空气弹簧曲线报告解读

中图分类号 :U463. 33 + 4. 2 文献标识码 :A 文章编号 :100623331 (2007) 0320017204用。

如纽波兰 BN316、INBU SL303、奔驰 O371、沃——— 30 km/ h 40 km/ h 50 km/ h 60 km/ h 型簧悬架。

如扬州亚星产客车选用 Neway 及 Reyco 的空气悬架 ,东风杭汽产客车采用 Neway 和科曼的 空气悬架 ,一汽客车主要选用 Neway 或 Reyco 的空 有频低 抗 减・设计・计算・研究・客 车 技 术 与 研 究2007年 第 3期客车用空气弹簧分析研究万 科1 ,程 飞2 ,过学迅2(1.重庆嘉斯特质量检测有限公司国家客车质量监督检验中心 ,重庆 401122 ;2.武汉理工大学汽车工程学院 ,湖北武汉 430070)摘 要 :叙述客车用空气弹簧的国内外发展状况及空气弹簧的特点 ,讨论空气悬架的刚度特性、效 面积特性、率特性及其影响因素 ,分析空气悬架的控制特性及关键技术。

关键词 :客车 ;空气悬架 ;空气弹簧 ;电子控制Analysis and Study on Air Suspension Used on Buses and Coaches(1. The Natio nal Coach Supervision and Inspection Center ,Cho ngqing 401122 ,China ; 2. College of Automo bile Eng. ,Wuhan Univ. of Technol. ,Wuhan 430070 ,China)Abstract : This paper relates t he air suspensio n develop ment at do mestic and abroad , and t he air sp ring characteristics for bus and coach. Meanwhile , it also discusses some characters , such as stiff ness , effective area and f requency of airpension.Key words : bus and coach ; air suspension ; air sp ring ; elect ronic co nt rol空气悬架系统是高档客车关键部件 ,是汽车钢振动频率几乎不变。

空气弹簧市场分析报告1.引言1.1 概述空气弹簧是一种用于悬挂和减震系统的重要组件，在汽车、摩托车、卡车和铁路车辆等各种车辆中都有广泛应用。

本报告旨在对空气弹簧市场进行全面的分析，包括市场概况、需求分析以及竞争分析。

通过对市场情况的深入了解，我们将为行业内的企业和投资者提供有益的参考和建议。

1.2 文章结构文章结构主要分为引言、正文和结论三个部分。

在引言部分，将对空气弹簧市场进行概述，并说明本篇报告的结构和目的。

在正文部分，将介绍空气弹簧市场的概况、市场需求分析以及市场竞争分析。

在结论部分，将总结市场分析结果，展望未来发展趋势，并提出建议和展望。

整篇报告将通过这三个部分对空气弹簧市场进行全面的分析和展望。

1.3 目的目的部分内容如下：本报告的目的是对空气弹簧市场进行全面分析，包括市场概况、需求分析和竞争分析，以期为相关行业从业者提供参考和决策依据。

通过对市场的深入了解，可以更好地把握市场动态和发展趋势，为企业的战略规划和发展提供指导。

同时，本报告也旨在为读者提供关于空气弹簧行业的前瞻性展望和发展趋势，帮助他们更准确地把握市场未来的发展方向。

最终目的是为行业的健康发展和企业的可持续发展提供有力的支持。

1.4 总结总结部分:空气弹簧市场在当前市场环境下表现出了不错的发展态势，市场需求持续增长，竞争激烈。

随着全球经济的发展和汽车行业的迅速扩张，空气弹簧市场有望持续保持增长势头。

然而，随着技术和环保标准的提高，市场将会面临更大的挑战和竞争。

因此，企业在产品质量、技术创新、市场营销等方面需要不断提升，同时也需要加强与客户的合作，以及对市场变化的敏锐感知，以取得更大的市场份额和利润空间。

2.正文2.1 空气弹簧市场概况空气弹簧是一种利用气体压缩和膨胀来提供悬挂支撑的装置，广泛应用于汽车、卡车、工业机械和航空航天领域。

随着交通运输和工业领域的发展，空气弹簧市场需求逐渐增加。

目前，全球空气弹簧市场规模较大，市场份额主要分布在北美、欧洲和亚太地区。

空气弹簧行业分析报告及未来五至十年行业发展报告目录绪论 (4)一、空气弹簧行业（2023-2028）发展趋势预测 (4)(一)、空气弹簧行业当下面临的机会和挑战 (4)(二)、空气弹簧行业经营理念快速转变的意义 (5)(三)、整合空气弹簧行业的技术服务 (6)(四)、迅速转变空气弹簧企业的增长动力 (6)二、空气弹簧业发展模式分析 (7)(一)、空气弹簧地域有明显差异 (7)三、空气弹簧企业战略选择 (7)(一)、空气弹簧行业SWOT分析 (7)(二)、空气弹簧企业战略确定 (8)(三)、空气弹簧行业PEST分析 (9)1、政策因素 (9)2、经济因素 (9)3、社会因素 (10)4、技术因素 (10)四、空气弹簧行业政策环境 (11)(一)、政策持续利好空气弹簧行业发展 (11)(二)、行业政策体系日趋完善 (11)(三)、一级市场火热,国内专利不断攀升 (12)(四)、宏观环境下空气弹簧行业定位 (12)(五)、“十三五”期间空气弹簧业绩显著 (13)五、空气弹簧业数据预测与分析 (13)(一)、空气弹簧业时间序列预测与分析 (13)(二)、空气弹簧业时间曲线预测模型分析 (15)(三)、空气弹簧行业差分方程预测模型分析 (15)(四)、未来5-10年空气弹簧业预测结论 (16)六、空气弹簧企业战略保障措施 (16)(一)、根据企业的发展阶段，及时调整组织架构 (16)(二)、加强人才培养与引进 (17)1、制定人才整体引进方案 (17)2、渠道人才引进 (18)3、内部员工竞聘 (18)(三)、加速信息化建设步伐 (19)七、空气弹簧行业“专业化能力”对盈利模式的影响分析 (19)(一)、空气弹簧企业盈利模式运作的关键 (19)1、”专业化能力“对空气弹簧行业的重要性 (20)(二)、怎样培养空气弹簧行业的业务能力 (20)八、“疫情”对空气弹簧业可持续发展目标的影响及对策 (21)(一)、国内有关政府机构对空气弹簧业的建议 (22)(二)、关于空气弹簧产业上下游产业合作的建议 (22)(三)、突破空气弹簧企业疫情的策略 (23)九、空气弹簧行业风险控制解析 (23)(一)、空气弹簧行业系统风险分析 (23)(二)、空气弹簧业第二产业的经营风险 (23)十、空气弹簧行业未来发展机会 (24)(一)、在空气弹簧行业中通过产品差异化获得商机 (24)(二)、借助空气弹簧行业市场差异赢得商机 (24)(三)、借助空气弹簧行业服务差异化抓住商机 (25)(四)、借助空气弹簧行业客户差异化把握商机 (25)(五)、借助空气弹簧行业渠道差异来寻求商机 (26)十一、空气弹簧成功突围策略 (26)(一)、寻找空气弹簧行业准差异化消费者兴趣诉求点 (26)(二)、空气弹簧行业精准定位与无声消费教育 (26)(三)、从空气弹簧行业硬文广告传播到深度合作 (27)(四)、公益营销竞争激烈 (27)(五)、电子商务提升空气弹簧行业广告效果 (28)(六)、空气弹簧行业渠道以多种形式传播 (28)(七)、强调市场细分，深耕空气弹簧产业 (28)绪论本文主要分析了空气弹簧行业公司在未来五年（2023-2028）中的市场突破份额，并提供了指导意见。

空气弹簧的分类及特点近年来，非线性课题一直是各学科的研究前沿，在隔振领域也不例外。

随着隔振设计中对隔振系统各种性能指标要求的提高，迫使人们不断探索新型的隔振器。

非线性隔振器能够自动避开共振，有效抑制振动幅值、隔离冲击，因而受到广泛的关注。

线性隔振器却不能自动避开共振。

非线性隔振器的刚度是随隔振器变形量的不同而变化的，因而由非线性隔振器组成的隔振系统其固有频率与振动幅值有关。

如果隔振器是非线性硬特性的，固有频率随振幅的增加而上升；如果隔振器是非线性软特性的，固有频率随振幅的增加而下降。

当设备在启动过程中经过共振点时，被隔振设备的振动幅值将出现峰值，高出静态位移许多倍。

随着振幅的迅速增长，由非线性隔振器组成的隔振系统其固有频率将上升或下降，从而避开共振频率。

对于线性隔振器，其刚度值是不变的，只能通过阻尼作用控制共振振幅。

但是过了共振点之后，隔振器的隔振效率因为阻尼的作用而下降。

此外非线性隔振器还能有效防止冲击。

对于非线性硬特性的隔振器其刚度随变形量的增加而上升，遇到冲击时，簧上载荷的加速度随变形量的增加而增大，因而在较小的变形下冲击速度迅速降低。

对于非线性软特性的隔振器其刚度随变形量的增加而降低，因而能够起到缓冲作用，但隔振器的变形量较大。

在很多情况下不允许有太大的变形量，就应该选择非线性硬特性隔振器来防止冲击。

根据上述分析，空气弹簧是一种理想的隔振元件。

空气弹簧是在柔性密闭容器中加入压力空气，利用空气压缩的非线性恢复力来实现隔振和缓冲作用的一种非金属弹簧。

它具有优良的非线性硬特性，因而能够有效限制振幅，避开共振，防止冲击。

空气弹簧隔振系统的固有频率可以设计得很低，甚至达1Hz 以下，而橡胶隔振器的自振频率一般为5-7 H z 。

所以空气弹簧的隔振效率比起其它隔振元件高得多，而且能够隔离低频振动。

特别是因为空气弹簧隔振系统容易实施主动控制，作为一种具有可调非线性静、动态刚度及阻尼特性的隔振元件，空气弹簧的应用越来越广泛。

2024年汽车空气弹簧市场调查报告1. 引言汽车空气弹簧是一种用于悬挂汽车的弹性元件，通过调节气压来提供稳定的悬挂效果。

随着汽车工业的发展，汽车空气弹簧市场也呈现出快速增长的趋势。

本报告对汽车空气弹簧市场进行深入调查和分析，旨在了解市场规模、竞争格局以及发展趋势。

2. 市场规模根据调查数据显示，2019年全球汽车空气弹簧市场的总体规模为xx亿美元。

预计到2025年，市场规模将达到xx亿美元，年复合增长率为x.x%。

北美地区目前是最大的汽车空气弹簧市场，占据了全球市场的约xx%份额。

而亚太地区以及欧洲市场也呈现出快速增长的态势。

3. 竞争格局目前，全球汽车空气弹簧市场竞争激烈，主要的市场参与者包括公司A、公司B以及公司C等。

这些公司在产品技术、品质和市场份额方面都有一定的竞争优势。

此外，市场上还有一些小型生产商和供应商，他们主要通过低价和差异化的产品来争夺市场份额。

4. 市场驱动因素汽车空气弹簧市场的快速增长得益于以下几个驱动因素：•不断增长的汽车市场：全球汽车数量的增加推动了汽车空气弹簧市场的发展；•提升悬挂性能：汽车厂商对悬挂系统性能的要求越来越高，汽车空气弹簧能够提供更好的悬挂效果；•轻量化趋势：汽车行业正朝着更轻、更节能的方向发展，汽车空气弹簧作为轻量化解决方案受到青睐。

5. 市场挑战虽然汽车空气弹簧市场前景广阔，但仍面临一些挑战：•售后市场竞争：汽车空气弹簧的维修和更换市场竞争激烈，价格竞争激烈；•技术创新：随着汽车技术的不断更新，汽车空气弹簧面临着要求更高的技术创新挑战；•国内市场发展：尽管中国汽车市场潜力巨大，但国内汽车空气弹簧市场的发展还相对滞后。

6. 市场发展趋势为了应对市场挑战，汽车空气弹簧行业呈现出以下发展趋势：•技术创新：汽车空气弹簧企业将持续进行技术创新，提升产品性能以满足市场需求；•拓展新兴市场：汽车空气弹簧企业将加大对新兴市场的拓展力度，提高国际市场份额；•合作与并购：汽车空气弹簧企业之间将加强合作与并购，提升市场竞争力。

汽车空气弹簧研究报告一、引言汽车空气弹簧是一种新型的悬挂系统，它通过控制气压来调节车辆的悬挂高度和硬度。

与传统的钢制弹簧相比，空气弹簧具有更好的可调性和舒适性。

本报告将对汽车空气弹簧进行全面、详细、完整且深入的研究。

二、汽车空气弹簧的原理汽车空气弹簧的主要原理是利用气体的可压缩性来调节悬挂系统的工作状态。

通过改变弹簧内部气体的压力，可以实现对车辆悬挂高度和硬度的精确控制。

三、汽车空气弹簧的优势相比传统的钢制弹簧，汽车空气弹簧具有以下优势：1.可调性高：通过控制气压可以精确地调节悬挂系统的硬度和高度，满足不同路况和行车需求。

2.舒适性好：空气弹簧能够更好地吸收道路不平，提供更舒适的乘坐体验。

3.稳定性强：空气弹簧可以根据车辆载荷自动调节，保持车辆的平稳性和悬挂系统的稳定性。

四、汽车空气弹簧的应用领域汽车空气弹簧主要应用于以下领域：1.SUV和越野车：SUV和越野车常常需要面对复杂的路况，空气弹簧可以提供更好的通过性和舒适性。

2.商务车和豪华车：商务车和豪华车注重乘坐舒适性，空气弹簧的可调性可以满足不同消费者的需求。

3.专用车辆：一些特殊用途的车辆，如救护车和运输车，需要根据货物或乘客的不同负荷进行调节，空气弹簧能够实现快速而准确的调节。

五、汽车空气弹簧的研究进展目前，关于汽车空气弹簧的研究主要集中在以下几个方面：1.材料研究：研究新型的材料用于制造空气弹簧，提高其耐久性和可靠性。

2.控制系统研究：开发更智能的控制系统，实现对空气弹簧的精确控制。

3.性能测试与评估：对各种不同设计的空气弹簧进行性能测试和评估，提出改进意见和建议。

六、汽车空气弹簧的未来发展方向在未来，汽车空气弹簧有望在以下方面得到进一步发展：1.节能环保：通过改善空气弹簧的工作效率和减少能量损耗，实现对汽车悬挂系统能源的节约和环境的保护。

2.智能化：结合先进的传感器和控制技术，将空气弹簧与其他车辆系统相连，实现更智能化的车辆控制和管理。

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④ 自由膜式空气弹簧的横向刚度Ｋ1的计算式为
Ｋ1＝bpＡ1＋Ｋ1′
式中ｂ一空气弹簧形状系数，其值为:
（６一４６）
Ｋ1′ ——橡胶囊本身的横向刚度，通过试验决定。在小帘线角 时可近似取为５０千牛／米左右。 由上式看出，空气弹簧的横向刚度由两部分组成。第一 部分与空气弹簧的几何参数和内压力有关，对于一定型式的 空气弹簧而言，这一部分横向刚度是基本的；而后者则主要 与橡胶囊本身的材质和结构有关。
也能得到足够低的刚度。
(4) 空重车自振频率基本不变 为了更清楚地看出刚度随载荷变化的情况，设静载荷Pst变P1，容积变为Ｖ1，内压力变为 p1，则刚度Ｋ1变为： (6-37) 自振频率为： (6-38) 于是，静载荷变化前后的刚度比为： (6-39) 因为空气弹簧悬挂装置通常都装有高度控制阀，所以，当静载荷变化时，工作缸内的容积不 变（V1=Ｖ0），于是静载荷变化前后的刚度比为： (6-40)
2) 自由膜式空气弹簧刚度
(1) 垂直刚度 自由模式空气弹簧的垂直刚度和有效面积变化率的计算式如下：
式中a——空气弹簧的形状系数．其值为：
其他符号同前。 由式（6一45）可见，通过选择合适的R、ｒ、θ值，即可得到要求 的弹簧刚度Ｋ值。
自由膜式空气弹簧垂直静刚度试验结果示于图6—18上。由图看出， 理论计算值和试验结果是一致的。
由式（６—３５）、（６—３８）和（６—４０）可知，静载荷变化前后的自振频率比为： (6-41) 由此可见，在采用高度控制阀的情况下，空重车的自振频率基本上保持不变。
(5) 空气弹簧的当量静挠度 通常把簧上载荷P与相应状态下的空气弹簧刚度Ｋ之比 P/K=fdst 称为空气弹簧的当量静挠度。
3 . 铁道车辆空气弹簧特点 铁道车辆上采用橡胶帘线式（简称橡胶式）空气弹簧, 它也具有上述套筒式 空气弹簧的基本特性，但又有其特点。 橡胶式空气弹簧的承压面积Ａ1不是常数，而是随载荷变化的。 因为当载荷Ｐ 变化时，橡胶囊的形状也随着改变，因而承压面积Ａ1和半径也随之改变。 图６—１６表明橡胶式空气弹簧的工作原理，通常将任意状态下外载荷 Ｐ和囊内压力p之比P/p=A1称为有效承压面积，与之相应的橡胶囊半径Ｒ称 为有效半径。

汽车空气弹簧动静刚度特性分析刘国漪;张少波;周劲松【摘要】针对某一膜式空气弹簧,运用非线性有限元软件ABAQUS建立有限元模型.首先通过模拟空气弹簧静特性试验,得出了空气弹簧在给定位移和一定初始气压情况下的静刚度特性曲线,其次改变空气弹簧的物理参数,分析初始气压、帘线加强层的角度和各层间的距离对空气弹簧垂向静特性的影响,最后建立动刚度模型,研究在特定工作气压下振动频率对动刚度的影响.计算结果表明,该膜式空气弹簧的帘线层角度、帘线层间距的改变对其静刚度会产生相应的影响;不同频率下,空气弹簧的动刚度也将发生相应改变以适应不同工况.【期刊名称】《海南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(036)002【总页数】6页(P197-202)【关键词】空气弹簧;非线性;有限元分析;动静刚度特性【作者】刘国漪;张少波;周劲松【作者单位】同济大学铁道与城市轨道交通研究院,上海201804;海南大学机电工程学院,海南海口570228;同济大学铁道与城市轨道交通研究院,上海201804【正文语种】中文【中图分类】U468.4空气弹簧利用胶囊内部的压缩空气承受载荷，主要用于车辆的悬架及驾驶室座椅等，具有变刚度、自振频率低、高度可控及良好的降噪和隔振性能等特点，在改善乘坐舒适性、车辆行驶平顺性和对道路的保护方面，相比刚性弹簧和板簧等具有明显的优越性，目前已得到了广泛应用[1].空气弹簧的物理参数影响其力学性能，为了提高汽车动态性能和平稳性，有必要开展关于空气弹簧物理参数对其刚度特性影响的研究.例如刘青峰[2]等对空气弹簧的横向刚度的影响因素进行了研究，张建振[3]研究了活塞形状与橡胶囊结构对其刚度的影响.为了丰富空气弹簧刚度特性的研究，笔者将着重于探讨影响空气弹簧垂向特性的因素.基于有限元非线性理论，采用非线性有限元软件ABAQUS，对某空气弹簧进行动静刚度特性分析，研究垂向静载荷、垂向静刚度随着充气压力、帘线层角度和帘线层间距的变化规律；在动刚度方面，通过改变振动频率，分析振动频率对空气弹簧动刚度的影响，从而为产品的开发设计提供参考.图1 膜式空气弹簧结构1 空气弹簧有限元模型的建立1.1 膜式空气弹簧的结构空气弹簧主要由上盖板、橡胶气囊和下盖板(或底座)组成，如图1所示，在其内部充入一定量的压缩气体.上盖板和活塞底座主要是将弹簧固定在车身和车架之间，也起到支撑作用，材料一般由铝合金或者不锈钢铁制成.1.2 模型分析空气弹簧在工作过程中多方面都涉及到非线性问题，主要有几何非线性、边界条件非线性和材料非线性.1.2.1 几何非线性橡胶气囊由外覆层、帘线层、内覆层组成，橡胶气囊壁厚设定为4 mm.空气弹簧根据承受的载荷方向不同会呈现拉伸或压缩的状态，在整个过程中由于幅度变化大，属于大变形问题，此时线性理论不再适用.因此在求解该类问题应采用几何非线性方程[4].在ABAQUS中采用全拉格朗日法求解，表示为(KO+Kσ+KL)δq=F+T+P，(1)其中，KO为切线刚度矩阵，Kσ为几何刚度矩阵，KL为大位移刚度矩阵，δq为节点坐标增量矢量，F为体载荷矢量，T为面载荷矢量，P为应力在节点上的等价合力矢量.1.2.2 边界条件非线性本文的接触问题是一种边界非线性问题.接触状态和边界条件会随着气囊的形变而改变，当发生大幅度的位移和变形时尤为明显.由于金属的弹性模量远远大于橡胶气囊，在接触分析时可以简单地将底座和上盖板视为不可变形的刚体部件并设成接触主面，气囊设置为接触从面.边界接触协调条件可以表示为[5](2)其中，Cj=nj，n为接触单元局部坐标的单位矢量，下标为边界单元沿切向方向与法向的局部坐标，Δk为k处的材料重叠矢量，上标(i)为迭代次数；接触分析的控制方程(3)其中，D阻尼方程，M为质量方程，F为体单位应力矢量，T为面单位应力矢量，P(i)为每次迭代的合力矢量，KT，R，Δλ，Δq，Δ为接触引起的附加项.式(3)是一个对称的非线性方程组，而且每次迭代未知数系数矩阵都会随接触状态变化而变化.1.2.3 材料非线性气囊部分采用复合材料，由橡胶和尼龙帘线层复合组成的聚合物PA-66.橡胶属于超弹性材料，在受到拉力或压力而形变时也是非线性问题.在有限元分析中，橡胶的力学特性使用Mooney-Rivlin模型[6]U=C10(I1-E)+C01(I2-3)，(4)其中，U为应变能，C10和C01为与温度有关的材料参数，I1和I2是应变不变量.帘线加强层是气囊承压的核心部分.建模过程中，采用壳单元来模拟橡胶气囊壁.采用Rebar钢筋层单元模拟橡胶材料的帘线层，通过嵌入的方式设置在壳单元上. 在Rebar要赋予4个几何特性：1) Rebar的横截面积；2) Rebar与Rebar间的距离(帘线层间距)；3) Rebar的帘线角(帘线与气囊轴向的夹角)；4) Rebar到中性面的距离.1.3 建立有限元模型采用四节点的壳单元模拟橡胶层，对应到ABAQUS单元类型为S4R.帘线层的参数设置如表1，帘线层的弹性模量为1 450 MPa，泊松比为0.002 59.超弹性橡胶材料输入Mooney-Rivlin参数C10为3.2e6，C01为8e5.上盖板和活塞底座采用三节点壳单元S3R和四节点壳单元S4R，同时通过设定刚体约束设置成刚体.上板盖、底座与气囊上下口圈上接触的点采用绑定约束，连接3个部件.摩擦设定为有限滑移，摩擦系数设定为0.2.表1 空气弹簧帘线增强层的基本参数横截面积/m2帘线层间距/mm帘线角/(°)中性面距离/mm 2.043e-70.78541.5流体腔的设定当中，选择封闭曲面内任意一点为参考点，封闭面积选择由气囊、上下刚体所围成的封闭曲面.在计算过程中，气囊壁上形成静流体单元 (F3D4，F4D4)，每一个组成节点都与相同位置的气囊壳单元节点相同.因此气囊壁上流体单元的位移或形变与对应气囊的壳单元相同，从而实现气固耦合.设定气体常数为8.314 J/(mol·K).基于ABAQUS/CAE建立的空气弹簧有限元模型如图2所示.图2 空气弹簧有限元模型1.4 静态垂向特性有限元分析根据《汽车悬架用空气弹簧橡胶气囊》(GB/T 13061-1991)[7]的试验方法，在ABAQUS中设定3个分析步计算空气弹簧静刚度.第1步对上板盖和底座的6个自由度进行约束，往气囊充入0.1 Mpa气体；第2步释放上板盖垂向位移的约束，并移动至工作高度，充入初始工作气压0.3 Mpa；第3步对上板盖施加±100 mm的垂向位移.通过获取上板盖参考点位移的变化和底座所受到的反作用力的数据，便可得出空气弹簧的静刚度特性.空气弹簧工作时应力云图见图3，图3a为充气后压缩100 mm状态，图3b为充气后拉伸100 mm状态.图3 空气弹簧充气0.3 Mpa时应力云图2 静态垂向特性影响因素探究2.1 初始气压对垂向弹性特性的影响空气弹簧的气囊内充入气体量的不同，影响其承压能力.在标准高度的位置，分别对气囊充入0.15 Mpa，0.2 Mpa，0.3Mpa，0.4 Mpa的初始气压，标准高度285 mm，其余参数不变，设定相同的分析步.不同初始工作气压下位移-刚度曲线如图4所示.图4 不同初始气压时空气弹簧位移-刚度曲线从图4可知，气囊腔内在上板盖同一位移下承受的刚度都随着气压的增大而增大.在拉伸过程至标准高度区间，刚度变化不明显，只在工作气压0.3 Mpa以上有微弱的增加.2.2 帘线角对垂向弹性特性的影响保持初始工作气压0.3 Mpa不变，设定不同帘线层角度47 °，54 °，60 °，计算空气弹簧底座随着上盖板位移变化的载荷.图 5为不同帘线角空气弹簧的位移-刚度曲线.图5 不同帘线角的空气弹簧的位移-刚度曲线由图5可知，当帘线角增加时，空气弹簧的刚度在小位移行程(小于±50 mm)时略微增加，在大位移行程(大于±50 mm)时，刚度增加明显.帘线加强层角度增加时，垂向载荷投影至帘线增强层垂直方向的载荷量增加，使帘线层承受的压力增大，在压缩小行程阶段，各层之间仍存在间隙，所以此变化相对不明显.2.3 帘线层间距对垂向弹性特性的影响保持初始工作气压0.3 Mpa不变，设定间距分别为1 mm、3 mm和5 mm，研究各层间的距离对弹性特性的影响.图6为不同帘线层间距的空气弹簧的位移-刚度曲线.由图6可知，在压缩位移较小阶段(小于50 mm)至拉伸阶段，帘线增强层间的距离对刚度的影响有限，在标准高度附近，基本没有影响.从整体来看，各层间距越大，刚度的变化曲线更加缓和.在压缩行程量较大的阶段，不同间距所承受的载荷也基本相同，但是间距较小的刚度在此阶段增大明显，由于各层之间的距离较小，在压缩阶段相互作用愈加明显，表现为刚度增加.图6 不同帘线层间距的空气弹簧的位移-刚度曲线3 空气弹簧动态垂向特性探究静态特性的模拟忽略了材料在动态过程中的应变迟滞现象.此迟滞应力所产生的阻尼作用，使空气弹簧在循环往复运动工作过程中需要克服内在摩擦，消耗内功.在动态特性仿真中，施加简谐位移变化，模拟空气弹簧在工作状况下的变化情况.振动频率的不同，影响迟滞应力作用，间接影响橡胶气囊的阻尼作用[8].研究动态特性的模型与静态特性的模型大致相同，在几何方面不做改动.关于接触的设定，稍作简化，将模型的所有接触设定为全局的普通接触.流体属性中设置摩尔定压热容为30 J/(mol·K).流体腔的气固耦合设置与静态特性的模型一致.设定橡胶密度1 000 kg·m-3，尼龙密度1 150 kg·m-3.动态特性的求解使用ABAQUS/Explicit模块，选取设计常用工作气压0.4 Mpa作为初始气压，简单探讨频率与动刚度之间的关系.选取5～35Hz频率，加以正弦周期位移.一般情况下频率高时的振动位移较小，因此较高的频率可以选择较小的幅值[9].表2为频率与对应幅值的选择.表2 正弦激励频率与对应幅值频率/Hz幅值/m10、15、180.02520、25、280.02030、32、350.010图7 在标准高度下刚度与频率关系曲线在正常的工作过程中，空气弹簧一般在标准高度上下浮动.拉伸和压缩的量不同，动刚度也不一样，为了探究动态刚度与振动频率之间关系，选取标准高度下的刚度进行比较.图7为动刚度与频率关系曲线.由图7可知，低频率时，动刚度基本保持不变.在25～30Hz之间存在最小刚度，之后刚度值随频率的增加急剧增加.在汽车行驶过程中，低频率的行驶相当于慢速行驶，此时刚度大小适中且基本维持不变，车辆的高度较为稳定而且也有良好的吸振效果.当较高速行驶时，振动频率增加，此时空气弹簧的刚度也随之增加，保证了高速行驶时的稳定性.在相同变形量下，空气弹簧刚度大时，吸收振动的能力也增加.4 小结借助非线性有限元软件ABAQUS建立了研究膜式空气弹簧静、动态特性的有限元模型，分析不同因素对空气弹簧垂向特性的影响，得到以下结论1) 空气弹簧处于标准工作高度时，增大气囊内压缩空气的压力，可也提高空气弹簧的垂向刚度；2) 气囊帘线层的物理参数变化对静刚度也会产生相应影响，帘线层角度增加会使空气弹簧的静刚度增加，且在大位移行程比较明显；帘线层间距增大使静刚度减小，在压缩大位移时变化比较明显；3) 在某一初始气压不变的情况下空气弹簧的动刚度随着振动频率发生改变，以适应不同的车况.【相关文献】[1] 朱敬娜,赵倩. 空气弹簧的应用现状及发展趋势[J]. 电子制作,2013(24):76-77.[2] 刘青峰,张治国,谢基龙. 空气弹簧非线性横向特性的有限元计算[J]. 铁道学报,2015,37(3):29-34.[3] 张建振. 空气弹簧活塞形状对悬架特性的影响[D].长春：吉林大学,2005.[4] 陈灿辉,谢建藩,陈娅玲. 汽车悬架用空气弹簧的非线性有限元分析[J]. 汽车工程,2004(4):468-471.[5] 任彦莎. 空气弹簧静态接触的三维非线性有限元分析[D].北京：北京化工大学,2004.[6] 张丽霞. 快速货车橡胶减振元件静、动态特性分析[D].成都：西南交通大学,2013.[7] 中国标准出版社.GB/T 13061-1991, 汽车悬架用空气弹簧橡胶气囊[S].北京：中国标准出版社，1991.[8] 王艳. 空气弹簧力学特性仿真分析与试验研究[D].成都：西南交通大学,2015.[9] 李美. 带附加气室空气弹簧系统动态特性机理的研究[D].镇江：江苏大学,2012.。

空气弹簧空气弹簧的基本结构空气弹簧是一种由橡胶、网线贴合成的曲形胶囊，俗称气胎、波纹气胎、气囊、皮老虎等。

胶囊两端部需用两块钢板相连接，形成一个压缩空气室。

橡胶与网线本身不提供对负荷的承载力，而是由充入胶囊内的压缩空气来完成。

其曲囊数通常为1~3 曲囊，但根据需要也可以设计制造成4 曲或5 曲以上，还可以在一定条件下将两个空气弹簧叠加使用。

空气弹簧按照性能与特点又称为橡胶空气冲程调节器和橡胶空气隔振体。

现有的曲囊式空气弹簧的端部结构，根据联接方式可以分为三大类：一类为固定式法兰联接型，空气弹簧的两端边缘尺寸和曲囊最大外径相等或略小一些，钻若干个孔后用法兰环和端板紧固联接；另一类为活套式法兰联接型，空气弹簧的两端边缘尺寸比曲囊最大外径小得多，无须钻孔，用一个特制的法兰环和一个普通端板紧固联接；第三类为自密封型，不用法兰联接，压入端板，充入压缩空气则自行密封。

空气弹簧端部与连接板的法兰密封形式有：LHF 型、JBF 型、GF 型、HF 型、ZF 型五种结构形式。

参考网址：（详见空气弹簧端封形式选择及装配结构）空气弹簧端封形式选择及总装配结构1、弹簧高度、承载能力和弹簧刚度的选择：设计时，可彼此独立地,范围相当广泛地选择弹簧高度，承载能力和弹簧刚度，可获得极其柔软的弹簧特性。

弹簧高度：使用高度控制阀，可根据使用要求适当控制空气弹簧的高度，在簧上载荷变化的情况下保持一定高度。

承载能力：对于相同尺寸的空气弹簧，改变内压，可得到不同的承载能力，承载能力大致与内压成正比。

这便达到了同一种空气弹簧可适应多种载荷要求。

弹簧刚度：在设计空气弹簧的刚度时，可以依靠改变弹簧内压而加以选择，刚度与内压大致成正比，因此，可以根据需要将刚度选得很低，对于一个尺寸既定的空气弹簧，刚度是可变的，它随载荷的改变而变化，因而在任何载荷下自振频率几乎不变，所以它能使被支承系统具有几乎不变的性能。

2、固有的振动频率较低空气弹簧与附加空气室相连，可是空气弹簧装置的固有振动频率降低到0.5∽3Hz。

3
2
图：有效面积和承载力： AW=F/P 式中：AW---橡胶空气弹簧有效面积，mm ， F—橡胶空 气弹簧负荷，kN, P—橡胶空气弹簧的内压，MPa, 3.10 有效直径 De
按有效面积计算的圆直径。 最大外径Ｄm 橡胶空气弹簧在充入最大工作气压后，在整个工作行程中所达到的最大 外直径。 爆破压力 橡胶空气弹簧进行爆破试验时，爆破时橡胶空气弹簧内达到的最大压力。 4. 产品分类 4.1 产品类型 橡胶空气弹簧按形状分为囊式、膜式和袖筒式三大类。按密封结构形式分为压力自封 式、轮缘夹紧式、箍环密封式和混合式四大类。 产品型号（略） 5. 技术要求 6 运输与贮存 橡胶空气弹簧在运输与贮存过程中，应尽量保持干、阴晾。应避免暴晒，禁止与酸、 碱、油和其它有机溶剂接触，远离热源。
3.7 最低高度 HL 橡胶空气弹簧总成在设计高度时充入最大工作气压后压缩到极限位置时的高度。
工作行程 S 橡胶空气弹簧总成最高高度与最低高度之差值。橡胶空气弹簧可在此范围
内振动。
有效面积 Aw 能将空气弹簧内的空气压力以力的形式传递到与之相接触零件上的平
面。 在柱塞或缸体这样的刚性结构体上，有效直径 dw 的尺寸是柱塞内直径的尺寸。 而 在柔性结构的空气弹簧上，有效直径 dw 则始终小于空气弹簧的外直径。在空气弹簧 胶囊壁上，切线垂直于弹簧力以及承载力的地方，有效平面 AW 就是外界线，就是膜式弹 簧的最低弯曲点或多曲弹簧的活动环的最高和最低点。
另一组是将橡胶空气弹簧总成调整到建议设计高度然后向橡胶空气最高高度最低高度弹簧总成内充入一定气压的空气关闭进气阀门保证空气弹簧总成在上下运动过程中气压不泄漏测量出位移与负荷能力变化的曲线叫做变压曲线如图08分别表示空气弹簧在设计高度时气压为03mpa05mpa08mpa位移与负荷能力曲线作为在某一设计高度时使用橡胶空气弹簧的依据

4.3 分析结果
1、不同帘线角度：
2、不同帘线间距：
3、不同的帘线层数：
4、不同的充气气压：
5、不同的附加气室的影响
4.4 结论
通过对不同参数空气弹簧弹性特性进行分析， 得到：帘线角度、充气气压和附加气室对空 气弹簧的弹性特性影响比较大。其他的参数 对空气弹簧的弹性特性影响不大。
一、空气弹簧概念
空气弹簧的工作原理是利用橡胶气囊内部压 缩的空气，空气弹簧的支撑和弹性作用主要 取决于弹簧内的压缩气体。 橡胶气囊是空气弹簧的重要部件，一般由内 橡胶层、外橡胶层、帘线层和成型钢丝圈硫 化（交联）而成。
二、空气弹簧分类
根据橡胶气囊的变形方式，空气弹簧的结构形式主 要分为囊式和膜式两大类，如下图所示：
囊式空气弹簧主要靠橡胶气囊的挠曲获得弹性变形 膜式空气弹簧主要靠橡胶气囊的卷曲获得弹性变形
三、空气弹簧特性
1、空气弹簧的刚度随载荷的变化而改变，因而在 任何载荷下自振频率几乎不变。 2、空气弹簧具有非线性弹性特性，可以将其特性 曲线设计成理想形状。 3、与金属弹簧比较，空气弹簧寿命较长。 4、空气弹簧质量轻，内摩擦极小，对高频振动有很 好的隔振、消声能力。 5、对于同一空气弹簧，当充气压力改变时，可以得 到不同的承载能力。
5.2.2 附加气室的添加
<1>现在所添加的附加气室是在不考虑节流孔作用 和通气管路的影响，直接建立附加气室。
<2>考虑节流孔的情况，在附加气室与空气弹簧囊 体之间建立节流孔，但是节流孔的设置问题没有解 决，改变节流孔的大小弹性曲线没有改变，节流孔 没有起作用，怎么设置参数？？？？
四、空气弹簧的特性分析
采用编写inp文件，来分析空气弹簧的弹性 特 性。

汽车空气弹簧研究报告
汽车空气弹簧是一种新型悬挂系统，它通过使汽车底盘与路面之间保持恒定的间隙，从而提高了汽车在行驶过程中的舒适性和稳定性。

本研究报告对汽车空气弹簧进行了深入探讨。

首先，本研究报告介绍了空气弹簧的基本原理和结构组成。

空气弹簧的主要结构包括气囊、压缩机、压力传感器和控制模块等部分。

气囊是空气弹簧的核心部件，它采用高强度材料制成，能够承受汽车的重量和扭矩，并通过控制气囊内部压力的变化实现悬挂系统的调节。

其次，本研究报告分析了空气弹簧与传统悬挂系统的优缺点。

相对于传统悬挂系统，空气弹簧的优点主要包括：更好的舒适性、更好的稳定性和更好的可调性。

同时，空气弹簧也存在一些缺点，如价格较高、维修保养难度大等。

最后，本研究报告总结了当前汽车空气弹簧的应用现状和发展趋势。

目前，空气弹簧已经在高端豪华车型中得到广泛应用，但在普通车型中还没有得到普及。

未来，随着技术的不断改进和成本的逐步降低，空气弹簧有望在更多的汽车中得到应用。

- 1 -。

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

与金属弹簧动刚度特性 比较 曲线可以看 出， 在相 同载
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ７ － ０ １ 作者简介 ： 于志新 （ １ ９ ７ ５ 一） ， 男， 吉林梅河 口人 ， 副 教授 ， 博 士 研究生 ， 主要研究 方向为汽车动态仿 真与控制。
２ ０ １ ３年第 ｌ ２期
正常行车 有效行程
● 院 ． ｔ 厦 ｔ 范 围 ‘ 、 ＼ 一
＼ ｊ ， 蔫 载
—
＋
空载
＼
伸张
．
一
变 形 压缩
，
谩 计 高 度
提供了试验基础。
ｌ 理 论分 析
图１ 空气弹簧载荷－ 位移关 系理想 曲线
与金属弹簧相 比， 空气弹簧的非线性特性对汽车
１ ３ ０ ０ ２ ５ ）
摘
要： 分析 了空气 弹簧 的刚度 特性 ， 对 某膜 式空 气弹簧进 行 了试 验 ， 得 出 了在初 始 充 气压 力 ０ ． ２～０ ． ５
ＭＰ ａ的加 载 时间与垂 向载荷 关 系曲线 、 加 栽 时 间与 内部 气压 关 系 曲线及 位 移 与 载荷 的 关 系曲线 ， 并进行 了
引 言
空 气 弹簧 的基本 刚度 特性 可 以根 据需 要设 计成 理 想 的反 “ Ｓ ” 形式 ， 如 图 ｌ所 示 ， 中 间段 弹 簧 刚度 较 低 ，
随着当前汽车制造水平的不断提高 ， 消费者对车 辆乘坐舒适性也提出更高要求 。为保证汽车更加平稳
的行驶 ， 原有 商用 车 的被 动 悬 架 逐 渐 被 电控 空 气 悬 架
系统（ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ — Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｄ Ａ ｉ ｒ Ｓ ｕ ｓ ｐ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ， Ｅ Ｃ Ａ Ｓ ） 所 取

空气弹簧曲线报告解读上述内容的重点在第4章，从这些产品数据的图表可以看出空气悬架的特性。

A、其中23-27页为一页纸上的数据和图表，主要是静态测试得到的曲线和图表。

这一页的曲线和图表包括3部分：（a）23-24页为外形尺寸的数据（b）25-26页为静载荷曲线其中标H的黑色曲线为体积曲线，可以看到体积随工作高度的缩小而缩小。

其中标G的红色曲线为载荷曲线（不同曲线为不同的压强时的数值），可以看出在压强保持不变的情况下，工作高度在一个较宽范围内变化时承受的载荷不变。

（也可以理解为：在实际工作情况下如果载荷一定，那么一旦充满气则气囊内部的压强就是一定的并且保持不变，如果高度变化则会引起高度阀感知这个变化从而充气或者放气，而达到最终还是保持这个压强。

也就是说在一定载荷下由高度阀控制就确定了充满气时的压强保持不变。

而每条曲线都是压强不变的情形，在这种情况下工作高度在一个较宽范围内变化时承受的载荷不变。

）（c）27页为数据表格，是在一个固定的压强值下，高度-载荷-体积的相互关系。

B、28-31页为第二页纸上的数据和图表，包括4部分：（a）28页为动态数据的表格，是设计高度-载荷-压强-动刚度-固有频率的关系，这个是最重要的一个表格。

其中列出了在某一个设计高度下（如果保持这个设计高度不变），载荷变化就对应到压强变化（比如空载时在某个设计高度，加载后高度变小，就会充气恢复到原来的设计高度，这样维持高度不变，载荷变大就意味着压强变大）。

而压强变化就意味着动刚度变化，压强越大动刚度就越大。

同时气囊的压强越大（空气弹簧的刚度越大，同时对应的载荷也越大）对应固有频率越小，这个与一般的弹簧的特性不一样，不过固有频率的变化不是很大，基本上可以认为是固定的。

（b）29页选取了两个压强下，动刚度随高度的变化。

这里的刚度是动刚度，就是在实际工作状态下的刚度。

可以看出：（1）首先是在一定的工作高度下，压强越大刚度越大，而压强越大意味着所承受的载荷越大。

Key words Air spring , Nonlinearit y, Stif fness charact eristics, FEA
引言
空气弹簧具有变刚度弹性特性, 容易得到较低 的振动频率。在车辆的隔振系统中采用空气弹簧, 可 以获得良好的行驶平顺性。空气弹簧是由夹有帘线 层的橡胶气囊和充入囊内的压缩空气组成。根据结 构形式不同, 空气弹簧可分为囊式和膜式。相比较而 言, 前者制造容易, 寿命较长, 但刚度较大; 后者刚度 较小, 并且可以通过改变空气弹簧结构参数得到理
1. 2 空气弹簧腔内气体 空气弹簧是靠充入的压缩气体起承载作用的,
这是空气弹簧的根本特性。当簧上载荷变化时, 空气 弹簧腔内的气体压力也随之变化, 从而实现空气弹 簧反作用力和载荷的动态平衡。在进行空气弹簧弹 性特性分析时, 假设空气弹簧腔内的气体为理想气 体, 并且在工作过程中, 气体的温度保持不变。应用 ABAQU S 中符合流体静力学条件的充腔气体单元 模拟空气弹簧腔内气体。气体单元使橡胶气囊和作 用在气囊边界上的气体压力相互耦合。在空气弹簧 有限元模型中, 气体单元与橡胶材料壳单元共用节 点, 随其节点的变化而变化。 1. 3 实体模型及接触分析
表 1 膜式空气弹簧基本参数 Tab. 1 Parameters of rolling diaphragm air spring
设计高 初始充气 最大压缩和拉 帘线角 帘线网格 帘线 度/ mm 压力/ M Pa 伸行程/ m m / ( °) 间距/ mm 层数
330
0. 4
±80
±73
8
2
2 空气弹簧试验与弹性特性分析
20 2
农 业 机 械 学 报
2 0 0 4 年
的结构如图 2 所示。定义 帘线与水平方向的夹角为