空气悬架的原理和使用.pdf

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空气悬架的原理和使用刘后毅（济南交通高等专科学校，山东济南!

#!

$）摘要：

论述了空气悬架的基础理论依据，分析了不同种类空气悬架的结构、使用与维修。

关键词：

汽车；空气悬架；原理；使用中图分类号：

!

%&$；!

%&（文献标识码：

）引言空气悬架的发展经历了机械调节式和电子调节式两个阶段。

它能根据汽车行驶状态和外界激振的变化自动调节空气弹簧的刚度、减振器的阻尼以及车身高度，从而缓和路面传来的冲击和振动，提高车辆行驶的平顺性和操纵稳定性等。

空气悬架的理论依据分析汽车行驶时垂直振动参数*，俯仰振动参数!

的幅频特性曲线（图右部）和汽车稳定性参数+、,的特性曲线（图左部），可得出下列前!

点结论：

图汽车行驶平顺性和操纵稳定性特性曲线（）降低减振器阻尼系数#并随机调节悬架刚度-，能使悬架固有频率./010!

$/0!

$-02!

避开人体对水平方向敏感的频率范围!

34和垂直方向敏感的频率范围%53*，提高车辆行驶的平顺性。

（!

）增大减振器阻尼系数#和悬架刚度-，可增大车辆稳定性因数+，减小前轮角输入时车辆横摆角速度,，获得理想的操纵稳定性。

（$）减振器阻尼系数#通过改变减振器内油液阻尼孔数量或通流面积来实现。

（%）空气悬架刚度-的调节原理。

设空气弹簧承压面积为6、容积为7，气体绝对压力是8，设计高度下空气弹簧的气体绝对压力和容积分别是81、71。

空气弹簧中气体的变化过程可近似看作等温绝热过程，则有方程：

87/8171，空气弹簧的弹力：

9/（8:

）6/（817107:

）6据胡克定律;9/-;-/;90;/（8:

）;60;=68171（:

07!

）;70;考虑到;70;/:

6，空气弹簧的刚度：

-/6!

817107!

=（8:

）;60;可见在空气弹簧设计尺寸一定的情况下，调节-的有效措施是改变空气弹簧中气体的压力8。

（）对;9/-;两边积分得9/#6!

817107!

;60;7/81710=#8171;（?

7）06;60;:

#;6/81710=;60;8171?

706:

6（7/6）据此式作出空气弹簧特性曲线如图!

所示，呈座椅性。

在正常行车挠度范围，空气弹簧刚度较板簧变化和缓，车辆保持在标准高度附近，舒适性高；当车辆遇到沟坎或其它障碍物，空气弹簧被大幅度拉伸或压缩，弹簧刚度迅速上升，提高行车稳定性。

!

机械式空气悬架主要由空压机、组合式滤气调压阀、储气筒、空气弹簧、双向作用筒式减振器、高度控制阀、导向机构和横向稳定机构组成。

是#年代初期产品，多用于豪华型大客车上。

收稿日期：

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:

#$作者简介：

刘后毅（&5），男，山东济南人，实验师。

&A刘后毅：

空气悬架的原理和使用图!

载荷挠度关系曲线（#）组合式滤气调压阀。

串联于空压机（由发动机带动、与制动系共用）和悬挂储气筒之间，集储气筒压力调节、安全保护、油水分离于一体。

图$为%&（）*!

+,豪华客车滤气调压阀结构原理图，经油水分离过滤的压缩气顶开单向阀+充入悬挂储气筒；当气压达到-./012时3调压阀4打开3高压气从阀芯#+下行推压活塞#!

，打开卸荷阀#3油水与压缩气一齐从5排出；若调压阀失效，则高压气经安全阀/上行后压下卸荷活塞#!

，打开卸荷阀#将气体从5排出，防止储气筒气压过高。

（!

）高度控制阀。

用来感知车身与悬架之间高度变化，即空气弹簧挠度变化，调整空气弹簧的刚度，使之维持在标准高度附近。

图4为%&（）*!

+,豪华客车高度控制阀结构简图，当车身下移时，感应柱塞#4带动阀芯和图$%&（）*滤气调压阀结构原理图4高度传感器（气囊充气）芯管上行，关闭两用阀门+处的排气阀顶开进气阀，悬架储气筒气体充入两侧空气弹簧，刚度增大，阻止车身下移。

当车身上移时，芯管$下行，关闭进气阀打开排气阀，空气弹簧内气体经芯管$上的小孔从#$排入大气，悬架刚度下降，阻止车身上移，当进、排气阀都关闭时，车身保持标准高度，悬架刚度不变。

（$）减振器为双向作用筒式减振器，阻尼不可调，其结构原理较普通，不复赘述。

$机械式空气悬架的使用（#）车身高度调整。

将车辆水平停正，用开口板手固定住感应柱塞传动轴不转，松开连杆固定螺栓然后转动感应柱塞轴，使车身底部距地面距离为$+-6#-77，控制阀既不进气也不排气，固定该传动轴、上紧连杆固定螺栓。

（!

）空气弹簧的检修。

每年一次，若弹簧扭曲、脱座、脏污、漏气时均应拆下检修。

去除弹簧内污物时，要用水洗不可用油洗，不能刷油漆。

（$）减振器应按规定里程检查其减振性能和连接牢固与否，确保车辆舒适性和行驶安全。

4电控空气悬架电控空气悬架是5-年代高级轿车上的先进装备，可在#-!

#!

78内对路面或行驶条件作出反应，,/山东交通科技!

#年第#期图$完全自动的空气悬架系统图%空气压缩机图&减振器执行装置和可变量孔位置图提高行驶平顺性和操纵稳定性。

（#）高度传感器与转向传感器。

均为遮光盘式光电转换装置，可分别将车轮跳动量、跳动速度和转向盘转动角速度、角度转换成电信号，输送给（）*。

前者装在悬架摆臂与车架之间，一般是+!

个；后者装在转向柱上。

（!

）速度传感器和加速度传感器。

前者装在变速器输出端，将转速转换为电信号输送给）*，多为电磁感应式，也有光电转换式、霍尔感应式；加速度传感器多装在驾驶员座椅下，靠内装水银开关将加速度转化为电信号。

（+）信号开关。

制动开关装在制动总缸上，当制动油压达!

&$-./0时，开关闭合向）*输送电信号。

门控开关一般设驾驶员门控开关和乘员门控开关两个，当车门打开时向）*输送电信号。

点火开关向）*输送发动机运行信号。

（,）空气压缩机。

活塞连杆机构由#!

1直流电机驱动，压缩空气经压缩机上的硅胶干燥器除水后送至空气弹簧管路，压缩机顶部装有常闭式排气电磁阀，当弹簧排气时使用。

压缩机的工作由继电器控制。

（$）空气弹簧电磁阀。

每个空气弹簧顶部安装#个，串联于空压机与弹簧之间，控制气路的通断。

与空气弹簧排气阀一样，均为由）*控制的二位二通常闭电磁阀。

当弹簧电磁阀通电时，压缩空气充入弹簧，刚度增大，车身升高；当弹簧电磁阀断电时，车身维持标准高度，弹簧气压和刚度不变，当弹簧电磁阀与排气电磁阀均通电时，空气弹簧放气，刚度和车高下降。

（%）悬架阻尼调节器。

安装在每个减振器顶部，它通过受柔软2稳固两个继电器控制的直流电机或电磁铁带动减振器可变量孔旋转，实现减振器“柔软”或“稳固”两种阻尼状态，以获得平顺性或操稳性。

（&））*和系统开关。

悬架）*多装在行李箱内，将各传感器和开关信号处理后向各执行器输送控制信号，实现车辆高度和减振器阻尼调节。

并在系统出现故障时，点亮报警灯，具有自诊功能。

系统开关装在）*附近，连接蓄电池正极和）*，用以进入或退出悬架调节功能。

（-）报警灯。

打开点火开关，当某个）*命令不能在+345之内执行时，表明系统出现故障，仪表盘上报警灯闪烁。

（6）模式开关。

装在自动变速器手柄旁边或仪表板上，分自动运行和稳固状态两个位置。

$空气悬架的控制功能和使用（#）模式开关置于自动运行位置，当#个或多个车门打开时，不论是否踩制动踏板，车辆都将自动抬升，以防车门碰到路边凸起物。

良好路面上车速高于设定速度（67328）时，车身高度下调!

33，以提高操纵稳定性和减小空气阻力。

当高速行车（#+7328）或急加速节气门开度69或急减速制动压力!

&$-7/0或急转弯横向加速度:

+$;时，系统会自动转换为“稳固”行驶状态，以抗加速仰头、制动点头、抗侧倾。

其他情况下系统保持柔软状态，即标准高度、软阻尼。

（!

）若模式开关置于稳固行驶位置，阻尼执行器由稳固继电器控制，减振器将一直保持大阻尼（约为柔软状态下的+倍）状态。

（+）故障诊断。

具体操作因车型而异，应遵循维修手册的规定。

一般是将行李箱中的诊断连接器（下转-,页）%6（上接!

页）指定端子跨接，通过悬架系统模式指示灯或报警灯闪烁规律来显示故障码；也可将诊断连接器与解码器相连读码。

关掉点火开关，拔下接线盒中#$%&保险丝（）*以上可消码。

（+）注意事项。

维修空气悬架或更换轮胎时，应关掉悬架开关，吊、顶或拖曳车辆离开地面时应关掉悬架开关，否则会造成零部件甚至是车辆和人身伤害。

安装弹簧时应先在下座上叠好，安装后不应有皱纹。

充气前不可将车重全部压在弹簧上，应用千斤顶支起车辆，使空气弹簧轻微承重，充完气后再去除千斤顶。

参考文献：

!

余志生汽车理论北京：

机械工业出版社，!

#$%&李桌森等译悬架系统及转向系统长春：

吉林科学技术出版社，!

$!

（上部结构施工东大桥和西大桥的施工方法大体相同，塔及侧跨径间是大组合块一次架设法，主跨间采用小组合块悬臂架设法。

而中央大桥的塔高达!

（），由于大组合块无法架设，主体上部采用小块架设，其主梁的架设中两侧侧跨径间主梁是大组合块架设，东侧侧跨径间由于有了万吨级货船用的栈桥，采用塔部设置斜的横向排架、主梁悬出的平衡架设法。

中央大桥塔的下部于!

*年!

月开始架设，侧径间大组合块!

#年+月开始架设，!

#年!

&月完成，主梁的单片材料于!

%年#月开始架设，合拢时间是!

#年,月。

中央大桥塔在施工过程中发生了阪神大地震，设置的抗风、抗震装置发生动作，有了震动记录，抗震装置的记录在中央大桥西塔的中间梁附近最大加速度达到!

（-./。

东大桥塔的下部于!

*年%月开始架设，上部架设是在#月开始，中央跨径间单片材料于!

#年+月开始架设，同年月合拢。

西大桥塔基础部与上部同时于!

#年#月开始架设，侧径部主梁架设开始于!

#年月，中央跨径间悬臂架设开始于!

年!

月，同年#月合拢。

西大桥一期线的拓宽工程于!

#年月开标，!

年+月完成。

如此长的大桥在如此短的工期内完成，特别是西大桥包括下部工程在内，仅+年半的时间就完成，这样快的例子还没见过。

!

景观名港三座斜拉桥并立目前世界上尚无前例。

而这里又是名古屋港的窗口，每天通过的船只很多，来水族馆及名古屋港国际展览会场的市民及利用名港三大桥的顾客也很多，期望名港三大桥能在人们的眼中留下名古屋港的象征。

为此，十分注重景观的协调，斜拉桥本身就很美，而今又仔细考虑了其塔的形体美。

塔的颜色是西大桥与一期一样为红色。

中央大桥采用加入少许紫色的高贵的白色，给人一种白天鹅的形象。

东大桥为深蓝色，给人一种天空的色彩。

主梁为保持其连续性全线涂以白色。

另外名港三大桥还实施了灯光的景观照明工程，中央大桥随着季节不同而变换照明的色彩，春天是象征新绿的绿色；夏天有象征海与天空的蓝色；秋天又是象征枫叶的黄绿色；最后冬天是象征火焰的红色。

如此变换照明的颜色，给名古屋港增添了又一道景观。

!

&结束语名港三大桥作为名古屋港的象征，将来期望成为连接东京与神户的交通大动脉的里程碑。

名港三大桥从计划到完成花费了&年，这期间各方面给予了大量的协助。

曲怀海：

名古屋港三大桥的建设*