在全球“双碳”需求背景下，近几年新能源汽车呈现出爆发式的增长，据统计2021年全球新能源汽车销售量达658万辆，相比2020年增长了120%左右。在快速充电和换电商业模式的双重推动下重卡、轻卡、客车等商用汽车也逐渐向新能源汽车方向发展。随着能源车的快速发展汽车轻量化（续航里程）和安全性成为了车企和消费者最关心的问题。
空气弹簧和弹性铰链是汽车悬架上起到隔振、缓冲、降噪及提高舒适性的核心部件，也是易损部件。因高性能空气弹簧和弹性铰链技术门槛较高，目前高端车型上使用的空气弹簧和弹性铰链多被国外厂商垄断。
针对这一问题，本项目进行了全生命周期空气弹簧及长寿命耐疲劳弹性铰链的开发研究，从配方设计方面入手，创新型的采用了天然橡胶+杜仲胶模式，利用杜仲橡胶高模量、高耐疲劳性能、结晶性提高弹性构件的刚度、疲劳性能和抗裂纹扩展性能；同时，通过高精度非线性有限元，建立了空气弹簧和弹性铰链用橡胶纳米复合材料的超弹性和粘弹性本构方程，对弹性构件在不同服役工况下的应力和应变场分布进行了深入的剖析。结合临界平面法和疲劳裂纹扩展理论，明晰了球铰构件在不同工况条件下疲劳寿命和失效机制。揭示了橡胶纳米复合材料动静态力学性能与球铰结构设计和疲劳寿命的关系规律，建立了球铰寿命预测模型。依据工况条件，设计出刚度和受力平衡的空气弹簧和弹性铰链科学结构。本项目开发的空气弹簧在9bar压力条件下疲劳次数超过400万次，开发的推力杆球铰产品疲劳寿命达120万次以上，达到国际一流水平。
当前国内空气悬架正处于规模配套前夜，随着配套车型价格下探有望迎来渗透率加速提升，预计2026年国内乘用车空气悬架渗透率有望提升至15%，对应约300亿元市场空间；另一方面，随着国家严控超载和危险货物运输车强制装配空气悬架政策推动，2026年商用车空气悬架市场空间有望达到114亿元。
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2025-03-17
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