膜式空气弹簧力学特性有限元分析*

陈 珂，陈昌垚，陈 晟**，潘晓强，黄浩程

(1.广东溢康通空气弹簧有限公司，广东 云浮 527300；2.江西理工大学，江西 赣州 341000)

空气弹簧是一种利用压缩空气在柔性密闭容器中压缩，从而实现弹性作用的非金属弹簧[1]。由于它表现出优良的弹性特性，被广泛应用在车辆悬架装置中，以提高运行车辆性能。空气弹簧在航天、汽车、机械等领域的应用十分广泛。如在航天飞行器的地面振动试验中作为支持，以达到减振的目的；用在汽车和铁道车辆的悬架上，可以使车辆更平稳安全；用在电子显微镜等精密仪器上，用于提高仪器的精度[2]。随着汽车领域中空气悬架的作用和应用范围越来越大，研究汽车悬架中的空气弹簧就具有很重要的实际工程价值。

本文选取非线性有限元软件ABAQUS，以某膜式空气弹簧为研究对象进行力学特性仿真分析。随后开展了橡胶材料模型的选择、超弹性参数的设置、帘线层的设定和气体与囊壁之间的气固耦合设置，建立了空气弹簧的非线性三维有限元模型。最后，通过改变对弹簧特性影响较大的初始内压、帘线层数、间距等的数值对膜式空气弹簧的刚度特性进行了分析研究，结果为空气弹簧帘线层方面的设计与优化提供了有效的参考。

1 空气弹簧系统工作原理及分类

空气弹簧是一种由橡胶气囊、上盖板及下活塞组成，通过充入压缩气体来实现弹性功能的装置。它一般在0.4～0.6 MPa的内压和-40～70 ℃的环境中工作，能抵抗磷化物质、酸碱性溶液和臭氧等的侵烛[3-4]。……