悬架系统对汽车的行驶平顺性和操纵稳定性具有重要影响,空气悬架系统凭借其优异的性能,可使整车获得理想的固有频率、以及良好的平顺性和操稳性,同时还能够减小对路面的损伤、保证货物的完整性、便于挂车对接和货物装卸,空气悬架在国外重型卡车上已广泛应用。长期以来,空气悬架在我国重型卡车上应用较少,但随着消费者对载货汽车的舒适性要求越来越高,空气悬架系统受到汽车企业的关注,尤其是国家相关法规的颁布,进一步促进了空气悬架在重型卡车上的推广应用。为满足市场需求和适应相关法规变化,需开发一款后悬架为空气悬架的6×4重型卡车,本文结合该重型卡车悬架系统开发过程,对重型卡车空气悬架系统的设计开发和优化进行研究。首先从空气弹簧入手,阐述了囊式和膜式空气弹簧的区别和适用场合,以及在设计过程中布置空气弹簧的准则,研究了空气弹簧恒压特性的拟合方法和刚度计算方法,并基于Matlab软件编制了计算程序。然后分析了汽车加速、侧倾工况下轴荷和轮荷的变化规律,开展了悬架系统主要部件的设计校核,包括前悬架钢板弹簧、后空气悬架控制管路、空气弹簧、横向稳定杆和减震器的匹配设计,对整车侧倾角也进行了校核计算。在三维设计软件中建立空气悬架系统三维模型,依据三维模型的几何参数,在ADAMS/Car中建立了空气悬架系统的多体动力学模型,并进行了车轮平跳和对跳仿真分析,得到了悬架垂向刚度、侧倾刚度、车桥转角等仿真结果。为了进一步改进导向机构,使用响应面法对反作用杆硬点坐标进行优化,减小了车桥倾角和轮心纵向位移的变化量,对优化后的模型进行仿真分析,提取下反作用杆支架的载荷。最后利用Hyperworks软件对下反作用杆支架进行拓扑优化,依据拓扑优化结果进行结构设计,并制作了支架样件。对装配空气悬架系统的6×4重型卡车进行可靠性试验,验证了该空气悬架系统的可靠性。