空气弹簧内压对空气弹簧的横向变形有着一定的影响。针对自由膜式空气弹簧在帘布层为2层、帘线角60°、帘布层厚度0.75mm时，观察不同气压下空气弹簧的横向特性。图3-9为空气弹簧内压为0.3Mpa、0.4Mpa、0.5Mpa时，空气弹簧上特定节点的横向变形与垂向载荷的变化关系曲线。该节点选取空气弹簧中部具有代表性的节点2667。
图3- 9内压不同时，空气弹簧垂向载荷与横向变形的关系曲线
从图3-9可以看出：内压对空气弹簧承载能力有较大的影响，随着空气弹簧内压的增加，承载能力逐渐增大。由表3-9可以得到：随着气压的增加，空气弹簧在静平衡位置的横向变形是逐渐加大的一个过程。
表3- 9内压不同时，静平衡位置横向变形 空气弹簧内压 0.3Mpa 0.4Mpa 0.5Mpa
静平衡位置附近弹簧横向变形 10.055mm 12.350mm 13.739mm
图3- 10静平衡位置时，0.3Mpa、0.4Mpa、0.5Mpa弹簧应变图
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3.2.2空气弹簧帘线角
帘布层作为空气弹簧主要承载部件，帘线角的布置将对空气弹簧的横向刚度起决定作用。本文选取空气弹簧内压为0.3Mpa、帘布层为2层且帘布层厚度为0.75mm、帘线角分别为50°、60°、70°时，观察空气弹簧垂向载荷与横向变形关系。图3-10为不同帘线角时，空气弹簧垂向载荷与横向变形的关系曲线。
图3- 11帘线角不同时，空气弹簧垂向载荷与横向变形的关系曲线
表3- 10帘线角不同时，空气弹簧横向变形
帘线角 50° 60° 70° 14000N弹簧横向变形 13.223mm 10.055mm 7.8941mm
从图3-10可以得到：随着帘线角的增加，空气弹簧承载能力逐渐增大。由表3-10可知，同一载荷时，空气弹簧的横向变形将随着帘线角的增大而减小，帘线角为50°时的变形大于帘线角为70°时的变形，帘线角越小，空气弹簧横向变形越大。为了满足汽车悬架中空气弹簧的横向变形不要过大，故要求空气弹簧的帘线角不要太小。
图3- 12垂向载荷14000N、帘线角不同时，空气弹簧应变图
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3.2.3空气弹簧帘布层厚度
调整帘布层厚度对空气弹簧的横向特性有一定影响。本文选取空气弹簧内压为0.3Mpa、帘布层层数为2层且帘线角为60°、帘布层厚度分别为0.5mm、0.75mm、1mm时，空气弹簧的变形情况来观察其横向特性。
图3- 13 帘布层厚度不同时，弹簧垂向载荷与横向变形的关系曲线
表3- 11 垂向载荷14000N、帘布层厚度不同时，空气弹簧横向变形
帘布层厚度 0.5mm 0.75mm 1mm 14000N弹簧横向变形 13.223mm 10.055mm 7.8941mm
图3-13为帘布层厚度不同时，空气弹簧垂向载荷与横向变形的关系曲线；表3-11为垂向载荷14000N时、帘布层厚度不同时，空气弹簧横向变形。由图3-13及表3-11可以看出，随着帘布层厚度的增加，同一载荷下，帘布层厚的要比帘布层薄的横向变形小，在载荷为14000N情况下，空气弹簧帘布层厚度为1mm时横向变形为7.8491mm，而帘布层厚度为0.5mm时横向变形为13.223mm。
图3- 14 垂向载荷14000N、帘布层厚度不同时，空气弹簧应变图
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3.2.4空气弹簧帘布层层数
为了满足足够精度的各向异性性能，气囊必须由多层不同方向的纤维构成。图3-15给出了空气弹簧内压为0.3Mpa、帘线角为60°、帘布层厚度为0.75mm、帘布层层数不同时，空气弹簧垂向力-横向位移曲线。
图3- 15 帘布层层数不同时，弹簧垂向载荷与横向变形的关系曲线
表3- 12 同一载荷、帘布层层数不同时，空气弹簧横向变形
帘布层层数 1 2 4 14000N弹簧横向变形 14.145mm 10.275mm 10.266mm
由图3-15、3-16及表3-12可知，在同一载荷下，帘线层数越多，空气弹簧的横向变形越小，在载荷为14000N时，帘布层层数为4层横向变形量为10.266mm，帘布层层数为1层横向变形量为14.145mm。帘布层的层数为2层、4层的横向刚度比1层的要大，但层数超过2层之后，空气弹簧的横向变形变化不大。
图3- 16垂向载荷14000N、帘布层层数为1、2、4层时，空气弹簧应变图
综上所述，气体内压、帘线角、帘布层厚度和帘线层层数对空气弹簧的横
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向特性有一定的影响。通过增大帘线角、帘布层厚度、帘线层层数和气体内压可以得到较大的横向刚度。 3.3弹簧刚度
要进行空气悬架整车平顺性仿真，应该尽力体现空气弹簧变刚度特性，因为变刚度是该悬架的基本特征。空气弹簧工作中变刚度特点是由空气弹簧的特性试验曲线来描述，通过数值拟合计算，可以得到不同初始高度和压力下的空气弹簧特性方程。拟合方程能正确地反映弹簧性能，直接利用其参与仿真计算是更合理的选择[35]。
3.3.1空气弹簧垂向特性拟合
对于各型号空气弹簧，制造厂家一般都提供了弹簧的垂向刚度特性曲线，用图3-17所示的一组曲线(或数据表格)来表示。里面的每条曲线说明：气囊内密闭气体达到某一初始条件(在设计工作高度时的气体压力)后，空气弹簧垂向载荷与弹簧垂向变形的关系。图3-17中是某膜式空气弹簧在设计高度附近的垂向载荷与垂向变形的关系曲线，其中弹簧受压为正，拉伸为负，图中三条曲线从下到上分别表示弹簧内压为0.3Mpa、0.5Mpa、0.7Mpa时的弹簧垂向特性曲线。
空气弹簧在使用中容易将高度调整到设计位置，而空气弹簧的气体压力由所受载荷决定，不能人为调节。所以，空气弹簧实际的工作特性不会正好由制造商提供的特性曲线组中的某一条来描述。进行空气悬架仿真，有必要根据空气弹簧的具体工作状态，确定其刚度特性。
根据第二章公式F?PA，只要我们确定空气弹簧的有效面积，就能够计算空气弹簧在一定载荷下的内压。通常认为在设计工作高度附近不大的高度范围内，弹簧有效面积不变。据此可以得到空气弹簧的有效面积，进而能得到空气弹簧内压，然后可以根据空气弹簧的有限元模型计算得到汽车满载、空载时空气弹簧的负载曲线。
图3- 17 空气弹簧负载曲线
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