【正文】 于囊內(nèi)。根據(jù)橡膠氣囊工作時(shí)的變形方式，空氣彈簧可分為囊式空氣彈簧、膜式空氣彈簧兩種。如今，空氣彈簧因具有良好的減振和隔振性能而被廣泛應(yīng)用于汽車、鐵道車輛以及艦船、航空、工業(yè)等領(lǐng)域的動(dòng)力機(jī)械、電子設(shè)備、儀器儀表、化工機(jī)械等各種設(shè)備當(dāng)中。空氣彈簧是一種利用橡膠氣囊內(nèi)部壓縮空氣的反力作為彈性恢復(fù)力的新型彈性元件，它利用橡膠的彈性和空氣壓力獲得綜合具有吸振、減振、隔振、防噪和緩沖等功能。這些特點(diǎn)決定了空氣懸架具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)乘坐更舒適安全；(2)改善車輛的行駛平順性；(3)延長(zhǎng)輪胎和制動(dòng)片的使用壽命；(4)負(fù)載變化時(shí)車身高度不變；(5)減少電氣、空調(diào)、排氣系統(tǒng)、車橋、車身和底盤(pán)的維修成本；(6)減少對(duì)道路的沖擊，保護(hù)路面，降低高速公路的維修費(fèi)用；(7)延長(zhǎng)車輛的使用壽命并增加折舊值。 空氣懸架的特點(diǎn)空氣懸架系統(tǒng)是以空氣彈簧為彈性元件，利用氣體的可壓縮性實(shí)現(xiàn)其彈性作用的——壓縮氣體的氣壓能夠隨載荷和道路條件變化而進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，不論滿載還是空載，整車高度不會(huì)變化，可以大大提高乘坐的舒適性。3 空氣懸架系統(tǒng)簡(jiǎn)述懸架是連接車身和車輪之間一切傳力裝置的總稱，主要由彈簧（如鋼板彈簧、螺旋彈簧、空氣彈簧、扭桿等）、減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)三部分組成。中國(guó)是最新的前沿陣地，正在把鋼板彈簧更換為空氣懸架彈簧。2 發(fā)展趨勢(shì)隨著高檔客車制造技術(shù)的引進(jìn)以及人們對(duì)舒適性要求的提高，加上國(guó)家對(duì)客車等級(jí)劃分的標(biāo)準(zhǔn)要求，空氣懸架才開(kāi)始在我國(guó)逐步應(yīng)用起來(lái)。從此以后，紐威開(kāi)發(fā)出一系列空氣懸架產(chǎn)品，應(yīng)用于世界各地的客車、載貨車和架車。由于紐威在重型車輛市場(chǎng)上取得了成功，后來(lái)就向高速公路車輛懸架系統(tǒng)方向發(fā)展。于是在1934年就誕生了AIREDE空氣彈簧。關(guān)鍵詞：汽車空氣懸架、空氣彈簧、建模、計(jì)算機(jī)仿真 1 引言30年代初，美國(guó)法爾斯通輪胎和橡膠公司第一次真正把空氣彈簧用于汽車工業(yè)。空氣彈簧具有優(yōu)良的彈性特性，用在車輛懸掛裝置中不僅能大大改善車輛的動(dòng)力性能，顯著提高車輛的運(yùn)行舒適度；還能降低汽車振動(dòng)頻率和車輪動(dòng)載荷，使其獲得良好的行駛平順性、操縱穩(wěn)定性和行駛安全性，減小高速行駛車輛對(duì)路面的破壞。汽車空氣懸架建模與仿真分析摘要：懸架是汽車的重要總成之一，它對(duì)汽車的平順性和操縱穩(wěn)定性有很大的影響。在汽車懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，其運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和采用控制策略的計(jì)算分析占有十分重要的地位。本文就汽車空氣彈簧懸架及空氣懸架系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)整車的影響通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算，再把計(jì)算的結(jié)果輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)模擬出圖形，我們將得到研究結(jié)果。哈維?法爾斯通在其好友亨利?福特一世和托馬斯阿瓦?愛(ài)迪生的技術(shù)支持下，研制出了空氣柱形式的空氣彈簧懸架系統(tǒng)。51年前，美國(guó)紐威?安柯洛克國(guó)際公司（Neway Anchorlok lnternational）成立時(shí)即作為一家架車懸架系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家，為公路和非公路行駛的重型機(jī)車設(shè)計(jì)和制造鋼板彈簧懸架系統(tǒng)。35年前，紐威向市場(chǎng)上投放了世界上第一種實(shí)際應(yīng)用的空氣懸架系統(tǒng)。紐威提供的空氣懸架產(chǎn)品約占北美和歐洲用于客車、載貨車和架車市場(chǎng)的70％。目前空氣懸架主要集中應(yīng)用在高等級(jí)客車上，但是受多方面因素的制約，空氣懸架的配置率仍然很低，基本上還屬于“導(dǎo)入”階段?？諝鈶壹馨l(fā)展的歷史經(jīng)驗(yàn)告訴我們，引入空氣懸架的國(guó)家一般是首先將其用于客車，隨后就向載貨車和架車方向發(fā)展，中國(guó)也會(huì)有這樣的發(fā)展過(guò)程。當(dāng)汽車在不同路面上行駛時(shí)，由于懸架系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了車身和車輪之間的彈性支承，有效地降低了車身與車輪的振動(dòng)，從而改善了汽車行駛的平順性和操縱穩(wěn)定性?？諝鈴椈傻倪\(yùn)動(dòng)性能特點(diǎn)是：負(fù)載能力可調(diào)；彈性系數(shù)隨負(fù)載變化；負(fù)載變化肘,固有頻率幾乎不變；固有頻率較低。 空氣懸架的結(jié)構(gòu)形式空氣懸架的主要組成部分除了空氣彈簧組件、減振阻尼裝置之外，還有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、高度控制閥、橫向穩(wěn)定器和緩沖限位塊等。作為隔振支承裝置使用時(shí)，空氣彈簧具有優(yōu)良的彈性特性，與普通的鋼制彈簧和橡膠制彈簧相比，它具有以下特點(diǎn)：(1)空氣彈簧具有非線性特性，可將其特性曲線設(shè)計(jì)成理想形狀；(2)空氣彈簧質(zhì)量輕，內(nèi)摩擦小，對(duì)高頻振動(dòng)有很好的隔振、消聲能力：(3)空氣彈簧的剛度和承載能力可以通過(guò)調(diào)節(jié)橡膠氣囊內(nèi)的壓力來(lái)調(diào)整；(4)負(fù)載變化時(shí)，固有頻率幾乎不變，且固有頻率較低；(5)空氣彈簧具有較高的疲勞壽命，其疲勞壽命可達(dá)300萬(wàn)次以上，實(shí)際使用壽命可達(dá)5年以上。空氣彈簧的結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)成多種類型。（如圖所示） 囊式空氣彈簧 膜式空氣彈簧囊式空氣彈簧由夾有簾線的橡膠制成的氣囊和密閉在其中的壓縮空氣構(gòu)成。根據(jù)橡膠氣囊曲數(shù)的不同，囊式空氣彈簧可以分為單曲、雙曲和多曲囊式空氣彈簧。囊式空氣彈簧有效面積變化率較大，彈簧剛度較大，振動(dòng)頻率也較高。但過(guò)大的輔助氣室對(duì)降低振動(dòng)頻率的效果不是很明顯，因此在設(shè)計(jì)時(shí)輔助氣室的容積最大不超過(guò)原氣囊的三倍。可見(jiàn)增加氣囊曲數(shù)會(huì)降低囊式空氣彈簧的剛度，降低彈簧的振動(dòng)頻率。工作時(shí)，膜式空氣彈簧橡膠氣囊沿活塞面發(fā)生變形，通過(guò)橡膠氣囊的卷曲變形實(shí)現(xiàn)整體伸縮。在萁正常工作范圍內(nèi)，膜式空氣彈簧剛度變化要比囊式小，彈性曲線更為理想，固有頻牢更低些。 空氣彈簧的工作原理空氣懸架工作原理就是用空氣壓縮機(jī)形成壓縮空氣，并將壓縮空氣送到彈簧和減振器的空氣室中，以此來(lái)改變車輛的高度。 空氣懸架給予了汽車更多的靈性。 空氣懸架對(duì)整車性能的影響1. 空氣懸架為剛度可變的非線性懸架。根據(jù)需要，可以選擇不同的氣囊工作高度，獲得理想的固有頻率，從而得到良好的行駛平順性。3. 空氣彈簧內(nèi)的空氣壓力直接反映了簧載質(zhì)量，可取空氣壓力作為信號(hào)，控制制動(dòng)缸內(nèi)的氣壓，來(lái)控制制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力，更好地保證了行駛安全性。在平坦的路面上，降低車身高度，保持空氣阻力系數(shù)為最佳值，可以減小油耗或在功率不變的情況下獲得最大車速。在預(yù)測(cè)汽車的振動(dòng)響應(yīng)情況時(shí)，首先應(yīng)該建立一個(gè)盡可能真實(shí)反映系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。建立理論模型的一般法則是把系統(tǒng)剛度較大的某一部分看作是具有集中質(zhì)量的剛體，而把剛度較小的那一部分當(dāng)作彈性連接元件，然后將這些剛體和連接元件組合起來(lái)，就形成一個(gè)機(jī)械振動(dòng)體系。但由于多自由度系統(tǒng)的計(jì)算要求測(cè)定的相關(guān)參數(shù)就多，而在車輛設(shè)計(jì)階段許多參數(shù)并不能準(zhǔn)確測(cè)定，會(huì)給計(jì)算結(jié)果帶來(lái)很大的誤差。在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上得知車身地板水平方向變化數(shù)值就很小，對(duì)平順性影響不到3％。 建模在研究車輛振動(dòng)性能的模型中，根據(jù)研究方便，我們簡(jiǎn)化成1/4懸架模型。簡(jiǎn)化的結(jié)果如下圖1 空氣彈簧懸架的簡(jiǎn)化模型它由車身質(zhì)量M2，車質(zhì)量輪M1，車輪剛度系數(shù)K1，減振阻尼器阻尼系數(shù)Cd的懸架組成。 振動(dòng)微分方程的獲得對(duì)模型的分析，利用牛頓第二定理，得到系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的微分方程： 對(duì)車身而言： (1)對(duì)輪胎而言： (2)對(duì)空氣彈簧內(nèi)部，設(shè)其截面積不變；則 (3) ( Pv+Pa)Vm=(Pro+Pa)Vom (4)令 y0=x2, y1=x239。則 y039。=y239。=其中上式中：M1——輪胎的質(zhì)量，KgM2——車身的質(zhì)量，KgX0——地面對(duì)車的階躍，mX1——輪胎的位移，mX2——車身的位移，mCd——阻尼系數(shù)，N一般為M=—，緩慢時(shí)為M=1，壞路為M=。5．微分方程的求解 式my＂+c(y39。)+k(yq)=0（1）的解析解直接求解上式的解析解由高等數(shù)學(xué)微分方程的求解可知此方程的解由自由振動(dòng)奇次方程的解之和組成。ξ為阻尼比： ,此時(shí)方程的解為:分析此解可知,有阻尼自由振動(dòng)時(shí),質(zhì)量m以有阻固有頻率振動(dòng),其振幅按衰減。在通常的科學(xué)計(jì)算中，大量的微分方程無(wú)法用解析的方法求解，且沒(méi)有真正的應(yīng)用價(jià)值。為適應(yīng)時(shí)代工科大學(xué)生的要求，故可對(duì)方程（1）進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。然而，在生產(chǎn)實(shí)際和科學(xué)研究中遇到的微分方程比較復(fù)雜，在很多情況下，都不可能給出方程的解析表達(dá)式，又因計(jì)算量太大而不實(shí)用；有時(shí)，即使是一些已經(jīng)有了求解的基本方法的典型方程，但在實(shí)際使用時(shí)也是有困難的。在實(shí)際問(wèn)題中，對(duì)于求解微分方程，一般只要求解在若干上的近似值或者解的便于計(jì)算的近似表達(dá)式（只要滿足規(guī)定的精度）即可，就像本課題為了求得最后的振動(dòng)方程，只要求解若干個(gè)點(diǎn)最后連成光滑的曲線即可。 四階—龍格庫(kù)塔法的基本思想從研究商開(kāi)始，由微分方程中值定理　　　　　　　　?。ǎ唉龋保┯谑俏⒎址匠痰玫浇獯颂幍姆Q作上平均斜率，記k*=f((xi+θy),(xi+θh))即：因此只要對(duì)