汽车部件主动悬挂doc21)(1.docx

主动悬挂一、概述（一）汽车悬挂系统的作用及组成悬挂是车身与车轮之间的一切传力连接装置的总称。它的作用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都传递到车身上以保证汽车的正常行驶。汽车悬挂尽管有各种不同的结构形式但一般都是由弹性元件、减振器和导向机构三部分组成（图1）。由于汽车行驶的路面不可能绝对平坦路面作用于车轮上的垂直反力往往是冲击性的特别是在坏路面上高速行驶时这种冲击力将达到很大的数值。冲击力传到车身时可能引起汽车机件的早期损坏；传给乘员和货物时将使乘员感到极不舒适货物也可能受到损伤。为了缓和冲击在汽车行驶系中除了采用弹性的充气轮胎之外在悬挂中还必须装有弹性元件使车身与车轮之间作弹性联系。但弹性系统在受到冲击后将产生振动。持续的振动易使乘员感到不舒适和疲劳。故悬挂系统还应具有减振作用以使振动迅速衰减振幅迅速减小。为此在许多形式的悬挂系统中都设有专门的减振器。车轮相对于车身跳动时车轮（特别是转向轮）的运动轨迹应符合一定的要求否则就会影响汽车的操纵稳定性因此悬挂系统中还应具有导向机构（如图1中的横、纵向推力杆）以使车轮按一定的轨迹相对于车身跳动。由此可见上述这三个组成部分分别起缓冲、减振和导向的作用然而三者共同的任务则是传力。在多数的轿车和客车上为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜在悬挂系统中还设有辅助弹性元件--横向稳定器。应当指出悬挂系统只要求具备上述各个功能在结构上并非一定要设置上述这些单独的装置不可。例如常见的钢板弹簧除了作为弹性元件起缓冲作用外当它在汽车上纵向安置并且一端与车架作固定铰链连接时就可担负起决定车轮运动轨迹的任务因而就没有必要再设置其它导向机构。此外一般钢板弹簧是多片叠成的它本身即具有一定的减振能力因而对减振要求不高时在采用钢板弹簧作为弹性元件的悬挂系统中就可以不装减振器（例如一般中型货车的后悬挂和重型货车悬挂中都不装减振器）。（二）对汽车悬挂系统的要求汽车悬挂系统对汽车的行驶平顺性和操纵稳定性都有较大的影响。所谓行驶平顺性是指汽车在行驶过程中保持驾驶员和乘员处于振动环境中具有一定的舒适度或保持所载物资完好的能力。汽车的操纵稳定性则包括两方面的含义：一是汽车是否具有正确遵守驾驶员操纵转向机构所给规定方向行驶的能力即所谓的操纵性；二是汽车在外界条件（如地面不平、坡道、大风等）干扰下能否保持原方向行驶的能力即所谓的稳定性。在悬挂系统设计时应尽可能做到既能使行驶平顺性（即乘坐舒适性）达到令人满意的程度又能使其操纵稳定性（即行驶安全性）也达到最佳的状态。然而这两个要求在悬挂系统的设计中往往是矛盾的。平顺性和操纵稳定性对汽车悬挂系统这一互为矛盾的要求在传统的被动悬挂系统设计中几乎无法同时满足。即使经过慎重的权衡通过最优控制理论使悬挂系统在平顺性和操纵稳定性之间寻求一个折衷的方案而这种最优的折衷也只能是在特定的道路状态和速度下达到。为了克服传统的被动悬挂系统对其性能改善的限制在现代汽车中采用和发展了新型的电子控制悬挂系统。电子控制悬挂系统可以根据不同的路面条件不同的载重质量不同的行驶速度等来控制悬挂系统的刚度、调节减振器的阻尼力大小甚至可以调整车身高度从而使车辆的平顺性和操纵稳定性在各种行驶条件下达到最佳的组合。（三）汽车悬挂的分类及性能悬挂的结构形式很多分类方法也不尽相同。若按导向机构的形式来分可分为独立悬挂和非独立悬挂两大类。如果从控制力的角度来分则可把悬挂分为被动悬挂、半主动悬挂和主动悬挂三大类。1、被动悬挂一般的汽车绝大多数装有由弹簧和减振器组成的机械式悬挂。由于这种常规悬挂系统内无能源供给装置悬挂的弹性和阻尼参数不会随外部状态而变化因而称这种悬挂为被动悬挂。这种悬挂虽然往往采用参数优化的设计方法以求尽量兼顾各种性能要求但在实际上由于最终设计的悬挂参数是不可调节的所以在使用中很难满足高的行驶要求。2.半主动悬挂半主动悬挂可视为由可变特性的弹簧和减振器组成的悬挂系统虽然它不能随外界的输入进行最优控制和调节但它可按存贮在计算机内部的各种条件下弹簧和减振器的优化参数指令来调节弹簧的刚度和减振器的阻尼状态。半主动悬挂又称无源主动悬挂因为它没有一个动力源为悬挂系统提供连续的能量输入所以在半主动悬挂系统中改变弹簧刚度要比改变阻尼状态困难得多因此在半主动悬挂系统中以可变阻尼悬挂系统最为常见。半主动悬挂系统的最大优点是工作时几乎不消耗动力因此越来越受到人们的重视。3.主动悬挂主动悬挂是一种具有作功能力的悬挂通常包括产生力和扭矩的主动作用器（油缸、汽缸、伺服电机、电磁铁等）、测量元件（如加速度、位移和力传感器等）和反馈控制器等。因此主动悬挂需要一