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摘要：通过对空气悬架系统相关部件的优化，提升悬架的侧倾角刚度，达到整车侧倾稳定性的要求。介绍可能影响整车侧倾稳定性相关因素，为悬架的选用及优化提供借鉴作用。
关键词：空气悬架、侧倾稳定性、优化设计
随着人们对车辆乘坐舒适性要求的提高和我国客车悬架技术的发展。空气悬架得到越来越广泛的使用，在满足舒适性的同时必须要考虑到车辆的稳定性，特别是侧倾角刚度方面的保证。相对于板簧悬架而言，空气悬架的结构更加复杂，影响车辆侧倾角刚度的因素更多。本文针对市场普遍使用的六气囊非独立悬架客车，重点介绍通过对空气悬架各部件的优化设计，加强整车的侧倾角刚度，满足车辆的侧倾稳定性的要求。
某款新开发的10米二级踏步空气悬架纯电动城市客车，样车路试转弯时，侧倾角大，尤其车辆后方感觉明显，乘员甚至有畏惧心理。通过测试，空载时， 0.4g侧向加速度，客车侧倾角达5.5度。推算可得，满载时，0.4g侧向加速度，客车的侧倾角可达8度，超出了设计规范侧倾角不大于6度的要求。故障原因分析，1、本款车采用前2后4空气悬架，后悬架采用结构简单，占用空间小的小直梁结构空气悬架，缺点气囊间左右跨距小，后悬架气囊侧倾角刚度小。2、动力电池位于后桥上部车顶及整车尾部后上方，整车的实际质心高度高于设计时估计值。减小整车侧倾角的途径主要有两种：1、降低整车簧载质量质心高度，减小侧倾力臂；2、增加悬架的侧倾角刚度。对于已制作的客车，降低整车簧载质量质心高度比较困难，一般考虑对悬架系统进行优化。
本款车空气悬架采用前1后2高度阀控制，前悬架左右气囊相通，左右气囊气压相等，车辆侧倾时，侧倾反力矩较小。若加大前气囊的垂直刚度，对抑制整车侧倾作用不大。前悬横向稳定杆直径50mm，一般不再加大稳定杆直径。又由于转弯时整车后部侧倾较明显，主要对后悬架系统进行优化。
1、更换后横向稳定杆。由公式可知稳定杆的倾侧角刚度与稳定杆直径的4次方成正比。后横向稳定杆直径由40mm加大至50mm，加大后的横向稳定杆侧倾角刚度是原稳定杆的2.44倍。同时应该注意稳定杆直径加大，车架、悬架稳定杆连接的部位受力相应变大，需充分评估，以免损坏车架，造成附加伤害。
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Cφb 稳定杆刚度 N.mm/rad
E 弹性模量/ N/mm2
稳定杆直径/mm
I=
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截面惯性矩/mm4
L 两端点间距/mm
c 稳定杆固定端距中心位置/mm
b 固定端距离稳定杆平直段距离/mm
a 端点距离下部平直段距离/mm
l1稳定杆臂长/mm
l2稳定杆垂直臂长/mm
2、更换后悬架气囊。后悬架原采用凡士通769气囊，现更换为凡士通0557气囊。根据气囊厂家提供数据，相同负荷的情况下，0557气囊刚度大于769气囊刚度。气囊侧倾角刚度计算如下：
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N 高度阀的数量
CΦ2 后悬架气囊侧倾角刚度 N.mm/rad
C2 后悬架单个气囊垂直刚度 N/mm
BS2 后空气弹簧左右中心距 mm
3、整车侧倾角计算。后悬稳定杆及气囊调整前后，整车侧倾角变化如下表一，调整后整车满足设计要求。
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θ 0.4g转弯侧倾角（
ms 整车簧载质量
hφ 侧倾力臂
CΦ 整车侧倾刚度
表一
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4、高度阀的布置对整车的侧倾稳定性也有一定的影响。由于高度控制阀对空气弹簧的充、放气具有直接影响，侧倾时高度控制阀的反应快慢直接影响到侧倾角度，所以布置时两侧的高度控制阀间距应尽可能大。
5、设计时还可选用侧倾中心高的悬架结构或调整整车布置，将质量大的部件尽量布置在下方，如动力电池等，降低整车质心高度，从而达到减小侧倾力臂，增加整车的抗侧倾能力。
结束语
通过对悬架系统相关部件的优化调整，整车的侧倾角刚度大大提升，满足了整车的操纵稳定性的要求。希望本文能对大家在悬架选用和优化设计时提供一点借鉴作用。
参考文献
[1]余志生.汽车理论.机械工业出版社，2007.
[2]陈耀明：汽车悬架的抗纵倾能力，东风汽车工程研究院，2009年10月.
[3]郝志宇. 客车空气悬架侧倾稳定性设计要点及误区. 客车技术与研究 2011第5期.
[4]杨国库. 客车空气悬架高度控制阀种类及布置. 客车技术与研究 2010第5期.