空气弹簧利用给橡胶气囊充放气可灵活改变其刚度特性,可以根据要求设计出理想的刚度曲线,且其固有振动频率要比钢板弹簧低得多,且不随汽车承载质量的变化而改变。与钢板弹簧悬架相比,安装有空气悬架的汽车车轮动载荷小,可以获得良好的行驶平顺性、操纵稳定性和行驶安全性,减小了高速行驶车辆对路面的破坏。空气悬架在汽车中的应用越来越广泛。空气弹簧悬架是一种具有广泛应用前景的车辆悬架型式,在高档客车和中、重型载货汽车上得了较好的应用。增加附加气室可进一步降低空气弹簧的刚度,大、中型客、货车空气弹簧新技术趋向于把附加气室建于空气弹簧底座活塞内,这样既方便了安装又节约了制造成本。该技术在国外已有应用,而我国对该技术的研究刚刚起步。 笔者主要目的在于研究带附加气室空气悬架的动态特性,进一步提高汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。本文假设在动载荷和动行程在一定的范围内,以降低车身垂直加速度提高乘坐舒适性为目标,基于流体力学建立带附加气室空气弹簧的非线性动态方程,在此基础上建立单轮带附加气室空气悬架系统的数学模型,并基于MATLAB/Simulink进行仿真试验分析。 试验结果表明:增加附加气室可显著的降低车身垂直振动加速度,提高车辆行驶平顺性:可通过调节充气压力和节流孔开口面积来调整空气弹簧的刚度。在充气压力相同的条件下,车身垂直振动加速度随着节流孔孔径的增大而减小,从而可达到提高车辆行驶平顺性的目的。但当孔径达到一定程度后,再增加孔径效果将不大,同样节流孔孔径小到一定值后,变化也不大,故节流孔孔径应在一定的有效范围内调节。弹簧刚度与充气压力成正比,压力越大刚度则越大,车身垂直振动加速度越大,车辆行驶平顺性则越差;反之,车辆行驶平顺性就越好。 本文还讨论了以PID控制算法对带附加气室空气悬架系统进行控制,调整充气压力和节流孔孔径,以调节弹簧刚度提高汽车行驶平顺性,结果比较理想。 本文对带附加气室空气悬架系统进行了理论上的研究,为今后汽车空气悬架系统的优化设计和控制提供了理论依据。