可调弹簧刚度的空气悬架

36综述SUMMARY高等级公路的迅猛发展和客货运输量日益增加，对商用车的行驶平顺胜、操纵稳定性和安全性提出了更高的要求。

此外，随着重型汽车对路面破坏机理研究和认识的进一步加深，传统板簧已经不能满足发展需求，空气弹簧悬架系统应运而生。

空气弹簧是一种隔振性较好的弹性元件，是空气悬架系统中的核心部件，由盖板、皮囊、底座、缓冲块等零部件组成。

与过去的普通悬架相比，空气悬挂可以延长车辆使用寿命，缓冲路面带来的冲击力，并衰减由此引起的振动，提高整车舒适性，同时大大减少车辆对路面的破坏。

在商用车领域，以空气弹簧取代钢板弹簧，是发展的必然趋势，也是现实的客观要求。

本文对空气弹簧的分类、结构、关键技术、特性等方面进行了介绍，并简述了空气弹簧的产业现状。

一、分类商用车空气弹簧主要有膜式、囊式、袖筒式3种，主要结构见图1。

膜式空气弹簧一般使用在重型牵引车、挂车以及客车的底盘悬置，主要由盖板、皮囊、底座、缓冲块等组成。

皮囊半卷在底座上，当空气弹簧进行伸缩时，皮囊沿着底座的壁面发生形变，有效面积随之改变，从而获得所需要的弹性特性，以及在标高下很软、在发生较大位移时很硬的特性，即非常合适的非线性弹簧特性。

膜式空气弹簧刚度较低，自振频率较低，可以有效缓解来自路面的冲击，并急速衰减冲击带来的振动，以此提高车辆的稳定性及平顺性。

作者 安徽隆威汽车零部件有限公司 王贤勇 周建新 黄锦棣 李海林商用车悬架系统 空气弹簧的应用现状图1 3种空气弹簧注：从左到右依次为膜式、囊式、袖筒式。

综述SUMMARY囊式空气弹簧是由橡胶膜制成的提灯（灯笼）形结构，可以是一段或数段串接而成，按照段数的不同，称为一曲、双曲、多曲囊式空气弹簧。

每段之间嵌入有金属钢圈，随模具硫化到皮囊中，可以承受皮囊变形的压力。

当车辆颠簸时，多段空气弹簧会折叠到一起，有效直径迅速增大，进而降低振动频率。

吸振效果较高，段数越多，弹性越好，但密封性较差。

汽车上最适用双曲囊式空气弹簧，双曲可以在有限高度上获得较大的弹性形变。

客车空气悬架刚度计算公式引言。

客车空气悬架是一种通过空气压缩来调节车辆悬架刚度的技术，它可以根据路况和载重情况自动调节悬架的硬度，提高乘坐舒适性和稳定性。

在设计和调试客车空气悬架系统时，需要对悬架的刚度进行计算和分析，以确保其满足车辆的性能要求。

本文将介绍客车空气悬架刚度的计算公式及其应用。

客车空气悬架刚度的重要性。

客车空气悬架的刚度对车辆的悬架性能有着重要的影响。

合适的悬架刚度可以提高车辆的稳定性和操控性，减小车身的倾斜和颠簸感，提高乘坐舒适性。

此外，合适的悬架刚度还可以减小车辆在行驶过程中的振动和颠簸，延长车辆和悬架系统的使用寿命。

因此，客车空气悬架刚度的计算和调试是非常重要的。

客车空气悬架刚度的计算公式。

客车空气悬架刚度的计算公式可以通过以下步骤得出：第一步，确定悬架系统的参数。

首先，需要确定客车空气悬架系统的参数，包括空气弹簧的气压、气囊的体积和形状、悬架系统的几何结构等。

这些参数将直接影响悬架系统的刚度。

第二步，计算空气弹簧的刚度。

空气弹簧的刚度可以通过以下公式进行计算：K = P / Δ。

其中，K为空气弹簧的刚度，P为空气弹簧的气压，Δ为空气弹簧的变形量。

通过这个公式可以得到空气弹簧的刚度，从而确定悬架系统的刚度。

第三步，计算气囊的刚度。

气囊的刚度可以通过以下公式进行计算：K = P / Δ。

其中，K为气囊的刚度，P为气囊的气压，Δ为气囊的变形量。

通过这个公式可以得到气囊的刚度，从而确定悬架系统的刚度。

第四步，计算悬架系统的总刚度。

悬架系统的总刚度可以通过以下公式进行计算：K_total = K1 + K2 + ... + Kn。

其中，K_total为悬架系统的总刚度，K1、K2、...、Kn分别为悬架系统中各个部件的刚度。

将各个部件的刚度相加即可得到悬架系统的总刚度。

应用实例。

以某客车空气悬架系统为例，其空气弹簧的气压为0.6MPa，气囊的气压为0.5MPa，空气弹簧的变形量为10mm，气囊的变形量为8mm。

一、实验目的1. 了解空气悬架的结构和原理；2. 掌握空气悬架的调整方法；3. 分析空气悬架在实际行驶中的性能表现；4. 评估空气悬架的优缺点。

二、实验器材1. 空气悬架实验车；2. 空气悬架调整工具；3. 数据采集设备；4. 计算机软件。

三、实验原理空气悬架系统主要由空气弹簧、减振器、导向机构、电子控制系统和气泵等部件组成。

通过调节空气弹簧的气压，实现对悬架刚度和阻尼系数的调整，从而改善汽车的行驶性能。

四、实验步骤1. 空气悬架结构观察观察实验车辆空气悬架的结构，了解各部件的名称和功能。

2. 空气悬架调整根据实验要求，对空气悬架进行如下调整：（1）调整空气弹簧气压，观察悬架刚度和阻尼系数的变化；（2）调整导向机构，观察车轮定位角的变化；（3）调整减振器阻尼系数，观察车身振动的衰减情况。

3. 数据采集在实验过程中，使用数据采集设备记录以下数据：（1）空气弹簧气压；（2）车轮定位角；（3）车身振动加速度；（4）车速。

4. 数据分析利用计算机软件对采集到的数据进行处理和分析，得出以下结论：（1）分析空气悬架调整对悬架刚度和阻尼系数的影响；（2）分析空气悬架调整对车轮定位角的影响；（3）分析空气悬架调整对车身振动加速度的影响；（4）评估空气悬架的优缺点。

五、实验结果与分析1. 空气悬架调整对悬架刚度和阻尼系数的影响通过实验发现，调整空气弹簧气压可以改变悬架刚度和阻尼系数。

当气压增大时，悬架刚度增大，阻尼系数减小；当气压减小时，悬架刚度减小，阻尼系数增大。

这表明，空气悬架可以实现对悬架性能的精确控制。

2. 空气悬架调整对车轮定位角的影响实验结果表明，调整导向机构可以改变车轮定位角。

当调整导向机构时，车轮前束和外倾角发生变化，从而影响车轮的接地性能。

这说明，空气悬架可以实现对车轮定位角的调整，以提高车辆的行驶稳定性。

3. 空气悬架调整对车身振动加速度的影响通过实验发现，调整空气悬架参数可以降低车身振动加速度。

变刚度悬架实现方法悬架系统是汽车的重要组成部分，它通过减震和支撑的功能，保证了车辆在行驶过程中的稳定性和舒适性。

而变刚度悬架则是一种能够根据不同的路况和行驶状态，调整悬架刚度的技术。

本文将介绍变刚度悬架的实现方法。

1. 电控变刚度悬架电控变刚度悬架是使用电子控制单元（ECU）来实时监测车辆的状态，并根据不同的路况和驾驶需求，调整悬架刚度的一种技术。

通过传感器获取车辆的加速度、车速、转向角度等信息，ECU可以精确判断车辆的行驶状态，从而实现对悬架刚度的调节。

电控变刚度悬架可以根据路况的变化，自动调整悬架的刚度，提供更好的悬挂效果和驾驶舒适性。

2. 液压变刚度悬架液压变刚度悬架是利用液压系统来调整悬架刚度的一种技术。

悬架系统通过液压油缸来调整悬架弹簧的刚度，从而实现对悬架刚度的变化。

液压变刚度悬架可以通过调节液压油缸中的液压油的压力和流量，来改变悬架系统的刚度。

这种悬架系统可以根据不同的路况和驾驶需求，灵活调整悬架的刚度，提供更好的悬挂效果和驾驶稳定性。

3. 磁流变刚度悬架磁流变刚度悬架是利用磁流变液体的特性来实现对悬架刚度的调节的一种技术。

磁流变液体是一种特殊的液体，当施加磁场时，其黏度会发生变化。

磁流变刚度悬架通过在悬架系统中加入磁流变液体，并通过控制电磁铁的磁场强弱，来改变液体的黏度，从而实现对悬架刚度的调节。

这种悬架系统可以根据不同的路况和驾驶需求，实时调整悬架的刚度，提供更好的悬挂效果和驾驶舒适性。

4. 空气变刚度悬架空气变刚度悬架是利用气压系统来调整悬架刚度的一种技术。

悬架系统通过控制气压系统中的空气压力，来改变悬架系统的刚度。

通过增加或减少气压，可以使悬架系统的刚度发生变化，从而实现对悬架刚度的调节。

空气变刚度悬架可以根据不同的路况和驾驶需求，灵活调整悬架的刚度，提供更好的悬挂效果和驾驶稳定性。

5. 机械变刚度悬架机械变刚度悬架是利用机械装置来调整悬架刚度的一种技术。

悬架系统通过改变机械装置的结构，使悬架系统的刚度发生变化。

17-4.5空⽓悬架、油⽓弹簧设计4.5空⽓悬架、油⽓弹簧设计4.5.1空⽓悬架的设计空⽓悬架多应⽤于各类⼤型客车和⽆轨电车上，在⾼级轿车、长途运输重型载货汽车和挂车上也有所采⽤。

其弹性元件是由夹有帘线的橡胶囊或膜和冲⼊其内腔的压缩空⽓所组成。

这种悬架除弹性元件、减振器和导向机构外，⼀般还装有车⾝⾼度调节装置。

由于空⽓弹簧可以设计得⽐较柔软，因⽽空⽓悬架可以得到较低得固有振动频率，同时空⽓弹簧的变刚度特性使得这⼀频率在较⼤的载荷变化范围内保持不变，从⽽提⾼了汽车的⾏驶平顺性。

空⽓悬架的另⼀个优点在于通过调节车⾝⾼度使⼤客车的地板⾼度和载货汽车的货箱⾼度随载荷的变化基本保持不变。

此外，空⽓悬架还具有空⽓弹簧寿命长、质量⼩以及噪声低等⼀些优点。

空⽓悬架的不⾜之处在于：结构复杂，与传统的钢制弹性元件相⽐，需要增加压⽓机、车⾝⾼度调节器以及⽓阀等零部件；价格昂贵；空⽓弹簧尺⼨较⼤，不便于布置；需要专门的导向机构传递侧向⼒、纵向⼒及制动、驱动⼒矩。

正是由于这些原因，普通轿车上很少采⽤空⽓悬架。

戴姆勒—奔驰公司仅在其最⾼档的600系列轿车上才装有空⽓悬架。

按照结构特点，空⽓弹簧可以分为囊式和膜式两⼤类。

囊式空⽓弹簧结构相对简单，制造⽅便，但刚度较⾼，因⽽常⽤于⼤型客车、⽆轨电车和载货汽车，并且常配有辅助⽓室以降低弹簧刚度。

膜式空⽓弹簧刚度⼩，适合于⽤作轿车悬架，但同等空⽓压⼒和尺⼨下其承载能⼒⼩，并且动刚度会增⼤。

图4－17如图4—17所⽰，当在充满⽓体的空⽓弹簧上作⽤外⼒P 后，会引起弹簧的微⼩变形df ，相应的⽓体容积变化量为dV 。

由于囊壁变形所做的功与外⼒所作的功相⽐可以忽略，因⽽外⼒作的功Pdf 等于⽓体受压作的功dV p p a )(-dV p p Pdf a )(-= （4－39）式中p ——弹簧内空⽓的绝对压强；a p ——⼤⽓压强。

k ——⽓体常数，当汽车载荷缓慢变化时，弹簧内空⽓状态的变化接近于等温过程，可取k ＝1；当汽车在⾏驶过程振动时，弹簧内空⽓状态的变化接近于绝热过程，可取k ＝1.4；实际计算时，通常取k ＝1.2～1.4。

汽车行业空气悬架专题研究核心观点：空气悬架支持智能主动调节功能，明显提升驾乘舒适性、操控性。

传统汽车悬架系统由弹性元件、减振器、导向机构等部件构成，负责连接汽车车身、底盘与车轮，传递其相互作用的力和扭矩，并缓和路面传来的冲击。

与传统悬架相比，空气悬架结构上最大差异在于弹性元件的升级，并新增电子控制系统及气泵等部件，赋予悬架智能主动调节功能，具有操控稳定、高度可调、质量更轻、减振效果佳等优势，能够明显提升驾乘舒适性、操控性。

1、空气悬架的基本原理1.1、悬架是现代汽车的重要总成之一悬架是现代汽车重要总成之一。

悬架将汽车车身与车轮弹性连接，传递其相互作用的力和扭矩，并缓和路面传来的冲击载荷，保证汽车的操纵稳定性。

悬架系统主要由三大部件构成：（1）弹性元件：主要有螺旋弹簧、钢板弹簧、空气弹簧等，支撑垂直方向载荷。

（2）减振器：产生阻尼的主要元件，迅速衰减振动，改善汽车行驶平顺性。

（3）导向机构：传递力和力矩，兼起导向作用。

1.2、空气悬架的构成以及与传统悬架的差异空气悬架与传统悬架的最大差异在于弹性元件的升级，并新增电子控制系统及气泵等部件，赋予悬架智能主动调节功能。

空气悬架的核心部件及其作用如下：①空气弹簧（弹性元件）：缓冲、减振、承重;②减振器（阻尼元件）：配合空气弹簧，缓冲振动，提升坎坷路段驾乘平顺感；③空气供给单元（包括空气压缩机、分配阀、悬置等）：通过充放气动态调节空气弹簧伸缩状态；④控制器ECU：实时控制空气供给单元和减振器，以调节空气弹簧刚度及减振器阻尼力；⑤传感器（高度传感器、车身加速度传感器等）：随时向ECU传递车辆状态；⑥储气罐：配合空气压缩机，以备及时响应ECU信号；⑦其他（空气管路等）。

1.3、空气悬架的工作原理空气悬架的工作原理：传感器将收集到的车身状态信号传给控制单元ECU，控制单元依据一定的算法发出指令，驱动空气供给单元工作，吸入空气并通过空气滤清器去除杂质并干燥后送入储气罐，通过分配阀输送到各轮边空气弹簧，以达到调节悬架高度及刚度的目的。

空气悬架是一种通过空气泵来调整悬架高度和软硬的汽车悬架系统，它可以根据需要调整汽车的离地距离，提高行驶稳定性。

空气悬架的调整原理主要是通过改变空气弹簧的刚度来改变悬架的硬度，通过改变悬架连杆的长度来改变车身高度。

首先，我们来了解一下空气悬架系统中的空气弹簧。

空气弹簧是一种充满气的弹性体，它可以根据需要压缩和膨胀，从而提供不同的离地距离和硬度。

空气弹簧的刚度可以通过调节空气泵的压力来改变，刚度越大，悬架越硬。

同时，空气弹簧的压缩和膨胀速度也与其结构有关，因此可以通过控制空气泵的速度来调整悬架的反应速度。

在车身高度方面，空气悬架系统可以通过控制气囊和连杆的长度来调整车身高度。

当车辆需要提高离地距离时，空气泵会将空气弹簧中的空气排出，使气囊变小，连杆缩短，从而降低车身高度。

反之，当需要降低车身时，空气泵会将空气弹簧中的空气注入，使气囊膨胀，连杆伸长，从而升高车身。

这种高度的调节可以通过机械或电子控制来实现，可以根据车辆行驶时的状态（如车速、载重、道路条件等）来自动调整车身高度。

在实际应用中，空气悬架系统还可以与减震器、稳定杆等部件配合使用，以提高车辆的行驶稳定性。

减震器可以吸收路面冲击和震动，提高乘坐舒适性，而稳定杆可以增强车辆的抗侧倾和抗倾倒能力，提高行驶稳定性。

当车辆行驶在颠簸的路面上时，空气悬架系统可以自动调整车身高度和刚度，同时减震器和稳定杆也会发挥作用，从而提供更加平稳、舒适的行驶体验。

总之，空气悬架调整软硬的原理主要是通过改变空气弹簧的刚度和控制空气泵的压力来实现的。

同时，空气悬架系统还可以通过控制连杆的长度来调整车身高度，并通过与其他部件的配合使用来提高车辆的行驶稳定性。

这些特点使得空气悬架在高级车辆和特种车辆中得到了广泛应用，并为驾驶员提供了更加平稳、舒适的行驶体验。

浅谈空气悬架动力学特性与控制作者：李大鹏来源：《科学与财富》2017年第28期摘要：汽车的悬架系统直接决定了人们的驾驶享受，调教水平较高的悬架系统可以为驾驶员提供一种平顺、舒适、稳定的驾驶感受。

而当前汽车悬挂系统表现最好的当属空气悬挂系统，所以，本文分析了空气悬架系统，并对其动力学特性与控制进行了讨论。

关键词：空气悬架；气体弹簧；动力学特性与控制引言现代人们对于驾驶感受最广泛的要求便是驾驶的舒适感以及平顺性。

由于汽车在行驶过程中，底盘会受车速、路况等因素的影响将振动传递到车内，这就要求汽车在底盘设计时对悬架系统进行特殊调校，以减少车体振动对人体造成的不适与危害。

因此，加快空气悬架的研发进程是底盘设计当前的主要目标。

1关于底盘悬架系统的概述现阶段，汽车底盘的悬架系统通常分为被动悬架、半主动悬架以及主动悬架，其划分标准主要在于其空气悬架的阻尼性能。

首先，被动悬架在汽车行驶过程中，由于悬挂系统的刚度及阻尼都不可调，底盘只能被动接受路况以及行驶速度对车身造成的振动；其次，半主动悬架应用范围最为广泛，该悬架方式不改变悬架原有刚度，只调节悬架阻尼，从而达到对悬架减震的效果。

半主动悬架不需要额外安装动力源装置，仅需要部分可控阻尼元件配合工作，另外半主动悬架虽然不能接受控制信号，但能够自动调节出最优弹簧特性和阻尼特性，使其性能与主动悬架差距不大，因此才会被广泛应用；最后，主动悬架系统是结合汽车行驶状态以及路面情况，自动对悬架的刚度和阻尼进行适时调节，并将底盘维持在最佳减振状态，从而保障汽车行驶的平顺舒适性。

但在实际生产使用中，主动悬架设计技术复杂，处理程序需要较高的配置，并且维护难度高、成本昂贵，所以得不到广泛应用。

2空气悬架的结构及工作原理2.1空气悬架的基本结构目前空气悬架的主要结构包括空气弹簧、导向机构、减震器、控制臂、推力杆、缓冲限位块等，大致结构分布见图1。

其中空气弹簧作为空气悬架中最重要的组成部分，对底盘性能起到决定性的作用。

四分之一车辆模型空气悬架试验台设计添加时间: 2011-8-15 21:37:00 来源: 作者: 点击数:201摘要：本文根据有关汽车模型简化理论，建立四分之一车辆模型。

在普通悬架机械装置的基础上，用空气弹簧代替普通的螺旋弹簧设计空气悬架试验台系统。

通过一个步进电机控制主、副气室间通路的大小来实现空气弹簧刚度的调节。

本文进行了弹簧的选用并计算以及减振器、传感器、气动元件和步进电机的选用，然后是设计台架总体结构，布置信号采集装置以及校核重要零件，最后是画出总成的装配图、重要零件的零件图。

关键词：汽车模型;空气悬架；空气弹簧；悬架试验台Design of 1/4 vehiche model for air suspension test benchAbstract:The thesis is according to the theory which simplifies about the model of vehicle to establish a quarter vehicle model. On the base of the mechanical device of ordinary suspension,the air suspension test bench is designed, and the ordinary helical spring is replaced by an air spring.The test bench controls the pipeline size between the main and the accessory airspace with the stepper motor and realizes the air spring variable stiffness. The thesis has carried on spring selection and calculates as well as the shock absorber, the sensor, the air operated part and the stepper motor selection, then designs the test rig structure, arranges signal gathering equipment and examines the important components, finally draws the assembly drawing and the detail drawings of the important parts.Key words: the model of vehicle; air suspension; air spring;suspension test bench1 前言随着人们对乘坐的舒适性要求越来越高，传统空气悬架已经不能满足人们的需求。

威巴克（Vibracoustic）公司：商用车空气弹簧
佚名
【期刊名称】《汽车制造业》
【年(卷),期】2009(000)024
【摘要】空气弹簧具有可控的弹簧刚度及承载能力，应用在商用车悬架上可以极大地简化车身的高度调节系统。

相对板簧悬架而言，空气弹簧的应用不仅可以消除悬架工作中产生的摩擦力，还可以实现不同载荷下几近恒定的悬架固有频率，可极大地改善车辆的行驶平顺性，并实现车辆的道路友好性。

【总页数】1页(P39)
【正文语种】中文
【中图分类】U463.334.2
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