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機(jī)電工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)方案
論證報(bào)告
設(shè)計(jì)題目:GD6126客車(chē)設(shè)計(jì)—傳動(dòng)軸及懸架設(shè)計(jì)
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20xx年03月20日
2
目 次
1 汽車(chē)懸架、傳動(dòng)軸發(fā)展趨勢(shì)分析 1
1.1 現(xiàn)代汽車(chē)懸架形式 1
1.2 現(xiàn)代汽車(chē)懸架上的組成 1
1.3 汽車(chē)懸架的發(fā)展趨勢(shì) 2
1.4 汽車(chē)傳動(dòng)軸的發(fā)展現(xiàn)狀 4
2 懸架設(shè)計(jì)概述 5
3 懸架的結(jié)構(gòu)方案分析 6
3.1 獨(dú)立懸架與非獨(dú)立懸架 6
3.2 前、后懸架方案的選擇 7
4 傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)概述 9
4.1 傳動(dòng)軸的組成與要求 9
4.2 傳動(dòng)軸組成結(jié)構(gòu) 9
5 萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析 9
5.1 十字軸式萬(wàn)向節(jié) 10
5.2準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié) 10
論證結(jié)果 11
參考文獻(xiàn) 12
15
1 汽車(chē)懸架、傳動(dòng)軸發(fā)展趨勢(shì)分析
1.1 現(xiàn)代汽車(chē)懸架形式
所謂汽車(chē)懸掛,就是指汽車(chē)車(chē)身和車(chē)輪彈性地連接起來(lái)的機(jī)構(gòu)。俗稱(chēng)汽車(chē)的避震、懸掛和懸架的意思都一樣，都是指車(chē)輪與車(chē)身之間的連接物，避震是通俗叫法，而懸掛和懸架均是"學(xué)名"。??
? 懸架是將車(chē)身與車(chē)橋、車(chē)輪彈性相連，傳遞作用在車(chē)輪和車(chē)身之間的力和力矩，緩和由不平路面?zhèn)鹘o車(chē)身的沖擊，并衰減由此引起的振動(dòng)，以保證汽車(chē)正常行駛時(shí)的平順性、操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性。目前多數(shù)汽車(chē)的懸架都是被動(dòng)式懸架，即汽車(chē)的車(chē)輪和車(chē)身狀態(tài)只能被動(dòng)地取決于路面及行駛狀況以及汽車(chē)的彈性支承元件、減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。??
汽車(chē)上的懸掛結(jié)構(gòu)大體可分為兩種：一種是左、右車(chē)輪用一根剛性軸連起來(lái)并與車(chē)身相連的叫非獨(dú)立懸掛。常見(jiàn)卡車(chē)使用的鋼板彈簧避震系統(tǒng)就是非獨(dú)立懸掛。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、容易制造、維修方便、輪胎磨損小和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是當(dāng)汽車(chē)在高速或在不平路面行駛時(shí)，容易顛簸，使人感到不舒服。??
另一種是左、右車(chē)輪不連在一根軸上，而是單獨(dú)通過(guò)懸掛與車(chē)身連接的叫獨(dú)立懸掛。往往轎車(chē)的舒適性比卡車(chē)好,?是因?yàn)檫@些車(chē)采用了獨(dú)立懸掛，其結(jié)構(gòu)是用輕便的杠桿、擺臂代替了整體車(chē)軸，當(dāng)一側(cè)車(chē)輪駛?cè)氚纪共黄铰访鏁r(shí)，不會(huì)牽動(dòng)另一側(cè)車(chē)輪而引起沖擊振動(dòng)，這就提高了乘座舒適性。但采用獨(dú)立懸掛后也相應(yīng)使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本上升。常見(jiàn)的獨(dú)立懸掛結(jié)構(gòu)型式有：螺旋彈簧雙橫臂獨(dú)立懸掛、扭桿式獨(dú)立懸掛、滑柱擺臂式獨(dú)立懸掛和麥弗遜式獨(dú)立懸掛等。??
現(xiàn)代轎車(chē)的前輪都采用獨(dú)立懸掛，后輪雖然比前輪采用獨(dú)立懸掛的要少，但中、高級(jí)轎車(chē)一般都是四輪獨(dú)立懸掛。
1.2 現(xiàn)代汽車(chē)懸架上的組成
典型的汽車(chē)懸掛結(jié)構(gòu)由彈性元件、減震器以及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等組成，這三部分分別起緩沖，減振和力的傳遞作用。絕大多數(shù)懸掛多具有螺旋彈簧和減振器結(jié)構(gòu)，但不同類(lèi)型的懸掛的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)差異卻很大，這也是懸掛性能差異的核心構(gòu)件。
圖1 懸架的組成
彈性元件：彈性元件用來(lái)承受并傳遞垂直載荷、緩和不平路面、緊急制動(dòng)、加速和轉(zhuǎn)彎引起的沖擊或車(chē)身位置的變化。常見(jiàn)的彈性元件包括鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、油氣彈簧、空氣彈簧和橡膠彈簧。
減震器：減振器用來(lái)衰減由于彈性系統(tǒng)引起的振動(dòng)。減振器的類(lèi)型有筒式減振器、阻力可調(diào)式減振器和充氣式減振器。用于限制彈簧的自由振蕩，提高乘坐舒適性。
導(dǎo)向裝置：導(dǎo)向裝置用來(lái)使車(chē)輪按一定運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)車(chē)身運(yùn)動(dòng)，同時(shí)起傳遞力作用。通常導(dǎo)向裝置由控制擺臂式桿件組成，有單桿式和連桿式的。鋼板彈簧作為彈性元件時(shí)，它本身兼導(dǎo)向作用，可不另設(shè)導(dǎo)向裝置。用于使上述部件定位，并控制車(chē)輪的橫向和縱向運(yùn)動(dòng)。
橫向穩(wěn)定器：橫向穩(wěn)定器也歸屬于導(dǎo)向裝置。在有些轎車(chē)和客車(chē)上，為防止車(chē)身在轉(zhuǎn)向等情況下發(fā)生過(guò)大的橫向傾斜，在懸架系統(tǒng)中加設(shè)有橫向穩(wěn)定桿，目的是提高側(cè)傾剛度，使汽車(chē)具有不足轉(zhuǎn)向特性，改善汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。用于防止汽車(chē)橫向擺動(dòng)。
1.3 汽車(chē)懸架的發(fā)展趨勢(shì)
被動(dòng)懸架是傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu),剛度和阻尼都是不可調(diào)的,依照隨機(jī)振動(dòng)理論,它只能保證在特定的路況下達(dá)到較好效果.但它的理論成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠,成本相對(duì)低廉且不需額外能量,因而應(yīng)用最為廣泛.在我國(guó)現(xiàn)階段,仍然有較高的研究?jī)r(jià)值。
被動(dòng)懸架性能的研究主要集中在三個(gè)方面:通過(guò)對(duì)汽車(chē)進(jìn)行受力分析后,建立數(shù)學(xué)模型,然后再用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)或有限元法尋找懸架的最優(yōu)參數(shù);研究可變剛度彈簧和可變阻尼的減振器,使懸架在絕大部分路況上保持良好的運(yùn)行狀態(tài)研究導(dǎo)向機(jī)構(gòu),使汽車(chē)懸架在滿足平順性的前提下,穩(wěn)定性有大的提高。
半主動(dòng)懸架的研究集中在兩個(gè)方面:執(zhí)行策略的研究;執(zhí)行器的研究.阻尼可調(diào)減振器主要有兩種,一種是通過(guò)改變節(jié)流孔的大小調(diào)節(jié)阻尼,一種是通過(guò)改變減振液的粘性調(diào)節(jié)阻尼.節(jié)流孔的大小一般通過(guò)電磁閥或步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行有級(jí)或無(wú)級(jí)的調(diào)節(jié),這種方法成本較高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜.通過(guò)改變減振液的粘性來(lái)改變阻尼系數(shù),具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、無(wú)噪音和沖擊等特點(diǎn),因此是目前發(fā)展的主要方向.在國(guó)外,改變減振液粘性的方法主要有電流變液體和磁流變液體兩種。
主動(dòng)懸架研究也集中在兩個(gè)方面:可靠性;執(zhí)行器.由于主動(dòng)懸架采用了大量的傳感器、單片機(jī)、輸出輸入電路和各種接口,元器件的增加降低了懸架的可靠性,所以加大元件的集成程度,是一個(gè)不可逾越的階段.執(zhí)行器的研究主要是用電動(dòng)器件代替液壓器件.電氣動(dòng)力系統(tǒng)中的直線伺服電機(jī)和永磁直流直線伺服電機(jī)具有較多的優(yōu)點(diǎn),今后將會(huì)取代液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu).運(yùn)用電磁蓄能原理,結(jié)合參數(shù)估計(jì)自校正控制器,可望設(shè)計(jì)出高性能低功耗的電磁蓄能式自適應(yīng)主動(dòng)懸架,使主動(dòng)懸架由理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用。
國(guó)外汽車(chē)空氣懸架發(fā)展經(jīng)歷了“鋼板彈簧→氣囊復(fù)合式懸架→被動(dòng)全空氣懸架→主動(dòng)全空氣懸架”的變化型式。主動(dòng)全空氣懸架應(yīng)用了電子控制系統(tǒng)，使傳統(tǒng)的空氣懸架系統(tǒng)的性能得到很大改善，汽車(chē)在各種路面、各種工況條件下能實(shí)現(xiàn)主動(dòng)調(diào)節(jié)、主動(dòng)控制，并增加了許多輔助功能(如故障診斷功能等)。目前ECAS系統(tǒng)在歐洲國(guó)家的大客車(chē)上已經(jīng)大量應(yīng)用，隨著人們生活水平的提高，對(duì)汽車(chē)舒適性的要求也越來(lái)越高，可以預(yù)見(jiàn)，ECAS這一先進(jìn)的空氣懸架系統(tǒng)在汽車(chē)上的應(yīng)用將越來(lái)越普及。
近幾年，我國(guó)空氣懸架的需求主要是與高等級(jí)客車(chē)的銷(xiāo)售量直接相關(guān)，2002年高級(jí)客車(chē)銷(xiāo)售量為4000臺(tái)左右，2003年突破6000臺(tái)，據(jù)統(tǒng)計(jì)高級(jí)客車(chē)的需求以每年15％的速度增長(zhǎng)。根據(jù)國(guó)家汽車(chē)行業(yè)“十五規(guī)劃”要求：我國(guó)的客車(chē)將重點(diǎn)發(fā)展適應(yīng)高速公路需要的大中型客車(chē)，專(zhuān)用客車(chē)底盤(pán)及關(guān)鍵總成。及根據(jù)市場(chǎng)需求適當(dāng)發(fā)展高檔旅游客車(chē)。十五規(guī)劃預(yù)測(cè)，2005年大中型客車(chē)年需求量為12～16萬(wàn)輛，交通部頒布實(shí)施JT/T325-2002的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)大中型客車(chē)配置懸架類(lèi)型作了規(guī)定，其中高級(jí)大中型客車(chē)必須采用空氣懸架。這為空氣懸架產(chǎn)品的推廣使用創(chuàng)造了一個(gè)良好的外部環(huán)境。
1.4 汽車(chē)傳動(dòng)軸的發(fā)展現(xiàn)狀
目前，十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸在汽車(chē)傳動(dòng)系中用得比較廣泛。另外一個(gè)重要的組成部分是滑動(dòng)花鍵副，由內(nèi)、外花鍵組成，用于傳遞長(zhǎng)度的變化。傳動(dòng)軸的萬(wàn)向節(jié)擺角和滑動(dòng)花鍵副的最大伸縮量，是根據(jù)整車(chē)布置時(shí)進(jìn)行的傳動(dòng)軸跳動(dòng)校核而確定的。一般的情況下還可能有傳動(dòng)軸管，空心的軸管具有較小的質(zhì)量但能傳遞較大的扭矩，并且比相同外徑的實(shí)心軸具有更高的臨界轉(zhuǎn)速的特點(diǎn)。
“為滿足汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，應(yīng)全面提升傳動(dòng)軸行業(yè)的綜合水平，全面優(yōu)化行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，與汽車(chē)產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展”。平心而論，傳動(dòng)軸行業(yè)要完成這個(gè)目標(biāo)確實(shí)還需要走很長(zhǎng)的一段路。
針對(duì)傳動(dòng)軸行業(yè)的現(xiàn)狀，我們就行業(yè)未來(lái)發(fā)展提出幾點(diǎn)思路：
一、推進(jìn)傳動(dòng)軸行業(yè)企業(yè)兼并重組，機(jī)制改革。結(jié)合本行業(yè)企業(yè)實(shí)際，深入抓好企業(yè)機(jī)制改革，解決好融資渠道和資本運(yùn)作問(wèn)題、資源整合問(wèn)題、結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化問(wèn)題、勞資關(guān)系問(wèn)題、利益分配問(wèn)題等，為企業(yè)持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展提供根本保證。
二、緊跟世界汽車(chē)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，確定傳動(dòng)軸零部件研發(fā)方向，開(kāi)展產(chǎn)品研發(fā)和技術(shù)升級(jí)遵循原則。
（1）適應(yīng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)在安全、環(huán)保、節(jié)能方面日趨嚴(yán)格的要求；
（2）應(yīng)用新型輕質(zhì)、環(huán)保材料、適應(yīng)汽車(chē)輕量化、潔凈化要求；
（3）發(fā)展再制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
三、加快技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)。著重抓好傳動(dòng)軸行業(yè)前10名重點(diǎn)企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力平臺(tái)建設(shè)，積極支持和推薦國(guó)家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心的建立和第三方傳動(dòng)軸零部件公共檢測(cè)機(jī)構(gòu)項(xiàng)目、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力改造提升項(xiàng)目及零部件企業(yè)技術(shù)改造項(xiàng)目等，提高傳動(dòng)軸產(chǎn)品檢測(cè)能力和水平。加大行業(yè)企業(yè)技術(shù)改造投資力度。
四、實(shí)施自主品牌戰(zhàn)略。引導(dǎo)傳動(dòng)軸行業(yè)企業(yè)將發(fā)展自主品牌作為企業(yè)戰(zhàn)略重點(diǎn)，支持企業(yè)通過(guò)自主開(kāi)發(fā)、聯(lián)合開(kāi)發(fā)、國(guó)內(nèi)外并購(gòu)等多種方式發(fā)展自主品牌。通過(guò)消化吸收引進(jìn)技術(shù)再創(chuàng)新以及產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品等渠道，通過(guò)科技投入，積極開(kāi)展研究與試驗(yàn)，充分調(diào)動(dòng)科技人員的積極性，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品和發(fā)展自主品牌，提高企業(yè)的影響力。
2 懸架設(shè)計(jì)概述
懸架是現(xiàn)代汽車(chē)上的重要總成之一，它把車(chē)架與車(chē)軸彈性連接起來(lái)。其主要任務(wù)是傳遞作用在車(chē)輪和車(chē)架之間的一切力和力矩；緩和路面?zhèn)鹘o車(chē)架的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，保證汽車(chē)的行駛平順性；保證車(chē)輪在路面不平和載荷變化時(shí)有理想的運(yùn)動(dòng)特性，保證汽車(chē)的操縱穩(wěn)定，使汽車(chē)獲得高速行駛能力。
懸架由彈性元件、導(dǎo)向裝置、減震器、緩沖塊、橫向穩(wěn)定器等組成。
導(dǎo)向裝置由導(dǎo)向桿系組成，用來(lái)決定車(chē)輪相對(duì)于車(chē)架的運(yùn)動(dòng)特性，并傳遞除彈性元件傳遞的垂直力以外的各種力和力矩。當(dāng)用縱置鋼板彈簧作彈性元件時(shí)，它兼起導(dǎo)向裝置的作用。緩沖塊用來(lái)減輕車(chē)軸對(duì)車(chē)架的直接沖撞，以防彈性元件產(chǎn)生過(guò)大的變形。裝有橫向穩(wěn)定器的汽車(chē)，能減少汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)的側(cè)傾角和橫向角振動(dòng)。
對(duì)懸架提出的設(shè)計(jì)要求有：
1）保證汽車(chē)有良好的行駛平順性。
2）具有合適的衰減振動(dòng)的能力。
3）保證好的操縱穩(wěn)定性。
4）汽車(chē)制動(dòng)或加速時(shí)，要保持車(chē)身穩(wěn)定，減少車(chē)身縱傾，轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)傾角要合適。
5）隔聲能力好。
6）結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小。
7）可靠地傳遞車(chē)身與車(chē)輪之間的各種力和力矩，在滿足零部件質(zhì)量要小的同時(shí)，還要保證有足夠的強(qiáng)度和壽命。
為滿足汽車(chē)具有良好的行駛平順性，要求由簧上質(zhì)量與彈性元件組成的振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)在合適的頻段，并盡可能低。前、后懸架固有頻率的匹配應(yīng)合理，對(duì)乘用車(chē)，要求前懸架固有頻率小于后懸架的固有頻率，還要盡量避免懸架撞擊車(chē)架。在簧上質(zhì)量變化的情況下，成身高度變化要小，因此，應(yīng)采用非線性彈性特性懸架。
汽車(chē)在不平路面上行駛時(shí)，由于懸架的彈性作用，使汽車(chē)產(chǎn)生垂直振動(dòng)。為了迅速衰減這種振動(dòng)和抑制車(chē)身、車(chē)輪的共振，減小車(chē)輪的振幅，懸架應(yīng)裝有減震器，并使之具有合理的阻尼。利用減震器的阻尼作用，使汽車(chē)振動(dòng)的振幅連續(xù)減小，直至振動(dòng)停止。
要正確地選擇懸架方案和參數(shù)，在車(chē)輪上、下跳動(dòng)時(shí)，使主銷(xiāo)定位角變化不大、車(chē)輪運(yùn)動(dòng)與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要協(xié)調(diào)，避免前輪擺振；汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)，應(yīng)使之具有不足轉(zhuǎn)向特性。
獨(dú)立懸架導(dǎo)向桿系鉸鏈處多采用橡膠襯套，能隔絕車(chē)輪所受來(lái)自路面的沖擊向車(chē)身的傳遞。近年來(lái)，主動(dòng)懸架的出現(xiàn)不僅能很好地提高汽車(chē)行駛性能，而且能更好地保持車(chē)廂姿態(tài)，減小側(cè)傾、縱傾。
3 懸架的結(jié)構(gòu)方案分析
3.1 獨(dú)立懸架與非獨(dú)立懸架
圖2 獨(dú)立懸架與非獨(dú)立懸架
?非獨(dú)立懸架的車(chē)輪裝在一根整體車(chē)軸的兩端，當(dāng)一邊車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)，影響另一側(cè)車(chē)輪也作相應(yīng)的跳動(dòng)，使整個(gè)車(chē)身振動(dòng)或傾斜，汽車(chē)的平穩(wěn)性和舒適性較差，但由于構(gòu)造較簡(jiǎn)單，承載力大，目前仍有部分轎車(chē)的后懸架采用這種型式。??
?獨(dú)立懸架的車(chē)軸分成兩段，每只車(chē)輪用螺旋彈簧獨(dú)立地安裝在車(chē)架(或車(chē)身)下面，當(dāng)一邊車(chē)輪發(fā)生跳動(dòng)時(shí)，另一邊車(chē)輪不受波及，汽車(chē)的平穩(wěn)性和舒適性好。但這種懸架構(gòu)造較復(fù)雜，承載力小。現(xiàn)代轎車(chē)前后懸架大都采用了獨(dú)立懸架，并已成為一種發(fā)展趨勢(shì)。???
獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)可分有燭式、麥弗遜式、連桿式等多種，其中燭式和麥克弗遜式形狀相似，兩者都是將螺旋彈簧與減振器組合在一起，但因結(jié)構(gòu)不同又有重大區(qū)別。燭式采用車(chē)輪沿主銷(xiāo)軸方向移動(dòng)的懸架形式，形狀似燭形而得名。特點(diǎn)是主銷(xiāo)位置和前輪定位角不隨車(chē)輪的上下跳動(dòng)而變化，有利于汽車(chē)的操縱性和穩(wěn)定性。麥克弗遜式是絞結(jié)式滑柱與下橫臂組成的懸架形式，減振器可兼做轉(zhuǎn)向主銷(xiāo)，轉(zhuǎn)向節(jié)可以繞著它轉(zhuǎn)動(dòng)。特點(diǎn)是主銷(xiāo)位置和前輪定位角隨車(chē)輪的上下跳動(dòng)而變化，這點(diǎn)與燭式懸架正好相反。這種懸架構(gòu)造簡(jiǎn)單，布置緊湊，前輪定位變化小，具有良好的行駛穩(wěn)定性。所以，目前轎車(chē)使用最多的獨(dú)立懸架是麥弗遜式懸架。
3.2 前、后懸架方案的選擇
方案1：鋼板彈簧非獨(dú)立懸架
鋼板彈簧被用做非獨(dú)立懸架的彈性元件，由于它兼起導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用，使得懸架系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化。這種懸架廣泛用于貨車(chē)的前、后懸架中。它中部用U型螺栓將鋼板彈簧固定在車(chē)橋上。懸架前端為固定鉸鏈，也叫死吊耳。它由鋼板彈簧銷(xiāo)釘將鋼板彈簧前端卷耳部與鋼板彈簧前支架連接在一起，前端卷耳孔中為減少摩損裝有襯套。后端卷耳通過(guò)鋼板彈簧吊耳銷(xiāo)與后端吊耳與吊耳架相連，后端可以自由擺動(dòng)，形成活動(dòng)吊耳。當(dāng)車(chē)架受到?jīng)_擊彈簧變形時(shí)兩卷耳之間的距離有變化的可能。
圖3 鋼板彈簧非獨(dú)立懸架
為了提高汽車(chē)的平順性，有些輕型貨車(chē)采用主簧下加裝副簧，實(shí)現(xiàn)漸變剛度鋼板彈簧。其主簧由厚度為9mm的4片（或3片）和副簧厚度為15mm的2片（或3片）組成幾種車(chē)型漸變剛度鋼板彈簧。在小載荷狀況時(shí)，僅主簧起作用，而當(dāng)載荷增到一定值時(shí)，主簧與副簧接觸，共同發(fā)揮作用，懸架剛度得到提高，彈簧特性變?yōu)榉蔷€性的，當(dāng)副簧全部參加工作后，彈簧特性又變成線性的。這類(lèi)懸架特點(diǎn)是副簧逐漸隨載荷增加而參加工作，因此懸架剛度的變化平穩(wěn)，改善了汽車(chē)行駛平順性能。
方案2：空氣彈簧非獨(dú)立懸架
汽車(chē)在行駛時(shí)由于載荷和路面的變化，要求懸架剛度隨著變化。當(dāng)空車(chē)時(shí)車(chē)身被抬高，滿載時(shí)車(chē)身則被壓得很低，會(huì)出現(xiàn)撞擊緩沖塊的情況。因而對(duì)于不同類(lèi)型汽車(chē)提出不同的要求，礦山及大型客車(chē)要求 其空車(chē)與滿載時(shí)的車(chē)身高度變化不大；對(duì)于轎車(chē)要求在好路上降低車(chē)身高度，提高車(chē)速行駛；在壞路上提高車(chē)身，可以增大通過(guò)能力。因而要求車(chē)身高度隨使用要求可以調(diào)節(jié)?？諝鈴椈煞仟?dú)立懸架可以滿足要求。
如圖D－X5－13所示。囊式空氣彈簧5的上下端分別固定在車(chē)架和車(chē)橋上。經(jīng)壓氣機(jī)1產(chǎn)生的壓縮空氣經(jīng)油水分離器10和壓力調(diào)節(jié)器9進(jìn)入貯氣筒8。壓力調(diào)節(jié)器可使貯氣筒中的壓縮空氣保持一定壓力。儲(chǔ)氣罐8通過(guò)管路與2個(gè)空氣彈簧相通。儲(chǔ)氣罐和空氣彈簧中的空氣壓力由車(chē)身高度調(diào)節(jié)閥3控制，空氣彈簧只承受垂直載荷，因而必加設(shè)減振器，其縱向力和橫向力及其力矩由懸架中的縱向推力桿和橫向推力桿來(lái)傳遞。
圖4 空氣彈簧非獨(dú)立懸架
1. 壓氣機(jī)；2.7. 空氣濾清器；3. 車(chē)身高度控制閥；4. 控制桿； 5. 空氣彈簧；6. 儲(chǔ)氣罐；8. 貯氣筒；9. 壓力調(diào)節(jié)器；10. 油水分離
根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)：GD6126客車(chē)、總質(zhì)量16000kg，最高車(chē)速120km/h，比功率11kw/t，前、后懸架都采用成本低廉，容易制造，工作可靠的縱置鋼板彈簧非獨(dú)立懸架。
4 傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)概述
4.1 傳動(dòng)軸的組成與要求
萬(wàn)向傳動(dòng)軸一般是由萬(wàn)向節(jié)、傳動(dòng)軸和中間支承組成。主要用于在工作過(guò)程中相對(duì)位置不斷改變的兩根軸間傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
萬(wàn)向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下基本要求：
1.保證所連接的兩根軸相對(duì)位置在預(yù)計(jì)范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，能可靠地傳遞動(dòng)力。
2.保證所連接兩軸盡可能等速運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.由于萬(wàn)向節(jié)夾角而產(chǎn)生的附加載荷、振動(dòng)和噪聲應(yīng)在允許范圍內(nèi)。
4.傳動(dòng)效率高，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，維修容易等。
變速器或分動(dòng)器輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋輸入軸之間普遍采用十字軸萬(wàn)向傳動(dòng)軸。在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中，多采用等速萬(wàn)向傳動(dòng)軸。當(dāng)后驅(qū)動(dòng)橋?yàn)楠?dú)立的彈性，采用萬(wàn)向傳動(dòng)軸。
4.2 傳動(dòng)軸組成結(jié)構(gòu)
由傳動(dòng)軸及其兩端焊接的花鍵軸和萬(wàn)向節(jié)叉組成。一般設(shè)有由滑動(dòng)叉和花鍵軸組成的滑動(dòng)花鍵，以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)長(zhǎng)度的變化。為了減小滑動(dòng)花鍵的軸向滑動(dòng)阻力和磨損，對(duì)花鍵齒進(jìn)行磷化處理或噴涂尼龍層。在花鍵槽中放入滾針、滾柱或滾珠等滾動(dòng)元件，以滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦，提高傳動(dòng)效率。對(duì)于有嚴(yán)重沖擊載荷的傳動(dòng)，采用彈性傳動(dòng)軸?；ㄦI應(yīng)有潤(rùn)滑及防塵措施，花鍵齒與鍵槽間隙不宜過(guò)大，且應(yīng)按對(duì)應(yīng)標(biāo)記裝配，以免裝錯(cuò)破壞傳動(dòng)軸總成的動(dòng)平衡。
5 萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析
剛性萬(wàn)向節(jié)可分為不等速萬(wàn)向節(jié)（如十字軸式）、準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)（如雙聯(lián)式、凸塊式、三銷(xiāo)軸式等）和等速萬(wàn)向節(jié)（如球叉式、球籠式等）。?
不等速萬(wàn)向節(jié)是指萬(wàn)向節(jié)連接的兩軸夾角大于零時(shí)，輸出軸和輸入軸之間以變化的瞬時(shí)角速度比傳遞運(yùn)動(dòng)的萬(wàn)向節(jié)。?
準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)是指在設(shè)計(jì)角度下工作時(shí)以等于1的瞬時(shí)角速度比傳遞運(yùn)動(dòng)，而在其它角度下工作時(shí)瞬時(shí)角速度比近似等于1的萬(wàn)向節(jié)。?
輸出軸和輸入軸以等于1的瞬時(shí)角速度比傳遞運(yùn)動(dòng)的萬(wàn)向節(jié)，稱(chēng)之為等速萬(wàn)向節(jié)。???
撓性萬(wàn)向節(jié)是靠彈性零件傳遞動(dòng)力的，具有緩沖減振作用。?
5.1 十字軸式萬(wàn)向節(jié)
典型的十字軸萬(wàn)向節(jié)主要由主動(dòng)叉、從動(dòng)叉、十字軸、滾針軸承及其軸向定位件和橡膠密封件等組成。?
??十字軸萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，強(qiáng)度高，耐久性好，傳動(dòng)效率高，生產(chǎn)成本低。但所連接的兩軸夾角不宜過(guò)大，當(dāng)夾角由4°增至16°時(shí)，十字軸萬(wàn)向節(jié)滾針軸承壽命約下降至原來(lái)的1/4。?
5.2準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)?
???雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)是由兩個(gè)十字軸萬(wàn)向節(jié)組合而成。為了保證兩萬(wàn)向節(jié)連接的軸工作轉(zhuǎn)速趨于相等，可設(shè)有分度機(jī)構(gòu)。偏心十字軸雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)取消了分度機(jī)構(gòu)，也可確保輸出軸與輸入軸接近等速。?
??雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)的主要優(yōu)點(diǎn)是允許兩軸間的夾角較大（一般可達(dá)50°，偏心十字軸雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)可達(dá)60°），軸承密封性好，效率高，工作可靠，制造方便。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，外形尺寸較大，零件數(shù)目較多。
綜合上述萬(wàn)向節(jié)的特點(diǎn)，結(jié)合轎車(chē)所用非斷開(kāi)時(shí)車(chē)橋，采用十字軸式萬(wàn)向節(jié)既符合要求，花費(fèi)又小。
論證結(jié)果
通過(guò)論證，GD6126客車(chē)的前、后懸架都采用縱置鋼板彈簧非獨(dú)立懸架，縱置鋼板彈簧作為彈性元件又可作導(dǎo)向裝置，這樣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且符合客車(chē)的行駛平順性要求。
本次設(shè)計(jì)的萬(wàn)向傳動(dòng)軸的萬(wàn)向節(jié)采用十字軸式萬(wàn)向節(jié)，定位方式為蓋板式軸承軸向定位。
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