原理介绍：空气弹簧是一种利用气体动力学原理制造的减震器，空气弹簧包括活塞、减震器壳体、活塞棒及其它附件组成。
空气弹簧利用空气体压计理跳动，当空气体压降低时，空气弹簧能够吸收前轮和后轮受力之间的差异，从而改变车辆胎压，使振动减小。
2、构造特点：活塞和减震器壳体之间可以进行伸缩，可以有效的减小振动，维持车辆的行驶稳定，提高乘员的乘坐舒适性。
空气弹簧的优点是可以简单调节，采用空气压力控制，当低车辆行车振动，增加有效行车通过空气弹簧即可调整车辆的高度，实现简单的调节。
二、空气弹簧特性1、减振性能：空气弹簧具有良好的减振性能，承受较大的负载，耐磨性强，在恶劣环境下仍能发挥很好的效果，对车辆路面振动变化有良好的配合能力。
2、稳定性：空气弹簧具有较高的稳定性，采用液压设计，可以提高车辆的稳定性，以保持车辆行驶的稳定性。
3、调节灵活性：空气弹簧采用气体原理，有较高的可调性，可以根据需要随时调节出发和力度较大的减振效果，以保持驾驶安全和舒适。
三、空气弹簧研发应用1、柴油机：柴油机可以采用空气弹簧减震，可以在柴油机设备上安装一个小型空气弹簧减震器，空气弹簧可以更好的表现柴油机的稳定性，提高机器的耐用性和安全性。
2、汽车行驶：由于空气弹簧可以增加行车减振效果，汽车可以在行驶中增加平稳性，提高乘员的舒适性，以及车辆的稳定性，降低不良路况对车辆行驶的影响。
3、机器工业：机器工业可以采用空气弹簧减震技术，减少机器运转时的噪音和感和误差，确保机器发挥最大的功能，提高工业机械的使用效果。
综上所述，空气弹簧具有良好的减振性能，稳定性和可调性，因此应用前景广阔。
空气弹簧刚度计算
空气弹簧刚度计算空气弹簧是一种常用的弹簧形式，由于其具有结构简单、体积小、自重轻、刚度可调等优点，被广泛应用于工业生产和科研实验中。
空气弹簧的刚度计算是评估其性能和设计的重要步骤。
本文将从空气弹簧的基本结构、弹簧刚度计算公式、刚度影响因素等方面进行介绍。
一、空气弹簧的基本结构空气弹簧是由柔性材料制成的空腔，常用的材料有橡胶、聚氨酯等。
弹簧通过气体充填或排放来调节其刚度。
空气弹簧一般由两个折皱的圆柱形膜片组成，通过螺纹连接器连接形成一个闭合的腔体。
当气体进入空气弹簧时，膜片会受到气体压力的作用而扩张，从而增大空气弹簧的刚度。
当气体被排放时，膜片会收缩，降低空气弹簧的刚度。
二、空气弹簧刚度计算公式k=(P1-P2)/Δh其中，k为空气弹簧的刚度，P1和P2分别为气体进入和排放时的压力，Δh为膜片变形的位移。
三、刚度影响因素1.压力差（P1-P2）：气体充入或排放的压力差越大，弹簧的刚度越大。
2.膜片变形位移（Δh）：膜片的变形位移越大，弹簧的刚度越大。
3.弹簧的结构参数：包括膜片的直径、厚度、材料等。
膜片直径越大，弹簧刚度越大；膜片厚度越大，弹簧刚度越小；膜片材料的刚度越大，弹簧刚度越大。
4.环境温度：环境温度的变化会影响气体的体积变化，从而影响弹簧的刚度。
一般来说，温度升高，空气弹簧的刚度会下降。
四、实际应用空气弹簧的刚度计算可以通过实验测量得出。
通常，可以通过加载不同的压力和测量弹簧变形来获得刚度值。
此外，还可以通过数值模拟方法进行计算。
数值模拟可以采用有限元方法，将空气弹簧模型建立为一个弹性体模型，通过施加不同的载荷和观察弹簧的变形来获得刚度。
在实际应用中，空气弹簧的刚度会影响到各种机械装置的性能。
例如，空气弹簧可以用于减震系统，通过调节空气弹簧的刚度来实现减震效果。
空气弹簧还可以用于振动隔离系统，通过调节刚度来减小振动的传递，从而减少机械设备的损坏。
总结：空气弹簧的刚度计算是评估其性能和设计的重要步骤。
空气弹簧特性分析
结构设计
优化空气弹簧的结构设计， 使其具有更好的刚度、阻 尼和稳定性。
制造工艺
采用先进的制造工艺，确 保空气弹簧的质量和性能。
未来发展趋势
智能化
随着智能化技术的发展， 空气弹簧有望实现智能化 控制，进一步提高其性能 和稳定性。
环保化
随着环保意识的提高，环 保型的空气弹簧将越来越 受到关注和应用。
定制化
随着个性化需求的增加， 定制化的空气弹簧将更加 普及和流行。
THANKS
感谢观看
3
焊接工艺
将金属部件焊接在一起，形成完整的空气弹簧结 构。
03
空气弹簧的动态特性
刚度特性
总结词
空气弹簧的刚度特性是指其抵抗变形的能力。
详细描述
空气弹簧的刚度特性主要取决于其内部气压和结构尺寸。随着内部气压的增加，空气弹簧的刚度也会相应增大， 使其更难以发生变形。此外，不同结构的空气弹簧具有不同的刚度特性，例如，膜片式空气弹簧的刚度相对较低， 而钟罩式空气弹簧的刚度则相对较高。
自适应特性
总结词
自适应特性是指空气弹簧在不同工作条件下能够自动调整自 身高度和刚度的能力。
详细描述
由于空气弹簧内部气压的可调性，使其能够在不同的负载和 温度条件下自动调整自身的高度和刚度，以保持稳定的工作 状态。这种自适应特性使得空气弹簧在各种工业领域中得到 了广泛应用。
使用寿命
总结词
使用寿命是衡量空气弹簧性能的重要指标之一，它反映了空气弹簧能够持续工作的时长。
工作原理
原理
通过向气囊内充入不同压力的气体， 使空气弹簧产生不同的变形和刚度， 从而起到支撑、减震和隔振的作用。
工作过程
当受到外部载荷时，空气弹簧发生变 形，内部气体受到压缩或扩张，产生 反作用力抵抗外部载荷，实现减震和 隔振效果。
车厢底部空气弹簧的作用
一、
关键部件空气弹簧介绍
空气弹簧是利用橡胶气囊内部压缩的反力作为弹性恢
复力的一种弹性元件，是汽车空气悬架的核心部件。
前空气弹簧与减振器进行合装，后空气弹簧与减振器通常分开布置。
空气弹簧作为一个充满压缩空气的橡胶气囊
1.可以通过控制充气量来调整车身高度。
通过给气囊充气，增加离地间隙，升高车身，提高整车通过性；
2. 通过给气囊放气，降低车身，提高高速行驶稳定性，减小了整车风阻系数，提高行驶经济性；
3. 通过单轴或整车高度降低，实现便于装卸货物及便于驾乘人员上、下车功能。
相较于传统螺旋弹簧，空气弹簧具有以下特点：
1. 相较于传统螺旋弹簧的线性刚度，空气弹簧具有非线性刚度特性，并且其刚度特性曲线可根据整车需求来进行设计。
比如空气弹簧可以在车辆处于标准高度附近时具有较低的刚度值，使空气悬架获得较低的固有频率，以提升车辆平稳行驶时的驾乘舒适性；可以在负载变化时（空载和满载时），匹配不同的初始刚度，始终保证驾乘的舒适性。
而在车轮上跳、空气弹簧压缩过程中，增大空气弹簧刚度，抑制路面通过车轮传递给车身的冲击，防止缓冲块被击穿，从而
进一步提升乘坐舒适性和操纵稳定性。
2.空气弹簧在隔绝高频振动和噪音方面相对传统的钢弹簧有很大的改善。
在振动过程中，橡胶皮囊由于伸缩、翘曲，有很小的内摩擦，所以很难传递高频振动；空气和橡胶能够吸收振动，因此具有很好的隔音性能。
空气弹簧简介
4)空气弹簧能吸收高频振动，隔音性能极好。
5)空气弹簧重量轻。比钢弹簧轻得多。
（四）空气弹簧的应用
左图为静态性能曲线图可以使用此图确定工 作参数选型 １、确定空气冲程调节器的行程Ｓ ２、确定任何已知高度上的力 ３、确定有效面积 ４、确定空气冲程调节器的内部容积V1、V2
空气弹簧介绍
普通弹簧的缺点（一）
弹 簧 的 收 缩 弹 回
车身的颠簸 三者的固有频 率相似 产生共振
轮胎的颤动
路面的颠簸
普通弹簧的固有振动频率与轮胎车身相似，容易引起共振
空气弹簧的优点（一）
=
k气 • g P
K气
P
为空气弹簧的刚度 为系统的固有频率 为载荷； 为重力加速度
远远小于
k钢
得到较小的固有频率
g
固有频率较大
固有频率较大 固有频率较大
空气弹簧将车轮 的震动与车身隔 离冲击，抑制振 动幅值 ，避开共 振，明显提高舒 适度
普通弹簧的缺点（二）
P P
x 图1-5 螺旋钢弹簧的 载荷——挠度曲线
ω 图1-6 螺旋钢弹簧的 载荷——频率曲线
系统固有频率随载荷的增加而降低。即：重载时系统固有频率低，轻载 时固有频率高。换言之，如果重载时隔振性能好，则轻载时隔振点（二）
P
x
ω
图1-8 空气弹簧的 图1-7 空气弹簧的 载荷——频率曲线 载荷——挠度曲线 当载荷增加时，刚度也变大，而固有频率在数值上基本不变，
如图所示。所以无论是重载还是轻载都能保证很好的隔振效果。
（三）空气弹簧的其他优点
1)刚度可调 2)同样大小的空气弹簧，改变内压，可以得到不同的承载能力。 3)空气弹簧可以利用高度不同的高度
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• 工作温度范围Temperature Range -65°f to 135°f. • 极佳抗臭氧性能Excellent Ozone Resistance. • 空气弹簧低温性能很好 Great Low temperature Air Spring Performance.
·聚氯丁橡胶Neoprene Rubber
最好用于提升装置
空气弹簧开发程序
Air Spring Development Process
空气弹簧开发程序
Air Spring Development Process
空气弹簧开发程序
Air Spring Development Process
• • • • • • • • • • • • • • • 通过EPCRN接收项目(设计输入) Project Received Via EPCRN (Design Input) 审查用户原始要求和当前工程规格(建立项目检查表) Review initial customer requirements and current engineering specification. (Establish Project Check List) 通过有限单元分析建立设计理念,包括制造和要求的外部供货商 Establish design concept via FEA, involving manufacturing & external suppliers were required. 生成审批图纸(设计输出) APQP Via DFMEA & DVP&R. 设计审查阶段 Produce Proposal Drawings. (Design Output) Design Review Stage. 制造样机并进行性能试验Manufacture Prototypes & conduct performance testing. 设计审查(验证) Design Review (Verification). 样机布置和发出 Prototype Layout & Release.
空气弹簧零件
Air Spring Components.
缓冲垫Bumpers. 在系统无气压时防止损坏空气弹簧的内部缓冲装置. 该材料有两种: An internal device to prevent damage to the Air Spring during times when no air is in the system. Two materials are available (i)天然橡胶 – 根据变形系数设计可调节其弹性系数 (刚度). 目前可提供许 多种不同尺寸的缓冲垫. Natural Rubber - Adjustable rate based on shape factor design, currently available in many different sizes. (ii) TPE2/复合材料 – 高刚度小变形, 耐冲击性能极佳, 可作为刚性停挡使用, 即客车跪 低头部等情况下使用. 与橡胶缓冲垫比较尺寸很小. TPE2 / Composite - High rate & low deflection, excellent impact resistance, works well as a positive stop, i.e. for knelling bus applications etc. minimal permanent set as compared to Rubber bumpers. Light weight alternative as compared to rubber. 密封端板 End Closure. 钢材制造, 与柔性元件永久性地模铸在一起 (1T19系列和扣紧组装型总成除外). 密封端板作 为缓冲垫的安装界面并连接柔性元件与活塞. This is made of steel and is permanently molded to the flex member (except for the 1T19 Series and snap on assemblies). The end closure is used as the interface for holding the bumper and attached the flex member to the piston.
• 工作温度范围Temperature Range -40°f to 180°f. • 整形寿命循环性能极佳Excellent cosmetic life cycle performance. • 空气弹簧高温性能很好 Great high temperature Air Spring performance.
空气弹簧
Air Spring
• • • •
发展Development. 空气弹簧结构 Air Spring Construction. 空气弹簧开发程序 Air Spring Development Process. 空气弹簧应用 Air Spring Application. 产品验证及产品生产控制
空气弹簧配料
Air Spring Compounds
·当前天然橡胶配料Current Natural Rubber Compound
• 工作温度范围Temperature Range -55°f to 135°f. • 长期实践证明的有效配料Time Proven compound.
·新型重载天然橡胶(New) Heavy Duty Natural Rubber
空气弹簧零件
Air Spring Components.
盖板Bead Plates 9 号(.149”厚)碳钢板,镀防锈层,96小时喷盐试验不产生红色锈蚀. 永久性地 与柔性元件卷成一体以构成密封组件,使其在发运前可在工厂进行气密性试验. 不管缘板直径大小, 悬架或支架都应对其提供不小于80%的支承面积. 9 Gauge (.149”) carbon steel, plated for corrosion resistance to (96 hrs) with no red rust. Permanently crimped to the flex member to form an airtight assembly which allows for integrity testing before the unit leaves the factory. Regardless of bead plate diameter, 80% of support area should be provide from the suspension frame or bracket. 管接头和拧紧扭矩要求Fittings & Torque Requirements. 盖板和管接头有我公司的控股厂家并按照我公司要求设备制造, 所以选择性很大, 可以冷镦或攻丝, 有英制和公制. 最常用型式为: Bead Plates and fittings are manufactured and managed by our Dyersburg facility, therefore most options area available if they can be cold headed or screw machined, in both imperial & metric. The most common types are: (i)单安装螺柱,一般是1/2-13统一标准粗牙螺纹. Single Mounting Stud, usually ½”-13 UNC. (ii)组合螺柱, 将3/4”-16统一标准细牙安装螺柱与1/4”锥管内螺纹空气入口组合在 一起. Combination Stud, combination ¾”-16 UNF mounting stud with ¼” NPT internal air entrance.
空气弹簧零件
Air Spring Components.
1T 型空气弹簧总成 1T Style Assembly [1]安装螺柱Mounting Stud [2]组合螺柱Combo Stud [5]缘板Bead Plate [6]柔性元件（气囊） Flex Member (Bellows) [7]缓冲垫Bumper [8]活塞Piston [9]活塞螺钉Piston Bolt
Comments 说明 Moderate Rate & Natural Frequency
中等刚度和中等自然频率
Constant Load Range Over Usable Stroke
可用行程内载荷不变
Low Rate & Natural Frequency
低刚度和低自然频率
Decreasing Load Range Over Usable Stroke
空气弹簧系列
The Air Spring Family.
空气弹簧结构
Air Spring Construction
空气弹簧结构：概述
Air Spring Construction: General
我公司双层线网气囊的组成部分： Our Standard Two ply construction is actually made up of : a. 混练橡胶内衬An inner liner of calendared rubber. b. 相互成一定斜角的两层加强 线网Two ply‘s of fabric reinforced rubber, with specific bias to one another. c. 混练橡胶外覆盖层An outer cover of calendared rubber.
可用行程内载荷下降
Lowest Rate & Natural Frequency