空气悬架系统研究成果

空气弹簧从19世纪中期诞生以来，经历了一个世纪的发展，到20世纪50年代才被应用在载重车、小轿车、大客车及铁道车辆上。在重型汽车市场，美国的GMC公司在1958年就生产了装有空气弹簧悬架的牵引车，英国生产了装有空气悬架的12～15吨挂车；在重型货车上[92]空气弹簧的占有率超过81%。空气悬架在旅游车、长途客车及高速客车市场也占有极大的份额，到1964年，西德生产的55种大、中型公共汽车中，已有38种使用了空气弹簧。目前，国外高级大客车几乎全部使用空气悬架。部分轿车也逐渐安装空气弹簧悬架，如Benz300SE和Benz600。我国虽然从20世纪50年代就开始了对空气悬架的研究工作，但由于设计及制造等复杂因素的影响，一直未能得到推广应用。近年来，随着汽车技术的发展，小部分国产高级旅游车开始采用空气悬架。

空气弹簧是一橡胶/帘布结构的气囊，以空气为介质，利用空气具有压缩弹性的性质制成的弹簧，气囊的直径在2～38英寸之间。气囊的寿命决定了空气悬架的寿命。根据橡胶气囊工作时的变形方式，空气弹簧可分为囊式空气弹簧、膜式空气弹簧和混合式空气弹簧三种[93]。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；混合式空气弹簧则兼有以上两种变形方式。囊式寿命较长、制造方便、刚度较大，常用于货车上；膜式尺寸较小、弹性特性曲线更理想、刚度较小，常用于轿车上。

在相同的载荷作用下，空气弹簧的当量静挠度比钢板弹簧的静挠度大得多，这就使得空气弹簧可以得到比钢板弹簧低得多的振动频率，从而提高行驶平顺性。空气弹簧的载荷-位移曲线形状呈反“S”形，作该曲线上某点的切线便得到了该点的刚度。通过合理选择设计参数，可使空气弹簧在正常工作范围内刚度及其变化较小，而在伸张或压缩的边缘区段刚度逐渐增加。空气弹簧具有变刚度特性，固有频率可以根据需要而适当的改变。钢板弹簧则不具有这种功能。根据需要，空气弹簧的特性曲线可以设计成理想的形状。(www.xing528.com)

随空气悬架应用的推广，对空气弹簧、导向机构及控制机构的研究也得到了重视。J.Revence等人对空气弹簧在火车上的应用作了深入的研究，并在1970年作了空气弹簧垂直特性实验，建立空气弹簧垂直动态特性模型；1994年作了空气弹簧的侧向特性实验，在大频率和大幅值情况下，测量了空气弹簧在不同载荷下的侧向力和变形，用正弦波和锯齿波输入来观察速度对侧向特性的影响[93]。在空气悬架中，除空气弹簧外，辅助气室和连接管路也将影响空气弹簧特性变化及系统响应速度。Yoyofuku等人通过研究振动频率和弹簧反应之间的关系，分析管道和气室对弹簧特性变化的影响[94]。交通部重庆公路科学研究所的丁良旭对空气悬挂的一些性能进行了探讨，拟合了空气弹簧的特性曲线[95]。董学峰对膜片空气弹簧的设计计算进行了阐述[96]。D.Hrovat等人对空气弹簧的研究提出了建设性建议[97]。Jon Bunne和Roger Jable分析了空气悬架对传动系统振动的影响[99]。