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一、课题研究的意义
汽车悬架上，既要有弹性元件，用来缓冲汽车振动，也要有阻尼原件，消耗振动能量，衰减振幅。而空气弹簧本身只能起到弹性元件作用，那么还需要外加阻尼器才能形成悬架，例如液力减振器。但增加液力减振器等减振元件又会增加悬架空间成本和经济成本，因此，有的空气悬架通过增加附加气室来产生阻尼效果，不单独增加其它减振元件。
附加气室的作用在于：一方面通过连接管路，气室中的气体与主气室进行气体交换的过程中可产生足够的阻尼，从而取代液力减振器成为阻尼元件；另一方面，附加气室还具有调节车身高度、调节空气弹簧刚度的能力。因此，在很多工业领域，开始广泛采用带附加气室的空气弹簧形式。
带附加气室的空气弹簧主要由3部分组成：空气弹簧、附加气室和连在2者之间的连接管路。此外，还有高度控制阀等辅助结构。
对于带附加气室的空气弹簧，为实现半主动控制，调节悬架的阻尼和刚度，需要了解悬架的阻尼和刚度与哪些因素有关。通过进行大量试验，并结合国内外相关学者的研究结果，总结出影响悬架阻尼和刚度的5点要素：
(1）空气弹簧（主弹簧）有效面积。
（2）输入载荷。
(3）连接管路内壁直径。
（4）连接管路长度。
（5）附加气室容积。
根据流体力学的知识，各种气动阀在气动系统中都是一个气阻要素，在流量特性上基本可将其等价为一个小孔，并用小孔的流量特性来表示其流量特性。因此，可将一段内壁直径固定的有一定长度的连接管路，等效成一个节流孔。这样，在以上5个要素中，可将（3）、(4）2点要素总结成一个要素：节流孔直径。
当空气弹簧型号确定后，其有效面积的变化规律随之确定，无法人为操纵；输入载荷取决于路面激励和车速等条件，是车辆运行中需要处理的要素，不能作为进行主动控制时人为控制的要素。因此，进行空气悬架的主动控制，主要控制2个因素：节流孔孔径（这一点可分解为连接管路管径和长度）、附加气室容积。
因此，了解变附加气室统计的空气弹簧悬架的力学性能随其各项物理参数的变化规律，设计出容积可变的附加气室并进行控制，是设计半主动空气弹簧悬架，提高悬架性能，提高车辆乘坐舒适性和驾驶稳定性的关键。
二、带附加气室空气弹簧Simulink仿真模型的建立及仿真结果
空气弹簧是用布帘在外部涂上橡胶，形成一个柔性的外壁，里边是有一定压力的空气。施加于空气弹簧的力可表示为：
F=(P1-PA ）A （2.1）
其中，P1为空气弹簧绝对内压，PA为环境压力。A为弹簧有效面积，是一个不恒定的假想区域的面积。为建立Simulink模型，首先要研究弹簧绝热状态充放气时气压、质量流率等参数的变化规律，对于绝热充气过程，即：
可建立一个简化的空气弹簧—附加气室模型，并通过Simulink，实现一些参数的仿真运算，例如2个气囊气压的变化规律。
1．带附加气室空气弹簧仿真模型的建立
图1为空气弹簧—附加气室简化模型。图中，右边气囊为空气弹簧，左边为附加气室，附加气室外壁是刚性材料，即附加气室体积不会发生变化。在空气弹簧下方，受到路面激励。假设激励信号为正弦信号，x=Asinwt。连接2气室的管道内径足够大，不产生额外的阻尼。设管道内径为r。
为简化模型，本文采用了下面的假设：
(1）空气弹簧中的空气视为理想气体。
(2）气体压力作用的区域是连续的。
(3）在空气弹簧运动过程中，整个系统为绝热系统。
（引忽略2气室的温度变化，认为其温度保持为初始温度T。
（5）气体流动处于湍流状态。
(6）空气弹簧体积与空气弹簧高度皇线性变化，体积V=Sh，S为空气弹簧截面积，h为空气弹簧高度，h。为空气弹簧初始高度。并假设空气弹簧有效面积在数值上等于空气弹簧横截面积。
(7）假设小孔的缩流系数为0.9，即Se=0.91πr2。
(8）质量流量以空气弹簧气体流向附加气室的方向为正。
(9）节流管管径与等效节流孔孔径相同。
在这样的假设下，根据方程（2.2）可得到如下方程组：
其中，质量流率
空气弹簧体积V1=S(h0-Asincot）。
在公式中，如前文所述，K=1.4，-R=287.1N·m/(kg·k），KG=0.04043。环境温度认为是常温，T=293K。由试验设备确定的参数有空气弹簧截面积S，附加气室体积V2，振幅A，振动角速度ω，初始气压Po，空气弹簧初始高度ho，连接管路管径r(Se=0.91πr2），初始空气弹簧体积Vo。在试验过程中的变量为时间t，主弹簧体积V1，主弹簧与附加气室的气压P1，P2，质量流率G.
把确定的数值代入公式，这样，(2.3）式在数值上，可
首先建立的模型，初始参数的设定见表1。
由此，建立Simulink模型如图2。
