空氣懸架技術(shù)

空氣懸架技術(shù)TableofContents

概述1

空氣懸架發(fā)展概述2

空氣懸架結(jié)構(gòu)及工作原理3

空氣懸架系統(tǒng)特性4一、概述汽車的操控性與舒適性是衡量汽車性能的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，而兩者卻始終保持對(duì)立，很難兼顧。柔軟的懸架能夠增強(qiáng)乘坐舒適性，但操控性就要大打折扣；較硬的懸架使車輛操控性能提高，卻會(huì)導(dǎo)致乘坐舒適性的下降。如果能夠人為改變懸架的阻尼，讓駕駛者可以根據(jù)自己的喜好設(shè)定懸架的特性，或者讓汽車自動(dòng)改變懸架阻尼使汽車在不同的路面自動(dòng)實(shí)現(xiàn)最佳的舒適性，這對(duì)駕駛者來說無疑是個(gè)不小的誘惑。懸架是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動(dòng)，以保證汽車能平順地行駛。一、概述汽車的主動(dòng)懸架系統(tǒng)是在普通懸架系統(tǒng)中附加一個(gè)可以控制阻尼作用力的裝置，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測量系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)和能源系統(tǒng)四部分組成。主動(dòng)懸架能夠根據(jù)汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和路面狀況，適時(shí)地調(diào)節(jié)懸架的剛度和阻尼，使懸架系統(tǒng)處于最佳減振狀態(tài)，使車輛在各種路面狀況下都會(huì)有良好的舒適性。主動(dòng)懸架的關(guān)鍵部位是其執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也就是可以調(diào)節(jié)的懸架阻尼系統(tǒng)，在早期研究階段，主動(dòng)懸架的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有空氣彈簧和液壓控制等多種形式，但是由于壓縮空氣的優(yōu)異性能，控制壓縮空氣阻尼的主動(dòng)懸架技術(shù)日趨成熟。

一、概述奔馳早在1998年就已經(jīng)開始采用主動(dòng)式空氣懸架系統(tǒng)。2002年，奔馳公司研發(fā)出了雙重控制空氣懸架系統(tǒng)（AirmaticDCSystem）。Airmatic懸架系統(tǒng)不僅在電子控制方面有了更為明顯的進(jìn)步，更是把主動(dòng)控制空氣懸架系統(tǒng)和自適應(yīng)阻尼懸架系統(tǒng)（ADS）整合到一起，實(shí)現(xiàn)了雙重控制（DualControl）。一、概述途銳含有主動(dòng)空氣懸掛系統(tǒng)途銳的主動(dòng)空氣懸掛系統(tǒng)二、空氣懸架發(fā)展概述空氣懸架由空氣彈簧、導(dǎo)向傳力機(jī)構(gòu)、減振阻尼裝置、橫向穩(wěn)定器、高度閥、壓氣機(jī)、儲(chǔ)能器及管路等組成。發(fā)展歷程空氣彈簧誕生于19世紀(jì)中期，早期用于機(jī)械設(shè)備的隔振。1947年美國首先在普爾曼車上使用空氣彈簧，到1964年，德國生產(chǎn)的55種大中型客車，有38種使用了空氣彈簧。目前，空氣懸架在歐美等發(fā)達(dá)國家的高速客車和豪華城市客車上的使用率已達(dá)到100％，在中、重型貨車以及掛車上也超過80％，如美國的Ford，德國的MAN等。二、空氣懸架發(fā)展概述有些高級(jí)轎車上也選裝了空氣懸架，如美國的林肯，德國的Benz600等。在一些特種車輛(如對(duì)防振性要求高的儀表車、救護(hù)車及要求帶高度調(diào)節(jié)的集裝箱運(yùn)輸車)上，空氣懸架應(yīng)用的更為廣泛。二、空氣懸架發(fā)展概述國外對(duì)空氣懸架的主要研究空氣彈簧垂直動(dòng)態(tài)特性研究；空氣彈簧側(cè)向特性試驗(yàn)；研究振動(dòng)頻率和彈簧反應(yīng)之間的關(guān)系，分析管道和氣室對(duì)彈簧特性變化的影響；空氣懸架對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)的影響；空氣懸架的路面附著性和行駛平順性；采用有限元法優(yōu)化空氣彈簧結(jié)構(gòu)。二、空氣懸架發(fā)展概述國內(nèi)空氣懸架的發(fā)展歷程1957年，長春汽車研究所與化工部橡膠研究所合作制造出了第一輛空氣懸架的載重汽車，相繼又設(shè)計(jì)了公共汽車、火車列車等車輛的空氣懸架；1958年開發(fā)了第一只高度控制閥；次年設(shè)計(jì)出了高級(jí)轎車用的高度控制閥；五十年代我國共設(shè)計(jì)出了十余種空氣彈簧氣囊和三種高度控制閥。但這階段對(duì)高度控制閥的可靠性和整個(gè)系統(tǒng)的密封性問題、懸架的穩(wěn)定性問題、空氣彈簧的特性理論問題等沒有解決。80年代初，長春汽研所再次進(jìn)行了空氣懸架的研究，并為武漢客車廠等廠家設(shè)計(jì)了空氣懸架，當(dāng)時(shí)的汽車自振頻率可降低到1.1-1.2Hz，平均車速提高的17%；此后相繼開發(fā)了一系列客車用空氣懸架。這個(gè)時(shí)期空氣懸架存在的主要問題是橡膠氣囊的壽命偏低，高度閥的泄漏問題也沒有解決。二、空氣懸架發(fā)展概述雖然我國對(duì)空氣懸架進(jìn)行過一定研究，但對(duì)空氣懸架特性問題還沒很好地解決。由于國外對(duì)空氣懸架特性研究結(jié)果表明，安裝有空氣懸架的汽車能提高汽車的整體性能。進(jìn)入90年代，國內(nèi)客車廠紛紛從國外購置空氣懸架及空氣懸架底盤裝車使用，如金龍、宇通、東風(fēng)杭汽、安凱、西沃、桂林大宇等客車廠。為了滿足空氣懸架維修配件的需要以及降低成本的需要，近年來國內(nèi)已有一些企業(yè)正在生產(chǎn)空氣懸架零部件，如貴州前進(jìn)橡膠有限公司、浙江瑞安市東歐汽車零件廠等廠家。同時(shí)，國內(nèi)也有一些公司在中國代理國外空氣懸架產(chǎn)品，如美國Neway懸架、REYCO懸架、德國SAF拖掛車懸架等產(chǎn)品。為了提高對(duì)空氣懸架的自主開發(fā)能力，國內(nèi)各大汽車廠、研究所、大專院校也對(duì)空氣懸架進(jìn)行過開發(fā)設(shè)計(jì)和理論研究。三、空氣懸架結(jié)構(gòu)及工作原理空氣懸架工作原理就是用空氣壓縮機(jī)形成壓縮空氣，并將壓縮空氣送到彈簧和減振器的空氣室中，以此來改變車輛的高度。在前輪和后輪的附近設(shè)有車高傳感器，按車高傳感器的輸出信號(hào)，微機(jī)判斷出車身高度的變化，再控制壓縮機(jī)和排氣閥，使彈簧壓縮或伸長，從而起到減振的效果?？諝鈶壹芙o予了汽車更多的靈性。當(dāng)你在高速行駛時(shí)懸架可以變硬來提高車身的穩(wěn)定性；而長時(shí)間在低速不平的路面行駛時(shí)，控制單元會(huì)使懸架變軟來提高車子的舒適性。三、空氣懸架結(jié)構(gòu)及工作原理一般說來空氣懸架控制的內(nèi)容包括車身高度、減振器衰減力、彈簧彈性系數(shù)等三項(xiàng)：車高的控制：分標(biāo)準(zhǔn)、升高和只升高后輪三種；減振器的衰減力控制分低、中、高三擋；空氣彈簧的彈性系數(shù)分軟、硬兩擋。空氣懸架較以往的普通懸架有著不可替代的優(yōu)勢(shì)，因此隨著這種技術(shù)的普及與改進(jìn)，必然會(huì)在以后的汽車工業(yè)中得到更廣泛的應(yīng)用。三、空氣懸架結(jié)構(gòu)及工作原理空氣懸架由空氣彈簧、導(dǎo)向傳力機(jī)構(gòu)、減振阻尼裝置、橫向穩(wěn)定器、高度閥、壓氣機(jī)、儲(chǔ)能器及管路等組成。橫向推力桿導(dǎo)向臂減振器空氣彈簧橫向穩(wěn)定桿高度控制閥1、空氣彈簧1、空氣彈簧空氣彈簧是橡膠/簾布結(jié)構(gòu)的氣囊，以空氣為介質(zhì)，利用空氣具有壓縮彈性的性質(zhì)制作的彈簧，其剛度呈非線性變化，通常是當(dāng)載荷加大時(shí)剛度也增大?？諝鈴椈蓡挝毁|(zhì)量的儲(chǔ)能量與缸體的工作壓力和氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度有關(guān)。在6.0MPa工作壓力下的氮?dú)?，其質(zhì)量能可達(dá)到3.3*105Nm/kg；而鋼板彈簧、螺旋彈簧、橡膠彈簧的質(zhì)量能分別為76~115Nm/kg、178~280Nm/kg、508~1016Nm/kg。空氣彈簧的空氣介質(zhì)內(nèi)摩擦極小，工作時(shí)幾乎沒有噪聲，對(duì)于高頻振動(dòng)的吸收和隔音性能極好。根據(jù)橡膠氣囊工作時(shí)的變形方式，空氣彈簧可分為囊式空氣彈簧（撓曲）、模式空氣彈簧（卷曲）和混合式空氣彈簧。1、空氣彈簧空氣彈簧的特點(diǎn)：1、具有非線性特性；2、質(zhì)量輕、內(nèi)摩擦極小，對(duì)高頻振動(dòng)有很好的隔振、消聲的能力；3、剛度和承載能力可以調(diào)整；4、空氣彈簧制造工藝復(fù)雜，費(fèi)用高。1、空氣彈簧空氣彈簧與鋼板彈簧平順性對(duì)比

2、導(dǎo)向臂

汽車空氣懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要作用是：(1)、在車架(或承載式車身)與車橋(或車輪)之間傳遞力和力矩；(2)、使車橋(或車輪)按一定軌跡相對(duì)車身或車架跳動(dòng)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的這一作用非常重要。3、橫向推力桿

橫向推力桿是懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的重要部件，主要作用為：（1）傳遞側(cè)向力；（2）確定懸架側(cè)傾力矩中心。4、減震器

由路面激勵(lì)引起的汽車垂直、俯仰以及側(cè)傾等運(yùn)動(dòng)都會(huì)影響汽車的乘坐舒適性／行駛平順性。懸架減振器的一個(gè)重要作用是衰減因沖擊引起的車身的自由振動(dòng)，并抑制在共振頻率附近車身強(qiáng)迫振動(dòng)的幅值、提高乘坐舒適性。5、高度控制閥

空氣彈簧的變剛度特性是由控制管路系統(tǒng)來保證的。管路中的高度閥根據(jù)行駛狀況不斷地調(diào)節(jié)空氣彈簧內(nèi)部氣壓，以保證懸架具有適合的剛度，從而使車身振動(dòng)偏頻在一個(gè)很小的范圍內(nèi)波動(dòng)。5.高度閥工作原理車架高度控制機(jī)構(gòu)包括一個(gè)高度傳感器、控制機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其功能為：隨車載變化保持合理的懸架行程；高速時(shí)降低車身，保持汽車穩(wěn)定性，較少空氣阻力；在起伏不平的路面情況下，提高車身以提高汽車通過性。6、橫向穩(wěn)定桿

為降低汽車的固有振動(dòng)頻率，改善行駛平順性，現(xiàn)代汽車懸架的垂直剛度值設(shè)計(jì)得較低，這就使汽車的側(cè)傾角剛度值也較低，結(jié)果，當(dāng)汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)產(chǎn)生很大的車身側(cè)傾角，影響行駛穩(wěn)定性，為克服這一缺點(diǎn)，常在懸架中采用橫向穩(wěn)定桿來提高懸架的側(cè)傾角剛度，或者調(diào)整前、后懸架側(cè)傾角剛度的比值，以保證汽車具有良好的行駛穩(wěn)定性。四、空氣懸架系統(tǒng)特性

(1)、空氣懸架為剛度可變的非線性懸架?？商峁┝己玫男旭偲巾樞浴?/p>

(2)、空氣懸架質(zhì)量輕，彈簧剛度低，高速行駛時(shí)，輪胎與地面的附著能力強(qiáng)，制動(dòng)距離短；轉(zhuǎn)向時(shí)，過多轉(zhuǎn)向和不足轉(zhuǎn)向傾向減小，轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性強(qiáng)，提高了整車的操縱穩(wěn)定性。(3)、空氣彈簧內(nèi)的空氣壓力直接反映了簧載質(zhì)量，可取空氣壓力作為信號(hào)，控制制動(dòng)缸內(nèi)的氣壓，來控制制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力，更好地保證了行駛安全性。

(4)、空氣懸架可調(diào)節(jié)車身高度。

(5)、減少整車的振動(dòng)噪聲，提高汽車零部件使用壽命。四、空氣懸架系統(tǒng)特性

汽車行駛時(shí)，路面受到汽車靜載荷的同