空气悬架技术课件

1、空空气悬气悬架技架技术术长汽高专Table of Contents 概述概述1 空气悬架发展概述空气悬架发展概述2 空气悬架结构及工作原理空气悬架结构及工作原理3 空气悬架系统特性空气悬架系统特性4长汽高专一、概述一、概述汽车的操控性与舒适性是衡量汽车性能的两个标准，而两者却始终保持汽车的操控性与舒适性是衡量汽车性能的两个标准，而两者却始终保持对立，很难兼顾。柔软的悬对立，很难兼顾。柔软的悬 架能够增强乘坐舒适性，但操控性就要大架能够增强乘坐舒适性，但操控性就要大打折扣；较硬的悬架使车辆操控性能提高，却会导致乘坐舒适性的下打折扣；较硬的悬架使车辆操控性能提高，却会导致乘坐舒适性的下降。如果能够

2、人为改变悬架的阻尼，让驾驶者可以根据降。如果能够人为改变悬架的阻尼，让驾驶者可以根据 自己的喜好设自己的喜好设定悬架的特性，或者让汽车自动改变悬架阻尼使汽车在不同的路面自定悬架的特性，或者让汽车自动改变悬架阻尼使汽车在不同的路面自动实现最佳的舒适性，这对驾驶者来说无疑是个不小的诱惑。动实现最佳的舒适性，这对驾驶者来说无疑是个不小的诱惑。 悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲

3、击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。地行驶。长汽高专一、概述一、概述汽车的主动悬架系统是在普通悬架系统中附加一个可以控制汽车的主动悬架系统是在普通悬架系统中附加一个可以控制阻尼作用力的装置，由执行机构、测量阻尼作用力的装置，由执行机构、测量 系统、反馈控制系系统、反馈控制系统和能源系统四部分组成。主动悬架能够根据汽车的运动统和能源系统四部分组成。主动悬架能够根据汽车的运动状态和路面状况，适时地调节悬架的刚度和阻尼，使悬架状态和路面状况，适时地调节悬架的刚度和阻尼，使悬架系统处于最佳减振状态，使车辆系统处于最佳减振状态，

4、使车辆 在各种路面状况下都会有在各种路面状况下都会有良好的舒适性。主动悬架的关键部位是其执行机构，也就良好的舒适性。主动悬架的关键部位是其执行机构，也就是可以调节的悬架阻尼系统，在早期研究阶段，主动悬架是可以调节的悬架阻尼系统，在早期研究阶段，主动悬架的执行机构有空气弹簧和的执行机构有空气弹簧和 液压控制等多种形式，但是由于液压控制等多种形式，但是由于压缩空气的优异性能，控制压缩空气阻尼的主动悬架技术压缩空气的优异性能，控制压缩空气阻尼的主动悬架技术日趋成熟。日趋成熟。 长汽高专一、概述一、概述奔驰早在奔驰早在1998年就已经开始采用主动式空气悬架系统。年就已经开始采用主动式空气悬架系统。20

5、02年，奔驰年，奔驰公司研发出了双重控制空气悬架系统（公司研发出了双重控制空气悬架系统（Airmatic DC System）。）。Airmatic悬架系统不仅在电子控制方面有了更为明显的进步，更是悬架系统不仅在电子控制方面有了更为明显的进步，更是把主动控制空气悬架系统和自适应阻尼悬架系统（把主动控制空气悬架系统和自适应阻尼悬架系统（ADS）整合到一）整合到一 起，实现了双重控制（起，实现了双重控制（Dual Control）。）。长汽高专一、概述一、概述途锐含有主动空气悬挂系统途锐含有主动空气悬挂系统途锐的主动空气悬挂系统途锐的主动空气悬挂系统长汽高专二、空气悬架发展概述二、空气悬架发展概述

6、空气悬架由空气弹簧、导向传力机构、减振阻尼装置、横向空气悬架由空气弹簧、导向传力机构、减振阻尼装置、横向稳定器、高度阀、压气机、储能器及管路等组成。稳定器、高度阀、压气机、储能器及管路等组成。发展历程发展历程空气弹簧诞生于空气弹簧诞生于19世纪中期，早期用于机械设备的隔振。世纪中期，早期用于机械设备的隔振。1947年美国首先在普尔曼车上使用空气弹簧，到年美国首先在普尔曼车上使用空气弹簧，到1964年，德国生年，德国生产的产的55种大中型客车，有种大中型客车，有38种使用了空气弹簧。种使用了空气弹簧。目前，空气悬架在欧美等发达国家的高速客车和豪华城市客车上的使目前，空气悬架在欧美等发达国家的高速

7、客车和豪华城市客车上的使用率已达到用率已达到100，在中、重型货车以及挂车上也超过，在中、重型货车以及挂车上也超过80，如美，如美国的国的Ford，德国的，德国的MAN等。等。长汽高专二、空气悬架发展概述二、空气悬架发展概述有些高级轿车上也选装了空气悬架，如美国的林肯，德国有些高级轿车上也选装了空气悬架，如美国的林肯，德国的的Benz600等。等。在一些特种车辆在一些特种车辆(如对防振性要求高的仪表车、救护车及如对防振性要求高的仪表车、救护车及要求带高度调节的集装箱运输车要求带高度调节的集装箱运输车)上，空气悬架应用的更上，空气悬架应用的更为广泛。为广泛。长汽高专二、空气悬架发展概述二、空气悬

8、架发展概述国外对空气悬架的主要研究国外对空气悬架的主要研究空气弹簧垂直动态特性研究；空气弹簧垂直动态特性研究；空气弹簧侧向特性试验；空气弹簧侧向特性试验；研究振动频率和弹簧反应之间的关系，分析管道和气室对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；弹簧特性变化的影响；空气悬架对传动系统振动的影响；空气悬架对传动系统振动的影响；空气悬架的路面附着性和行驶平顺性；空气悬架的路面附着性和行驶平顺性；1. 采用有限元法优化空气弹簧结构。采用有限元法优化空气弹簧结构。长汽高专二、空气悬架发展概述二、空气悬架发展概述国内空气悬架的发展历程国内空气悬架的发展历程1957年，长春汽车

9、研究所与化工部橡胶研究所合作制造出了第一辆年，长春汽车研究所与化工部橡胶研究所合作制造出了第一辆空气悬架的载重汽车，相继又设计了公共汽车、火车列车等车辆的空空气悬架的载重汽车，相继又设计了公共汽车、火车列车等车辆的空气悬架；气悬架；1958年开发了第一只高度控制阀；次年设计出了高级轿车用的高度年开发了第一只高度控制阀；次年设计出了高级轿车用的高度控制阀；五十年代我国共设计出了十余种空气弹簧气囊和三种高度控控制阀；五十年代我国共设计出了十余种空气弹簧气囊和三种高度控制阀。但这阶段对高度控制阀的可靠性和整个系统的密封性问题、悬制阀。但这阶段对高度控制阀的可靠性和整个系统的密封性问题、悬架的稳定性问

10、题、空气弹簧的特性理论问题等没有解决。架的稳定性问题、空气弹簧的特性理论问题等没有解决。80年代初，长春汽研所再次进行了空气悬架的研究，并为武汉客车年代初，长春汽研所再次进行了空气悬架的研究，并为武汉客车厂等厂家设计了空气悬架，当时的汽车自振频率可降低到厂等厂家设计了空气悬架，当时的汽车自振频率可降低到1.1-1.2Hz，平均车速提高的，平均车速提高的17%；此后相继开发了一系列客车用空气；此后相继开发了一系列客车用空气悬架。悬架。这个时期空气悬架存在的主要问题是橡胶气囊的寿命偏低，高度阀的这个时期空气悬架存在的主要问题是橡胶气囊的寿命偏低，高度阀的泄漏问题也没有解决。泄漏问题也没有解决。长汽

11、高专二、空气悬架发展概述二、空气悬架发展概述虽然我国对空气悬架进行过一定研究，但对空气悬架特性问题还没很好虽然我国对空气悬架进行过一定研究，但对空气悬架特性问题还没很好地解决。地解决。由于国外对空气悬架特性研究结果表明，安装有空气悬架的汽车能提高由于国外对空气悬架特性研究结果表明，安装有空气悬架的汽车能提高汽车的整体性能。进入汽车的整体性能。进入90年代，国内客车厂纷纷从国外购置空气悬架年代，国内客车厂纷纷从国外购置空气悬架及空气悬架底盘装车使用，如金龙、宇通、东风杭汽、安凯、西沃、及空气悬架底盘装车使用，如金龙、宇通、东风杭汽、安凯、西沃、桂林大宇等客车厂。桂林大宇等客车厂。为了满足空气悬架

12、维修配件的需要以及降低成本的需要，近年来国内已为了满足空气悬架维修配件的需要以及降低成本的需要，近年来国内已有一些企业正在生产空气悬架零部件，如贵州前进橡胶有限公司、浙有一些企业正在生产空气悬架零部件，如贵州前进橡胶有限公司、浙江瑞安市东欧汽车零件厂等厂家。江瑞安市东欧汽车零件厂等厂家。同时，国内也有一些公司在中国代理国外空气悬架产品，如美国同时，国内也有一些公司在中国代理国外空气悬架产品，如美国Neway悬架、悬架、REYCO悬架、德国悬架、德国SAF拖挂车悬架等产品。拖挂车悬架等产品。为了提高对空气悬架的自主开发能力，国内各大汽车厂、研究所、大专为了提高对空气悬架的自主开发能力，国内各大汽

13、车厂、研究所、大专院校也对空气悬架进行过开发设计和理论研究。院校也对空气悬架进行过开发设计和理论研究。长汽高专三、空气悬架结构及工作原理三、空气悬架结构及工作原理空气悬架工作原理就是用空气压缩机形成压缩空气，并将压空气悬架工作原理就是用空气压缩机形成压缩空气，并将压缩空气送到弹簧和减振器的空气室中，以此来改变车辆的缩空气送到弹簧和减振器的空气室中，以此来改变车辆的高度。在前轮和后轮的附近设有车高传感器，按车高传感高度。在前轮和后轮的附近设有车高传感器，按车高传感器的输出信号，微机判断出车身高度的变化，再控制压缩器的输出信号，微机判断出车身高度的变化，再控制压缩机和排气阀，使弹簧压缩或伸长，从而

14、起到减振的效果。机和排气阀，使弹簧压缩或伸长，从而起到减振的效果。空气悬架给予了汽车更多的灵性。当你在高速行驶时悬架可空气悬架给予了汽车更多的灵性。当你在高速行驶时悬架可以变硬来提高车身的稳定性；而长时间在低速不平的路面以变硬来提高车身的稳定性；而长时间在低速不平的路面行驶时，控制单元会使悬架变软来提高车子的舒适性。行驶时，控制单元会使悬架变软来提高车子的舒适性。长汽高专三、空气悬架结构及工作原理三、空气悬架结构及工作原理一般说来空气悬架控制的内容包括车身高度、减振器衰减力、一般说来空气悬架控制的内容包括车身高度、减振器衰减力、弹簧弹性系数等三项：弹簧弹性系数等三项： 车高的控制：分标准、升高

15、和只升高后轮三种；车高的控制：分标准、升高和只升高后轮三种； 减振器的衰减力控制分低、中、高三挡；减振器的衰减力控制分低、中、高三挡； 空气弹簧的弹性系数分软、硬两挡。空气弹簧的弹性系数分软、硬两挡。 1. 空气悬架较以往的普通悬架有着不可替代的优势，因此随空气悬架较以往的普通悬架有着不可替代的优势，因此随着这种技术的普及与改进，必然会在以后的汽车工业中得着这种技术的普及与改进，必然会在以后的汽车工业中得到更广泛的应用。到更广泛的应用。长汽高专三、空气悬架结构及工作原理三、空气悬架结构及工作原理空气悬架由空气弹簧、导向传力机构、减振阻尼装置、横向稳定器、高空气悬架由空气弹簧、导向传力机构、减振

16、阻尼装置、横向稳定器、高度阀、压气机、储能器及管路等组成。度阀、压气机、储能器及管路等组成。横向推力杆横向推力杆导导 向向 臂臂减减 振振 器器空空 气气 弹弹 簧簧横向稳定杆横向稳定杆高度控制阀高度控制阀长汽高专1、空气弹簧、空气弹簧长汽高专1、空气弹簧、空气弹簧空气弹簧是橡胶空气弹簧是橡胶/帘布结构的气囊，以空气为介质，利用空气具有压缩弹帘布结构的气囊，以空气为介质，利用空气具有压缩弹性的性质制作的弹簧，其刚度呈非线性变化，通常是当载荷加大时刚性的性质制作的弹簧，其刚度呈非线性变化，通常是当载荷加大时刚度也增大。度也增大。空气弹簧单位质量的储能量与缸体的工作压力和气体在标准状态下的密空气弹

17、簧单位质量的储能量与缸体的工作压力和气体在标准状态下的密度有关。在度有关。在6.0MPa工作压力下的氮气，其质量能可达到工作压力下的氮气，其质量能可达到3.3*105Nm/kg；而钢板弹簧、螺旋弹簧、橡胶弹簧的质量能分别；而钢板弹簧、螺旋弹簧、橡胶弹簧的质量能分别为为76115Nm/kg、178280Nm/kg、5081016Nm/kg。空气弹簧的空气介质内摩擦极小，工作时几乎没有噪声，对于高频振空气弹簧的空气介质内摩擦极小，工作时几乎没有噪声，对于高频振动的吸收和隔音性能极好。动的吸收和隔音性能极好。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（挠根据橡胶气囊工作时的变形方式，空

18、气弹簧可分为囊式空气弹簧（挠曲）、模式空气弹簧（卷曲）和混合式空气弹簧。曲）、模式空气弹簧（卷曲）和混合式空气弹簧。长汽高专1、空气弹簧、空气弹簧空气弹簧的特点：空气弹簧的特点：1、具有非线性特性；、具有非线性特性；2、质量轻、内摩擦极小，对、质量轻、内摩擦极小，对高频振动有很好的隔振、消声高频振动有很好的隔振、消声的能力；的能力；3、刚度和承载能力可以调整；、刚度和承载能力可以调整；4、空气弹簧制造工艺复杂，、空气弹簧制造工艺复杂，费用高。费用高。长汽高专1、空气弹簧、空气弹簧空气弹簧与钢板弹簧平顺性对比空气弹簧与钢板弹簧平顺性对比 长汽高专2、导向臂、导向臂 汽车空气悬架导向机构汽车空气悬

19、架导向机构的主要作用是：的主要作用是：(1)、在车架、在车架(或承载式车或承载式车身身)与车桥与车桥(或车轮或车轮)之间传之间传递力和力矩递力和力矩 ；(2)、使车桥、使车桥(或车轮或车轮)按按一定轨迹相对车身或车架一定轨迹相对车身或车架跳动。导向机构的这一作跳动。导向机构的这一作用非常重要。用非常重要。长汽高专3、横向推力杆、横向推力杆 横向推力杆是悬架导向机横向推力杆是悬架导向机构的重要部件，主要作用为：构的重要部件，主要作用为：（1）传递侧向力；）传递侧向力；（2）确定悬架侧倾力矩中心。）确定悬架侧倾力矩中心。长汽高专4、减震器、减震器 由路面激励引起的汽车由路面激励引起的汽车垂直、俯仰

20、以及侧倾等运垂直、俯仰以及侧倾等运动都会影响汽车的乘坐舒动都会影响汽车的乘坐舒适性行驶平顺性。悬架适性行驶平顺性。悬架减振器的一个重要作用是减振器的一个重要作用是衰减因冲击引起的车身的衰减因冲击引起的车身的自由振动，并抑制在共振自由振动，并抑制在共振频率附近车身强迫振动的频率附近车身强迫振动的幅值、提高乘坐舒适性。幅值、提高乘坐舒适性。长汽高专5、高度控制阀、高度控制阀 空气弹簧的变刚度空气弹簧的变刚度特性是由控制管路系统特性是由控制管路系统来保证的。管路中的高来保证的。管路中的高度阀根据行驶状况不断度阀根据行驶状况不断地调节空气弹簧内部气地调节空气弹簧内部气压，以保证悬架具有适压，以保证悬架

21、具有适合的刚度，从而使车身合的刚度，从而使车身振动偏频在一个很小的振动偏频在一个很小的范围内波动。范围内波动。长汽高专5.高度阀工作原理高度阀工作原理车架高度控制机构包括一个高度传感器、控制机构和执行机车架高度控制机构包括一个高度传感器、控制机构和执行机构，其功能为：构，其功能为：随车载变化保持合理的悬架行程；随车载变化保持合理的悬架行程；高速时降低车身，保持汽车稳定性，较少空气阻力；高速时降低车身，保持汽车稳定性，较少空气阻力；1. 在起伏不平的路面情况下，提高车身以提高汽车通过性。在起伏不平的路面情况下，提高车身以提高汽车通过性。长汽高专6、横向稳定杆、横向稳定杆 为降低汽车的固有振动频率

22、，为降低汽车的固有振动频率，改善行驶平顺性，现代汽车悬改善行驶平顺性，现代汽车悬架的垂直刚度值设计得较低，架的垂直刚度值设计得较低，这就使汽车的侧倾角刚度值也这就使汽车的侧倾角刚度值也较低，结果，当汽车在转弯时较低，结果，当汽车在转弯时产生很大的车身侧倾角，影响产生很大的车身侧倾角，影响行驶稳定性，为克服这一缺点，行驶稳定性，为克服这一缺点，常在悬架中采用横向稳定杆来常在悬架中采用横向稳定杆来提高悬架的侧倾角刚度，或者提高悬架的侧倾角刚度，或者调整前、后悬架侧倾角刚度的调整前、后悬架侧倾角刚度的比值，以保证汽车具有良好的比值，以保证汽车具有良好的行驶稳定性。行驶稳定性。长汽高专四、空气悬架系统特性四、空气悬架系统特性 (1)、空气悬架为刚度可变、空气悬架为刚度可变的非线性悬架。可提供良好的非线性悬架。可提供良好的行驶平顺性。的行驶平顺性。 (2)、空气悬架质量轻，弹、空气悬架质量轻，弹簧刚度低，高速行驶时，轮簧刚度低，高速行驶时，轮胎与地面的附着能力强，制胎与地面的附着能力强，制动距离短