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[摘 要]随着公共交通事业的不断发展，人们对于乘坐的交通工具的舒适性有了更高的要求，特别是随着近年来我国公路等级的逐渐提升，人们对于汽车的减震系统予以了更多的关注。由于空气悬挂的系统自身频率较低，并且具有良好的减震性，因此近年来越来越多的车辆选择使用空气悬挂。笔者在此先对空气悬挂的原理进行分析，在此基础上对其特点进行重点描述，最后再对其应用及未来发展趋势进行简要描述，希望可以对我国汽车行业的发展添加新的动力。
[关键词]空气悬挂；原理；特点；应用；发展趋势
中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0223-01
前言
空气悬挂技术的核心是利用内置的橡胶气囊来压缩空气，来实现减少隔震目的的技术。作为一种可以大幅度改善车辆舒适度的系统，现阶段其已经受到了车辆设计人员的广泛重视。笔者在此对其主要原理、特点、应用以及发展趋势进行描述。
一、空气悬挂系统的原理
空气悬挂系统包括两部分，一部分是控制系统，另一部分是结构件，其中气路和控制系统包括：密封件、高度控制阀组件、限压阀、空气滤清器、空气压缩机、管路、安全阀、干燥器以及储气筒等部件；另一部分的结构件包括：各种安装支架、导向机构、空气弹簧、横向限定杆以及减震器等部件。下面我们对空气弹簧、高度控制阀组件以及导向机构分别进行分析。
1.空气弹簧
空气弹簧由橡胶限位块、活塞座、盖板以及气囊组成，其工作介质是内部的压缩空气，正常工作压力为0.5MPa，当外部荷载增加时，气囊就会被压缩，沿活塞座轮廓面向下挠曲变形。
2.高度控制阀组件
装配在车桥与车架之间的高度控制阀是用来控制空气弹簧内气体压力的执行机构，当外部荷载增加时，空气弹簧就会被压缩，使得车架与车桥的间隙缩小，控制臂会开始向上转动，打开空气弹簧与储气筒之间的气路通道，压缩空气被加入到空气弹簧中，使其不断伸张弹簧，直到控制臂恢复到初始位置并带动高度控制阀关闭。而外部荷载减小时，整个过程的状态与上述完全相反，无论是注入还是释放空气都是为了控制车身的平稳。
3.导向机构
在汽车悬挂中的侧向力和纵向力无法通过空气弹簧来传递，因此在悬挂中必须设计导向机构。现阶段的导向机构种类比较多，比如：刚性纵向推力杆加横向推力杆的组合方式比较适用于后悬挂；而柔性纵向推力杆，加横向推力杆的组合则比较适用于前悬挂；由于车桥与纵向推力杆之间为柔性连接，所以也可使用V 形推力杆代替上置横向推力杆结构。
二、空气悬挂系统的应用
下面我们以迈巴赫为例，结合实例说明空气悬挂的原理：
迈巴赫汽车在高速过弯的时候，空气悬挂系统中皮腔部分的气体会被锁定，减少空气流量，提高弹簧硬度以达到控制车身起伏并提高稳定性的目的。汽车在普通平坦的路面行驶时，空气悬挂中的空气在自由流动，一旦皮腔受压，就会增大空气流量，从而最大限度的保证乘坐着的舒适性。现阶段，科研人员已经将底盘升降技术融入到了空气悬挂系统中，通过降低车身高度的方式，来降低汽车高速行驶时的油耗并提高稳定性；通过升高底盘高度的方式，保证车辆在经过颠簸路面时，不碰伤车辆底盘，增强其通过性；甚至还可以保证汽车车身无论在满载还是空载情况下的水平高度不变。除了保持车身高度外，现阶段的高档车辆还可以通过车内的控制按钮，改变空气悬挂的状态，使其保持在不同的减震模式下，例如：运动、舒适以及自动等，根据不同的状态，选择不同的减震器，满足不同的需求。
三、空气悬挂系统的特点
1.使用寿命长
通过测试，传统的钢板式金属悬挂的疲劳寿命只有50万次，而空气悬挂的疲劳寿命至少可达500万次。
2.调整刚度
由于车辆的载荷是可以改变的，因此为了保证不同载荷下车辆的减震性能，可以考虑使用空气悬挂改变刚度的特性，因此使用空气悬挂的车辆会由于荷载的变化而导致自振频率的不断变化。此外，也可以考虑增加辅助空气室的方式来增加空气悬挂的容积，通过降低刚度的方式来实现降噪减震的目的。
3.提高承载能力
车辆的荷载不断发生变化，因此空气悬挂通过充放气功能可以获得不同的承载能力，以获得较好的使用性能。此外也可以通过空气悬挂改变其车身高度，来获得更好地通过性。
4.非线性弹性特征
由于空气悬挂系统的非线性弹性特征，可以通过对车辆空气悬挂装置的合理设置，在正常行驶的工况下，悬挂柔软，保证其在转弯、制动等工况刚度增大，限制车身的震动，减小车身的位移。普通的金属悬挂由于其线性特性曲線，对于车辆的限位、隔振等性能带来很多的不利因素。
5.制造成本高
由于空气悬挂系统包含大量的精密设备，制造工艺非常复杂，并且需要密封仔细，因此其成本远远高于普通金属悬挂。
四、空气悬挂的未来发展趋势
作为现阶段重型载货车以及高档汽车上应用非常普遍的悬挂系统，空气悬挂是汽车悬挂系统未来发展的主要方向。现阶段西方发达国家生产100%的客车、拖车以及90%左右的重型载重车都采用了空气悬挂系统，不仅可以提高舒适性和稳定性还能够大幅度降低噪音。我国从上个世纪60年代就已经开始着手空气悬挂的设计工作，但是由于当时的制造水平不理想，产品也未能获得预期的效果，直到上个世纪九十年代，国外空气悬挂厂家逐步进入国内，凭借其技术以及资金优势获得了绝大多数的市场份额，为国内厂家提供技术成熟、质量稳定的空气悬挂。随着我国公路交通事业的不断进步，人们的消费水平逐渐提高，人们的汽车消费观念也不断提高，空气悬挂系统也得到了更多的认知。从客车的角度来说，现阶段国内采用空气悬挂系统的客车数量已经超过两万辆，如：金龙、现代、大宇以及安凯等客车公司就是首批采用空气悬挂系统的客车企业。由于我国汽车产量的不断增多，空气悬挂的需求日益增加，继而导致空气悬挂的制造成本逐年下降，成本的降低也促进了空气悬挂的使用。现阶段的空气悬挂系统逐渐向高应力化、轻量化方向发展，很多的气动装置也已经取代了弹簧应用在了空气悬挂中，进一步的减轻了系统的重量，提高了减震等的效果。因此，我们应对空气悬挂予以足够的重视，加大投入力度，以满足市场需求。空气悬挂有导向柱、锻件、推力杆以及铸铁等多种结构件拼焊而成。载货车辆使用空气悬挂就可以很少或者不再需要使用弹簧扁钢，这就在一定程度上减少了车身的自重，提高了稳定性。近几年，我国的汽车生产总量逐年上升，这对于空气悬挂系统的发展来说是一个非常难得的机遇，保守估计，由于汽车产量增长而导致的弹簧钢需求量的增长部分会由空气悬挂系统占据。现阶段，空气悬挂系统在轿车上应用的比较少，只有少数的高档车才会安装，例如：切诺基、普拉多等等，对于一辆轿车来说采用普通的螺旋弹簧的悬挂系统为500元左右，而采用空气悬挂系统不包括电子控制系统改造部分，还至少需要上万元，因此说成本因素是阻碍空气悬挂系统发展的根本性因素。
五、结论
总之，随着公路交通事业以及汽车行业的蓬勃发展，空气悬挂也受到了越来越多的重视，特别是人们对于车辆安全性、平顺性以及稳定性有了更高要求的今天，其势必得到更广泛的应用。因此，本文笔者根据个人多年来从业的经验，并结合当前空气悬挂技术的现状先对其原理以及特点进行分析，继而对其应用以及未来发展趋势进行探讨，希望能够使得大家充分认识其重要性，以便于推动空气悬挂系统的技术进步，继而为我国的汽车工业的腾飞做出新的努力。
参考文献
[1] 陆昊.浅谈空气弹簧悬挂的未来发展趋势[J]. 机械研究与应用，2009，11.
[2] 王刚.论客车空气悬挂系统的研究现状[J].农机化研究，2011，6.
[3] 杨忠.刍议汽车空气悬挂系统的应用[J].商用汽车，2013，12.
[关键词]空气悬挂；原理；特点；应用；发展趋势
中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0223-01
前言
空气悬挂技术的核心是利用内置的橡胶气囊来压缩空气，来实现减少隔震目的的技术。作为一种可以大幅度改善车辆舒适度的系统，现阶段其已经受到了车辆设计人员的广泛重视。笔者在此对其主要原理、特点、应用以及发展趋势进行描述。
一、空气悬挂系统的原理
空气悬挂系统包括两部分，一部分是控制系统，另一部分是结构件，其中气路和控制系统包括：密封件、高度控制阀组件、限压阀、空气滤清器、空气压缩机、管路、安全阀、干燥器以及储气筒等部件；另一部分的结构件包括：各种安装支架、导向机构、空气弹簧、横向限定杆以及减震器等部件。下面我们对空气弹簧、高度控制阀组件以及导向机构分别进行分析。
1.空气弹簧
空气弹簧由橡胶限位块、活塞座、盖板以及气囊组成，其工作介质是内部的压缩空气，正常工作压力为0.5MPa，当外部荷载增加时，气囊就会被压缩，沿活塞座轮廓面向下挠曲变形。
2.高度控制阀组件
装配在车桥与车架之间的高度控制阀是用来控制空气弹簧内气体压力的执行机构，当外部荷载增加时，空气弹簧就会被压缩，使得车架与车桥的间隙缩小，控制臂会开始向上转动，打开空气弹簧与储气筒之间的气路通道，压缩空气被加入到空气弹簧中，使其不断伸张弹簧，直到控制臂恢复到初始位置并带动高度控制阀关闭。而外部荷载减小时，整个过程的状态与上述完全相反，无论是注入还是释放空气都是为了控制车身的平稳。
3.导向机构
在汽车悬挂中的侧向力和纵向力无法通过空气弹簧来传递，因此在悬挂中必须设计导向机构。现阶段的导向机构种类比较多，比如：刚性纵向推力杆加横向推力杆的组合方式比较适用于后悬挂；而柔性纵向推力杆，加横向推力杆的组合则比较适用于前悬挂；由于车桥与纵向推力杆之间为柔性连接，所以也可使用V 形推力杆代替上置横向推力杆结构。
二、空气悬挂系统的应用
下面我们以迈巴赫为例，结合实例说明空气悬挂的原理：
迈巴赫汽车在高速过弯的时候，空气悬挂系统中皮腔部分的气体会被锁定，减少空气流量，提高弹簧硬度以达到控制车身起伏并提高稳定性的目的。汽车在普通平坦的路面行驶时，空气悬挂中的空气在自由流动，一旦皮腔受压，就会增大空气流量，从而最大限度的保证乘坐着的舒适性。现阶段，科研人员已经将底盘升降技术融入到了空气悬挂系统中，通过降低车身高度的方式，来降低汽车高速行驶时的油耗并提高稳定性；通过升高底盘高度的方式，保证车辆在经过颠簸路面时，不碰伤车辆底盘，增强其通过性；甚至还可以保证汽车车身无论在满载还是空载情况下的水平高度不变。除了保持车身高度外，现阶段的高档车辆还可以通过车内的控制按钮，改变空气悬挂的状态，使其保持在不同的减震模式下，例如：运动、舒适以及自动等，根据不同的状态，选择不同的减震器，满足不同的需求。
三、空气悬挂系统的特点
1.使用寿命长
通过测试，传统的钢板式金属悬挂的疲劳寿命只有50万次，而空气悬挂的疲劳寿命至少可达500万次。
2.调整刚度
由于车辆的载荷是可以改变的，因此为了保证不同载荷下车辆的减震性能，可以考虑使用空气悬挂改变刚度的特性，因此使用空气悬挂的车辆会由于荷载的变化而导致自振频率的不断变化。此外，也可以考虑增加辅助空气室的方式来增加空气悬挂的容积，通过降低刚度的方式来实现降噪减震的目的。
3.提高承载能力
车辆的荷载不断发生变化，因此空气悬挂通过充放气功能可以获得不同的承载能力，以获得较好的使用性能。此外也可以通过空气悬挂改变其车身高度，来获得更好地通过性。
4.非线性弹性特征
由于空气悬挂系统的非线性弹性特征，可以通过对车辆空气悬挂装置的合理设置，在正常行驶的工况下，悬挂柔软，保证其在转弯、制动等工况刚度增大，限制车身的震动，减小车身的位移。普通的金属悬挂由于其线性特性曲線，对于车辆的限位、隔振等性能带来很多的不利因素。
5.制造成本高
由于空气悬挂系统包含大量的精密设备，制造工艺非常复杂，并且需要密封仔细，因此其成本远远高于普通金属悬挂。
四、空气悬挂的未来发展趋势
作为现阶段重型载货车以及高档汽车上应用非常普遍的悬挂系统，空气悬挂是汽车悬挂系统未来发展的主要方向。现阶段西方发达国家生产100%的客车、拖车以及90%左右的重型载重车都采用了空气悬挂系统，不仅可以提高舒适性和稳定性还能够大幅度降低噪音。我国从上个世纪60年代就已经开始着手空气悬挂的设计工作，但是由于当时的制造水平不理想，产品也未能获得预期的效果，直到上个世纪九十年代，国外空气悬挂厂家逐步进入国内，凭借其技术以及资金优势获得了绝大多数的市场份额，为国内厂家提供技术成熟、质量稳定的空气悬挂。随着我国公路交通事业的不断进步，人们的消费水平逐渐提高，人们的汽车消费观念也不断提高，空气悬挂系统也得到了更多的认知。从客车的角度来说，现阶段国内采用空气悬挂系统的客车数量已经超过两万辆，如：金龙、现代、大宇以及安凯等客车公司就是首批采用空气悬挂系统的客车企业。由于我国汽车产量的不断增多，空气悬挂的需求日益增加，继而导致空气悬挂的制造成本逐年下降，成本的降低也促进了空气悬挂的使用。现阶段的空气悬挂系统逐渐向高应力化、轻量化方向发展，很多的气动装置也已经取代了弹簧应用在了空气悬挂中，进一步的减轻了系统的重量，提高了减震等的效果。因此，我们应对空气悬挂予以足够的重视，加大投入力度，以满足市场需求。空气悬挂有导向柱、锻件、推力杆以及铸铁等多种结构件拼焊而成。载货车辆使用空气悬挂就可以很少或者不再需要使用弹簧扁钢，这就在一定程度上减少了车身的自重，提高了稳定性。近几年，我国的汽车生产总量逐年上升，这对于空气悬挂系统的发展来说是一个非常难得的机遇，保守估计，由于汽车产量增长而导致的弹簧钢需求量的增长部分会由空气悬挂系统占据。现阶段，空气悬挂系统在轿车上应用的比较少，只有少数的高档车才会安装，例如：切诺基、普拉多等等，对于一辆轿车来说采用普通的螺旋弹簧的悬挂系统为500元左右，而采用空气悬挂系统不包括电子控制系统改造部分，还至少需要上万元，因此说成本因素是阻碍空气悬挂系统发展的根本性因素。
五、结论
总之，随着公路交通事业以及汽车行业的蓬勃发展，空气悬挂也受到了越来越多的重视，特别是人们对于车辆安全性、平顺性以及稳定性有了更高要求的今天，其势必得到更广泛的应用。因此，本文笔者根据个人多年来从业的经验，并结合当前空气悬挂技术的现状先对其原理以及特点进行分析，继而对其应用以及未来发展趋势进行探讨，希望能够使得大家充分认识其重要性，以便于推动空气悬挂系统的技术进步，继而为我国的汽车工业的腾飞做出新的努力。
参考文献
[1] 陆昊.浅谈空气弹簧悬挂的未来发展趋势[J]. 机械研究与应用，2009，11.
[2] 王刚.论客车空气悬挂系统的研究现状[J].农机化研究，2011，6.
[3] 杨忠.刍议汽车空气悬挂系统的应用[J].商用汽车，2013，12.