一種抗側傾汽車油氣懸架的剛度分析及設計方法研究

陳沖

摘 要：本文圍繞一種基于抗側傾汽車油氣懸架的剛度以及設計方法展開分析，首先給出了基于汽車油氣懸架特性提升側傾角剛度水平的設計方案，并結合該設計方案，對其剛度水平展開驗算與分析，對側傾角剛度特性進行總結，僅供參考。

關鍵詞：汽車;油氣懸架;抗側傾;剛度

1 抗側傾汽車油氣懸架方案

下圖（見圖1）所示給出了基于油氣懸架特性提升汽車側傾角剛度水平的設計方案。結合圖1，于橋懸架中左右兩側分別布置蓄能器裝置以及工作油缸裝置，左側油缸下腔直接連通右側油缸上腔油路，同時蓄能器裝置功效一致，共兩側油缸使用，如左側油缸裝置面向左側油缸提供主腔壓力支持，同時面向右側油缸提供上腔壓力支持，形成左右完全對稱的結構方案，與汽車質量分布對稱性保持一致，即從本質上來說，這種汽車側傾角剛度方案是由兩個一致且帶有反壓氣室油氣彈簧共享蓄能器裝置所構成的結構。

在承受側傾力矩作用力的情況下，懸架一側油氣彈簧活塞桿同時承受附加壓縮作用力影響，導致相應側車身呈現出下沉趨勢。另一側活塞桿承受附加拉力作用，導致相應側車身呈現出上升趨勢。對于受壓一側而言，下腔壓力呈現出明顯的增高趨勢，并且受兩側油缸油路連通的因素影響，相對一側上墻壓力增大導致活塞以及車身同步下降。與此同時，對于受拉伸作用力影響一側而言，由于下腔壓力呈下降趨勢，在吸入油液的過程當中導致對側活塞上移，車身呈現出一定程度上的上升趨勢，并與該側車身下降的作用力相互抵抗。基于這種方式，通過兩側彈簧油路的溝通，發揮對車身的抗側傾功效。相較于常規意義上的汽車油氣懸架結構而言，基于抗側傾的油氣懸架結構更為簡單，且實現了對蓄能器裝置的節約，因而整套設計方案被目前廣泛應用于汽車設計制造領域中。

2 剛度特性分析

如圖1所示，將油缸裝置內活塞有效面積定義為Ac，將活塞桿橫截面積定義為Ar，則有桿腔有效面積Ae可以用（Ac-Ar）表示。同時，定義油腔壓力為P，定義蓄能器裝置內部氣體體積為V，油缸裝置負荷水平為Q（以QL為左側油缸負荷，以Qr為右側油缸負荷，以Qo為靜平衡位置）。假定對于抗側傾汽車油氣懸架結構而言，靜平衡位置下蓄能器裝置狀態呈現出一致性的特點，則如下式（1）所示氣體狀態方程關系成立：

根據式（4）可知，上圖1中所列舉汽車油氣懸架結構剛度并非單純意義上兩個普通油氣彈簧裝置剛度水平的并聯，但在具體形式上可以將其視作兩個特殊反壓油氣彈簧裝置的并聯。在不納入對側傾角因素考量的前提下，式（4）與兩個上腔、下腔共用氣室油氣彈簧裝置的并聯完全等效，在此過程當中，等效活塞桿截面面積對油氣彈簧并聯會產生直接影響。

3 結束語

在汽車設計制造過程當中，引入油氣懸架結構對提升汽車行駛平穩性，優化燃油應用效益有非常重要的意義與價值。為確保汽車行駛平穩可靠，油氣懸架結構彈簧剛度水平應當盡可能低，但受懸架側傾角剛度較小這一因素的影響，轉彎行駛中可能導致車身發生較為明顯的傾斜，給駕乘人員帶來不良體驗。因此，如何基于油氣懸架特性對汽車側傾角剛度水平進行提升，已成為業內人士高度重視的一項課題。本文嘗試圍繞上述問題展開系統分析，并對抗側傾的油氣懸架結構方案及其剛度水平展開詳細研究，僅供參考。

參考文獻：

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