空气弹簧悬架在承重桥上的布置形式及其性能分析

空气弹簧悬架在承重桥上的布置形式及其性能分析

随着空气弹簧悬架越来越多地在汽车上得到使用，文章介绍了空气弹簧悬架在承重桥上布置的几种具体的结构形式，并对每一种具体结构形式的空气弹簧悬架作了结构和性能分析，可以为不同承重桥选择相应的空气弹簧悬架提供理论参考。

标签：空气弹簧悬架；结构形式；性能分析

前言

空气弹簧悬架诞生于十九世纪中期，从上个世纪中叶开始，它在汽车上得到了广泛的应用。根据统计[1]，在重型载货汽车上空气弹簧悬架的占有率为81%，大约有70%的拖挂车使用了空气弹簧悬架，目前，空气弹簧悬架在国外高速客车和豪华城市客车上的使用率已经接近100%，汽车行驶时，动载荷是静载荷的2～3倍，汽车的吨位越大，对道路的破坏程度也就越严重。所以为汽车，特别是重型汽车的承重桥选择性能优越的悬架系统十分必要[2]。

文章针对在汽车的承重桥上使用空气弹簧悬架，对空气弹簧悬架布置的具体形式进行结构和性能分析，为汽车在承重桥上选择较优的空气弹簧悬架布置形式来获得较优悬架性能提供理论依据。

1 各类空气弹簧悬架的结构特点和性能分析

1.1 单纵弹性导向臂结构式

空气弹簧悬架的单纵弹性导向臂结构式布置形式实际上就是将单纵刚性导向臂结构式的刚性导向臂换成弹性导向臂来减小C的值。弹性导向臂一般是使用单片或者是少片钢板弹簧。它的特点与单纵刚性导向臂结构式空气弹簧悬架相比，结构较紧凑，但是由单片或者是少片钢板弹簧组成的弹性导向臂的承载能力较低，与单纵刚性导向臂结构式空气弹簧悬架相比，它只能适用在轴荷较小的情况之下。

1.2 刚性A字型导向臂结构式

当空气弹簧数量一定时，空气弹簧悬架的承载能力由空气弹簧的承载能力决定。对于空气弹簧来说，空气弹簧最大工作外径越大，它的承载能力也就越大。对于单纵刚性导向臂结构式布置的空气弹簧悬架来说，由于空气弹簧布置在车轮的内侧，使空气弹簧最大工作外径受到限制，也就是限制了单纵刚性导向臂结构式布置的空气弹簧悬架的承载能力。

为了提高单纵刚性导向臂结构式的空气弹簧悬架的承载能力，刚性A字型导向臂结构式空气弹簧悬架将两侧的单纵刚性导向臂结构和并成为一个刚性A

字型导向臂结构，并将空气弹簧安装基座向后延伸，使得空气弹簧最大工作外径摆脱车轮位置的限制。

从刚性A字型导向臂结构式空气弹簧悬架的结构分析，它不仅带有单纵刚性导向臂结构式的空气弹簧悬架特点，它还在极大的程度上提高了整个悬架系统的承载能力；由于空气弹簧的安装中心距增大，使得汽车的侧向刚度增加，从而提高了汽车的侧向稳定性。

此外，与单纵刚性导向臂结构式的空气弹簧悬架相比，由于刚性A字型导向臂结构式空气弹簧悬架的D值有较大增加，也就意味着它的A值要有更大的增加，这就使得刚性A字型导向臂尺寸有有较大增加。因此它适用于载重较大的货车和客车。

1.3 四连杆刚性导向臂结构式

空气弹簧悬架的四连杆刚性导向臂结构布置形式就是将四支空气弹簧对称安装在承重桥的两侧。

车轴和车架之间的载荷由四支对称安装空气弹簧和四只减震器来承受，从理论上来说[3]，可以在垂直方向上获得较好的悬架减振模型。但是，从结构上来说，两侧的空气弹簧则需要分别用高度控制阀来控制；作为空气弹簧安装基础的两直臂梁会增大悬架系统非簧载质量，而非簧载质量的增大会对悬架的减振效果产生负面的影响；从此种结构式空气弹簧悬架可以看出，汽车所要在纵向和侧向承受的载荷必须通过安装另外的结构部件来承受。安装了横向推力杆结构来承受由汽车制动等产生的纵向力，以及在车桥上方安装V形推力杆结构来承受部分由汽车制动等产生的纵向力和由侧向风等产生的侧向力。在这里V形推力杆结构也必须具备单纵刚性导向臂结构式空气弹簧悬架中纵向刚性导向臂的功能，因此，对V形推力杆结构在纵向的尺寸要求也和对纵向刚性导向臂要求一样。

因此，这种结构比较复杂的空气弹簧悬架的适用范围就受到了限制，一般来说，它适用在悬架安装空间较大，且使用条件（载重）变化不大的条件下，即一般使用在中型客车上。

1.4 弯臂支撑梁结构式

为了提高四连杆刚性导向臂结构式的空气弹簧悬架的承载能力，弯臂支撑梁结构式的空气弹簧悬架将作为空气弹簧安装基础的两直臂梁改造成两弯臂支撑梁，并将空气弹簧安装基座向车轮的两侧延伸，使得空气弹簧最大工作外径摆脱车轮位置的限制。弯臂支撑梁结构式的空气弹簧悬架的结构俯视图如图1所示。

图1

从弯臂支撑梁结构式的空气弹簧悬架的结构分析，它具有四连杆刚性导向臂结构式的空气弹簧悬架特点，它还在极大的程度上提高了整个悬架系统的承载能

力；由于空气弹簧的安装中心距增大，使得汽车的侧向刚度增加，从而提高了汽车的侧向稳定性。另外，与四连杆刚性导向臂结构式的空气弹簧悬架相比，它还具有结构布置更加自由的优点。它适用于载重较大的货车和客车。

1.5 串联单纵刚性导向臂结构式

适用于双承重桥或三承重桥的空气弹簧悬架的结构形式比较少，目前国内外只有串联单纵刚性导向臂结构式这一种布置形式。

双承重桥或三承重桥串联单纵刚性导向臂结构式的空气弹簧悬架串联实际上它们是由二组或三组单纵刚性导向臂结构式空气弹簧悬架串联而成。因此该类空气弹簧悬架具有单纵刚性导向臂结构式空气弹簧悬架的优点。但是承重桥之间纵向刚性导向臂的长度要受到承重桥之间距离的约束，因此，对于承重桥都是驱动桥的汽车，串联单纵刚性导向臂结构式的空气弹簧悬架的后纵向刚性导向臂要比前纵向刚性导向臂要设计的短一些，在它与车架的连接销轴处必须设置增加优质橡胶衬垫来抵消后纵向刚性导向臂长度的不足。

因此，串联单纵刚性导向臂结构式的空气弹簧弹簧适合在各种使用条件下的各类重型汽车上使用。

2 结束语

随着我国汽车工业的发展，空气弹簧悬架将越来越多地在汽车上得到使用。文章通过对空气弹簧悬架在汽车承重桥上的结构形式及其性能进行分析，为不同用途汽车承重桥选择性能优越的空气弹簧悬架提供理论基础。

参考文献

[1]Bill V. Liking Riding on Air-Firesone Industrial Moves to Air Ride to Lihgt Tru cks[J].World’s AWS，1999.

[2]余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社，1993.

[3]张准.振动分析[M].南京：东南大学出版社，1991.