双管双腔室空气弹簧动态特性优化设计

来源：振动与冲击杂志2025年第21期北京时间：

作者：秦武，廖迅东，胡红成，来飞，刘霏霏，韩鹏飞55876@9.com

单位：1.华东交通大学机电与车辆工程学院, 南昌330013；2.华人运通(江苏)技术有限公司, 江苏 盐城224000；3.重庆理工大学车辆工程学院, 重庆400054；4.浙江亚之星汽车部件有限公司, 浙江 温州325000

摘要：为解决单节流管空气弹簧中频动刚度偏大、阻尼偏小的问题，研究一种新颖的双管双腔室新型空气弹簧结构。基于结构力学、热力学和流体力学，建立考虑紊流效应、阀门特性及橡胶皮囊等非线性特征的动力学模型，并通过MTS台架验证了其有效性。考虑紊流效应后，节流管内气体流动稳定性下降，动刚度变化率增大；考虑阀门特性后，节流管内压降增大，主气室与附加气室间的隔绝更早发生；所考虑的橡胶皮囊模型由Coulumb摩擦单元和分数阶导数Kelvin-Voigt粘弹性单元平行组成，用以描述橡胶皮囊的振幅相关性和频率相关性。分析了模型关键参量对空气弹簧动态特性的影响，并针对低频与中频的阻尼特性，提出了一种基于拉伸管尺寸的多目标优化策略。相比于单管空气弹簧，优化后动刚度最大降低7.35%，并且在低频阻尼系数仅降幅9.9%的情况下，中频段平均阻尼系数提升19.5%，中频伸张阻尼比增幅达39%。该设计在维持悬架系统稳定性的基础上，显著强化了路面激励核心频段（2~10Hz）的隔振性能。<br>

关键词：空气弹簧；动态特性；紊流效应；阀门特性；优化设计