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南昌航空大学科技学院学士学位论文
4.1.2摩托车悬挂装置的理想弹簧特性
摩托车的弹性元件几乎只采用刚质螺旋弹簧最简单的螺旋弹簧是截面圆柱形的具有“线形”（刚度不变）的螺旋弹簧，如图4-2所示。 P（N）
图4-2弹性元件的特性 f（mm）
然而，摩托车在行驶过程中则要求弹性元件是变刚度的，而且刚度随负荷增加是递增的，以便在不同的负荷下，使摩托车的车身的固有频率接近恒定。
因此，为了获得摩托车的最佳舒适性，摩托车减震器缓冲弹簧应具有的理想弹性特性是（如图4-3所示）：
（1）弹簧刚度不应是常数，弹性元件应是变刚度的。在压缩时刚度逐渐增大，复原时刚度也应逐渐增大，具有渐进式弹性特性。这样不仅可减少在动挠度终点时的冲击，而且还可减少摩托车车身高度随载荷的变化；
（2）从设计位置（静挠度）起，在相当于60%的动挠度的压缩和伸张的变形范围内，其刚度应为常数，或者变化不大于20%，以保证摩托车在平坦路面上行驶的舒适性；
（3）当超过60%的动挠度范围后，由于弹簧刚度是递增的，即当载荷增加时，弹簧的附加静态压缩是尽量小，以适应摩托车载荷变化较大的特点，一般最大动挠度处的容许载荷可达静载荷的3～4倍；
（4）在静载荷为半载的情况下，要求静挠度fc保持不变。因此，应合理地选择好静挠度附近的悬挂刚度，以保证摩托车经常在静挠度附近工作时的小幅度振动。
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图4-3理想的弹簧特性
各种车辆根据其使用目的则要求的弹性特性各有不同。
以乘坐舒适性为目的的车辆，弹簧应调节得柔软一些，以满足反映快，即使是在不平路面上也应具有良好的舒适性。
以行驶安全性为目的的车辆（公路赛车）弹簧刚度大，其刚度应随载荷而递增，以至于在受到很大冲击时，可避免因弹簧伸缩量过大，导致车轮离地，影响其加速性和附着性能（特别是倾向附着性能），以保证行驶的安全性和稳定性。即使是高级赛车，一般将弹簧刚度调得很“硬“，当其在不平路面上行驶时，甚至在制动力缓慢增加的情况下，前轮也会出现短时间的抱死现象，必须装备“防抱”装置。
4.2摩托车减震弹簧的材料及工艺
4.2.1弹簧材料的种类
（1）碳素弹簧钢：碳素弹簧钢是制造弹簧的主要钢种。根据GB4357-84标准碳
素弹簧钢有65、70、75和85等，其优点是价格便宜。钢的纯度和热扎表面质量不比合金弹簧钢差，由于淬透性差所以适用于中小型摩托车。本次设计也将采用此类钢种。
（2）合金弹簧钢：在合金弹簧钢中常加入合金元素锰、硅、铬、钒等，主要用于提高淬透性，强化固溶体，细化晶体，改善其机械性能，提高屈强比?（s?0.750.9050cr）。 ?b 按GB5218-85标准，合金弹簧钢有50CrVA、65Mn、55Si2Mn、60Si2MnA等。硅锰弹簧钢，将硅、锰同时加入钢中，不仅能明显地提高钢的淬透性，而且经调质处理后，屈强比可提高85%以上，弹性极限也大大提高。同时，硅能增加弹簧钢的低温回
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火稳定性，还提高钢的抗氧化性。 4.2.2弹簧制造工艺
（1）冷卷成形工艺：
有芯轴卷簧工艺，在弹簧的卷制过程中，若卷制力越大，卷绕后反向转动的速度越高，转数越多，则回弹量就越大。在实际生产中，确定回弹量的实质就是确定卷簧芯轴的直径。
（2）自动卷簧工艺：
图（4-4）是自动卷簧机工作原理示意图。金属丝从材料架上引出后，首先经校直机构1、辊轮2，再经导向板3进入卷绕机构。卷绕机构由卷绕杆4、芯轴5和节距爪6组成。金属丝进入卷绕机构后，被卷绕杆4顶住，然后沿两个一般互成60°角的卷绕杆围绕芯轴5做螺旋圆周运转，弯曲卷绕成螺旋形弹簧圈。弹簧节距的大小是由节距爪6控制的，它可以沿轴向运动，按照所设计的弹簧节距的尺寸调整位置。
控制凸轮轴，每转动一圈卷制一跟弹簧，卷制后的弹簧端部须磨平，磨平部分不少于圆周长的3/4，端头厚度不小于簧丝直径的1/4，并保证两端面有良好的平面度和与轴线的垂直度。
图4-4 自动卷簧机工作原理
1- 校直机构；2-送料辊轮；3-导向板；4-卷绕杆； 5-芯轴；6-节距爪；7-切刀
4.3摩托车减震器的阻尼特性
摩托车减震器的阻尼特性包括摩托车减震器的阻力—速度特性和阻力—位移特
性。
4.3.1阻力——速度特性
减震器阻尼力随活塞速度的变化规律称为减震器的阻力—速度特性，用下式表示：
????? （N） (4-3)
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式中：?——阻尼系数；
?——减震活塞的速度，m/s； ?——活塞上阻尼空的特性指数。
?值的大小是随阻尼孔的大小、形状及单向阀的形状、刚度不同而变化的。当阻
尼孔足够大时，可取?=2；要使减震器的阻力随所受外力成正比例的变化，则取
?=0.6～1.0。
摩托车减震器的阻力——速度特性常见的有三种形式（图4-5），分别为二次方型（?=2）、比例型（?=1）、饱和型（?=2/3）。其中二次方型，在活塞速度低时的阻力小，速度高时的阻力大，而且结构简单，广泛用于后减震器，舒适性比较好。对于高速高性能车辆常采用的比例型和饱和型，在较宽的振动频率范围内，减震器都具有足够的阻力来抑制车轮产生的大的跳动，能保持轮胎和地面见的良好接触，因而有利于摩托车行驶稳定性。
图4-5三种阻尼特性
一般设计中常用比例型进行计算。为了使摩托车获得较好的稳定性，行程中基本相等，或复原行程略大于压缩行程；后减震器的阻力复原行程却比压缩行程大得多，见表4-2。而且不同用途的车辆也互相不相同，一般越野车、赛车要求大，通用车要求小。
表4-2
前减震器 后减震器 通用车 公路车 越野车 通用车 公路车 越野车 复原 50～100 120～300 10～160 300～600 400～800 500～1000 100～150 ? （N） 压缩 35～70 85～230 70～120 20～50 60～120 12