汽车空气悬架系统全面介绍.docx

目录一、引言 1二、汽车空气悬架结构组成 1（一）空气弹簧 1（二）导向机构 2（三）高度控制阀组件 3（四）减振器 4（五）横向稳定器 4（六）缓冲限位块 4三、汽车空气悬架系统的特性 4（一）空气弹簧的特性 4（二）空气悬架对整车的影响 5四、汽车空气悬架的优缺点 6（一）汽车空气悬架的优点 6（二）汽车空气悬架的缺点 6五、电子控制空气悬架系统 ECAS 7（一） ECAS系统组成和工作原理 7（二） ECAS系统的功能和优势 9六、 汽车空气悬架的发展及我国研发对策思考 10（一） 国外空气悬架的发展历程和现状 10（二） 国内空气悬架的发展历程和现状 11（三） 国内常用的空气悬架 12（四） 对策思考我国空气悬架的研发状态 14七、 结论 15汽车空气悬架系统综述【摘要】文章介绍了空气悬架系统的发展过程，阐述了汽车空气悬架的工作原理 及其结构特性，介绍了电子控制空气悬架的工作原理及其功能和优势也介绍了国内 空气悬架系统的发展现状及其发展的历程，并且分析了我国汽车空气悬架系统的发展 趋势关键词】汽车空气悬架 结构 特性 发展―、引言空气悬架系统是高档商用车的关键部件，是汽车钢板弹簧悬挂系统的更新换代产 品，现已成为汽车性能提升的主要部件之一，具有独特的变刚度、低振动频率、抗道路 凹凸冲击的特性,更加有效地提高了汽车乘坐舒适性、行驶平顺性及操纵稳定性，同时 还具有可以减少汽车自重、提高运行速度、减少路面破坏等多项性能。

由于以上的诸 多优越性,空气悬架系统的研究及发展正越来越受到人们的重视对空气悬架系统的研究始于二十世纪五十年代，最初应用在载重车、小轿车、大 客车及铁道车辆上到了六十年代已经进入蓬勃发展阶段，不仅取得了丰富的理论成 果，并且在德国、美国等发达国家所生产的大部分公共汽车、豪华旅游车等领域中得 到了广泛应用虽然我国早在六十年代就设计生产了汽车空气悬架系统，但由于当时 工业技术条件有限，生产的产品使用效果不是很理想现在我国国内处于重新起步阶 段,而国外生产空气悬架系统的厂家凭借着资金与技术优势进入中国市场，寻求产品 代理，为国内生产豪华客车的厂家配套成熟的空气悬架系统产品二、汽车空气悬架结构组成汽车空气悬架系统主要由空气弹簧、导向机构、高度控制阀、减振器、横向稳定 器和缓冲限位块等组成以空气弹簧为弹性元件,利用空气的可压缩性实现其弹性作 用的通过压缩空气的压力能够随着载荷和道路条件变化进行自动调节，不论满载还 是空载，整车高度几乎没有变化，可以大大提高乘坐的舒适性一）空气弹簧空气弹簧是一橡胶/帘布结构的气囊，以空气为介质，利用空气具有的压缩弹性 的性质所制成的弹簧根据橡胶气囊工作时的变形方式，空气弹簧一般分囊式空气弹 簧和膜式空气弹簧（如图1）。

囊式空气弹簧由夹有帘线的橡胶制成的气囊和密闭在 其中的压缩空气构成气囊外层由耐油橡胶制成单节或多节，节数越多弹簧越软，节 与节之间围有钢质腰环，防止两节之间摩擦气囊上下盖板将空气封于囊内，其主要 靠橡胶气囊的挠曲获得弹性变形膜式空气弹簧由橡胶片和金属压制件组成，在盖板 和底座之间放置一圆柱形橡胶气囊其主要靠橡胶气囊的卷曲获得弹性变形囊式空 气弹簧寿命较长、制造方便、刚度较大，常用于载货汽车上；膜式空气弹簧尺寸较小、 弹性特性曲线更理想、刚度较小，常用于轿车上图1空气弹簧（二）导向机构由于空气弹簧只能承受垂直载荷，要传递作用在车轮和车架〔或车身〕之间的一 切力（纵向力和侧向力）和其力矩，必须在汽车空气悬架中设计导向机构导向机构 的形式很多，目前典型的导向机构有如下几种1板簧式导向机构主要用于复合式空气弹簧悬架中，钢板弹簧主要作用为导向元件，同时也承担 一部分载荷，兼起一部分弹性元件的作用日野、日产及韩国的部分大中型客车都采 用这种悬架结构型式这种导向机构对于具有纵梁或类似纵梁的汽车底盘结构布置比 较方便，对于传统的工字型锻造前梁和铸造后桥壳，不需进行改造，可直接装置空气 悬架常见有纵置半椭圆钢板弹簧导向机构和纵置四分之一椭圆钢板弹簧导向机构。

2、 纵向单臂式导向机构纵向单臂式导向机构类似于纵置四分之一椭圆钢板弹簧导向机构，所不同的是纵 臂采用刚性臂，而纵置四分之一椭圆钢板弹簧导向机构采用弹性臂，这种导向机构必 须设置横向推力杆，用来承担侧向力该导向机构可降低汽车纵向倾覆力矩中心位置， 增加了车身抗纵倾能力前悬架导向臂一般较长可保持主销后倾角不变通常导向 臂与车桥及车架弹性连接，消除了刚性连接应力集中的影响，也可减少噪声的传递3、 A形导向机构A形导向机构可以看成是纵向单臂式导向机构的特殊型式，它将两根纵置刚性臂 通过与车架上一点的连接构成A形架，在传递纵向力的同时还传递侧向力A形架可 避免导向机构内的附加载荷，克服了纵向单臂式导向机构的缺点A形架的另一优点 是可使左右空气弹簧中心距较大，大大提高了悬架的侧向角刚度但是该结构为了减 少轮胎磨损，避免空气弹簧有过大的垂直位移，常把A形架做得很大以增加摆臂长度， 使得导向机构尺寸和重量变大4四连杆导向机构四连杆导向机构是空气弹簧悬架系统广泛采用的一种结构型式它常采用两种结 构型式，一种主要用于前悬架；另一种主要用于后悬架如依卡露斯256前悬架、三 菱扶桑MP158前悬架等，这种导向机构采用一根上纵向推力杆，二根下纵向推力杆和 一根横向推力杆组成。

依卡露斯256后悬架、日野RE大客车后悬架等其四连杆导向 机构采用两根上纵向推力杆在水平面内倾斜布置的方式，构成了一个三角形架，上推 力杆不仅承受纵向力，也承受侧向力三）高度控制阀组件高度控制阀组件是用来控制空气弹簧内气体压力的执行机构，装配在车架和车桥 之间，用来感知车身与悬架之间高度变化，即空气弹簧挠度变化，调整空气弹簧的刚 度，使之维持在标准高度附近高速时降低车身，保持汽车稳定性，减少空气阻力 在起伏不平的路面情况下，提高车身高度以提高汽车通过性高度控制阀根据阀门开闭对车身振动反应时间分为即时型和延时型所谓即时型 高度控制阀即当车身有相对位移时，高度控制阀就有充放气动作这就要求控制设备 精度高，气路密封性好，同时所有的控制设备每时都处于工作状态，工作负荷较大； 延时型高度控制阀避免了这种频繁工作的现象延时型高度控制阀通过延时装置产生 阻尼，延缓阀门的动作，其延时时间一般为1—6s，通常使用时间为2—4s，即在 两个振动周期左右不敏感，以节省压缩空气无益的消耗，减小了阀中各零部件的磨损, 延长了高度控制阀的使用寿命，所以被普遍采用四） 减振器减振器的作用是吸收悬架弹性元件变形时的车辆振动，使其迅速恢复平稳状态， 以改善汽车行驶的平稳性。

空气悬架系统减振器是一种高性能减振器，该减振器性能 随载荷的增减而改变，有很高的拉伸强度，具有极限行程的限位作用五） 横向稳定器安装横向稳定器的目的是为了提高汽车抗侧倾能力和保证汽车具有良好的转向 特性如果空气悬架导向机构有足够的侧倾角刚度时可以没有横向稳定器六） 缓冲限位块空气悬架系统中缓冲限位块的安装形式有两种，一种为安装在空气弹簧的盖板或 底座上，另一种为安装在空气弹簧以外的车架或车桥上缓冲块的作用是避免车架和 车桥或导向杆件之间的刚性冲击在车辆行驶过程中，缓冲块经常受到间断性的冲击 压缩，因此，缓冲块应具有足够的强度且内部应力分布要均匀当空气弹簧漏气或气 囊损坏时，缓冲块起到橡胶弹簧的作用三、汽车空气悬架系统的特性（一）空气弹簧的特性1空气弹簧的刚度特性汽车空气悬架中空气弹簧与常见的线性定刚度钢板弹簧不同，它具有非线性刚度 特性其特性：（1） 空气弹簧的刚度是可变的，它取决于其工作压力、有效面积和工作时的容 积；（2） 空气弹簧刚度随位移的变化是非线性的；（3） 在工作压力一定的情况下，减小有效面积变化率，增大空气弹簧容积可减小其刚度2、空气弹簧的有效面积特性由于空气弹簧气囊是一个弹性体，一般情况下在空气弹簧变形时有效面积是变化 的，而且不同结构形式的空气弹簧，有效面积的变化是不同的。

囊式空气弹簧有效面 积变化率较大，弹簧刚度较大但可增加气囊的曲数，减小有效面积变化率（因气囊 的变形时由各个曲部平均分担，有效直径变化率小）或采用辅助气室以减小其刚度 膜式空气弹簧有效面积的变化率比囊式弹簧小，并可通过改变底座形状的方法控制其 有效面积变化率，以获得比较理想的弹性特性3空气悬架频率特性传统的金属弹簧悬架的弹簧刚度一般是固定的，所以当簧载质量发生变化时，悬 架系统的固有频率也随之发生变化当簧载质量增加，系统的固有频率下降，反之上 升如果汽车的簧载质量变化较大，固有频率会剧烈变化，汽车的平顺性变差空气悬架在簧载质量即载荷发生较大变化时，空气弹簧的内部工作压力也随之改 变;另一方面，弹簧刚度与弹簧载荷的比值基本保持一定值，即空气弹簧上的载荷变 化对系统的固有频率影响不大一一准等频频率特性由于空气悬架的固有频率随着空 气弹簧载荷（或内部气体有效压力）的变化而变化的幅度很小，因此它被称作“准等 频悬架”另外，我们可以通过降低空气弹簧的工作压力、减小有效面积变化率、增大空气 弹簧容积等简单的措施减小其刚度，从而使空气悬架具有较低的固有频率空气悬架如此的频率特性对改善汽车的平顺性创造了极好的条件。

二）空气悬架对整车的影响1、 空气悬架为刚度可变的非线性悬架当簧载质量变化时，刚度随之变化，以 保持空载和满载时车身高度相同，悬架固有频率基本不变根据需要，可以选择不同 的气囊工作高度，获得理想的固有频率，从而得到良好的行驶平顺性2、 空气悬架质量轻，弹簧刚度低，高速行驶时，轮胎与地面的附着能力强，制 动距离短；转向时，过多转向和不足转向倾向减小，转向稳定性强，提高了整车的操 纵稳定性3、 空气弹簧内的空气压力直接反映了簧载质量，可取空气压力作为信号，控制 制动缸内的气压，来控制制动时的制动力，更好地保证了行驶安全性4、 可通过给空气弹簧气囊充气或放气来调节车身高度在平坦的路面上，降低 车身高度，保持空气阻力系数为最佳值，可以减小油耗或在功率不变的情况下获得最 大车速在崎岖不平的道路上，为了通过障碍物，可以提高车身高度5、 减少整车的振动噪声，提高汽车零部件使用寿命6、 由于空气悬架刚度低，轮胎动载荷小，能够降低载重汽车对高速公路的破坏四、汽车空气悬架的优缺点(—)汽车空气悬架的优点由于空气弹簧有以上的一些特性，因此空气悬架比传统的金属弹簧悬架具有很多 的优点主要表现为：1、 空气弹簧具有非线性刚度特性，可将其特性曲线按实际需要进行理想设计， 使在额定载荷附近具有较低的刚度值，以得到较低的固有振动频率，保证了汽车良好 的行驶平顺性。

2、 空气悬架质量轻、弹簧刚度低，高速行驶时，可以提高轮胎的附着能力，提 高在低附着系数路面上的起步能力，缩短制动距离；转向时，过多转向和不足转向倾 向减小，转向稳定性强，提高了整车的操纵稳定性3、 负载变化时，借助高度控制阀，使车身高度不变还可根据需要抬高或降低 车身高度，以提高车辆的通过或方便乘客上下车4、 相对板簧结构而言，空气悬架车体平稳，从空载到满载的整个范围内都能提 供一种气垫式的支承，能有效隔断路面传递的振动，具有防震、防噪声等功能5、 空气弹簧的寿命取决于橡胶气囊的寿命试验表明，空气弹簧寿命相当于钢 板弹簧的3-4倍6、 由于振动频率低，减少了对道路的冲击，保护路面，降低高速公路的维修 费用二)汽车空气悬架的缺点1、空气弹。