1、 1 第 1 章 绪 论 1.1 汽车悬架系统简介 是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用 在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰 减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。 典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲 块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形 式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。 汽车悬架又可分为非独立悬架和独立悬架。非独立悬架的结构特点是两侧 车轮由一根整体式车桥相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架与车架（或车身
2、）连接。 当一侧车轮因道路不平而发生跳动时，必然引起另一侧车轮在汽车横向平面内发生摆 动，故称为非独立悬架。独立悬架的结构特点是车桥做成断开的，每一侧的车轮可以 单独的通过弹性悬架与车架（或车身）连接，两侧车轮可以单独跳动，互不影响，故 称为独立悬架 1 。 1.1.1 悬架的功能 悬架是汽车中的一个重要总成，它把车架与车轮弹性地联系起来，关系到汽 车的多种使用性能。从外表上看，轿车悬架仅是由一些杆、筒以及弹簧组成，但 千万不要以为它很简单，相反轿车悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成，这 是因为悬架既要满足汽车的舒适性要求，又要满足其操纵稳定性的要求，而这两 方面又是互相对立的。比如，为了取
3、得良好的舒适性，需要大大缓冲汽车的震动， 这样弹簧就要设计得软些，但弹簧软了却容易使汽车发生刹车“点头” 、加速“抬 头”以及左右侧倾严重的不良倾向，不利于汽车的转向，容易导致汽车操纵不稳 定等。 1.1.2 悬架的分类 按悬架工作原理不同可分为被动悬架、半主动悬架及主动悬架三种。 1、被动悬架 被动悬架即传统式的悬架，由弹簧、减震器(减震筒)、导向机构等组成，其功能 2 是减弱路面传给车身的冲击力，衰减由冲击力引起的承载系统的震动。其中，弹簧主 要起减缓冲击力的作用，减震器的主要作用是衰减震动。由于这种悬架是由外力驱动 而起作用的，所以称为被动动悬架。 传统的被动悬架虽然结构简单、造价低廉且
4、不消耗外部能源，但因为其参数固定， 所以具有较大的局限性。主要表现在：悬架参数固定，不能随路矿改变，只能针对某 种特定工况，进行参数优化设计；而且悬架元件仅对局部的相对运动做出响应，故限 制了悬架参数的取值范围。研究表明在人体共振频率附近，振动的不适主要是由弹簧 的刚度决定，而在非悬置质量共振频率附近，阻尼力起决定性作用。减小悬架刚度后 对改善乘坐舒适性有利，但对改善轮胎的动载荷不利，故在被动悬架设计中需要针对 这些矛盾因素选择折衷方案。由于存在这种本质性的矛盾问题，这就必然导致设计人 员无法使参数优化达到期望的最优性能指标。所以传统被动悬架难以实现乘坐舒适性 和操纵稳定性的完美结合。随着汽车
5、速度的提高，对汽车悬架的性能也提出了越来越 高的要求。所以在这种情况下智能悬架系统应运而生了，即基于电子控制的智能悬架 系统主动悬架，半主动悬架得了迅速发展并逐渐在轿车上应用。 2、主动悬架 主动悬架是近十几年发展起来的、由电脑控制的一种新型悬架。它汇集了力学和 电子学的技术知识，是一种比较复杂的高技术装置。例如装置了主动悬架的法国雪铁 龙桑蒂雅，该车悬架系统的中枢是一个微电脑，悬架上的 5 种传感器分别向微电脑传 送车速、前轮制动压力、踏动油门踏板的速度、车身垂直方向的振幅及频率、转向盘 角度及转向速度等数据。 电脑不断接收这些数据并与预先设定的临界值进行比较， 选择相应的悬架状态。 同时，
6、微电脑独立控制每一只车轮上的执行元件，通过控制减振器内油压的变化产生 抽动，从而能在任何时候、任何车轮上产生符合要求的悬架运动。因此，桑蒂雅轿车 备有多种驾驶模式选择，驾车者只要扳动位于副仪表板上的“正常”或“运动”按钮， 轿车就会自动设置在最佳的悬架状态，以求最好的舒适性能。 主动悬架具有控制车身运动的功能。 当汽车制动或拐弯时的惯性引起弹簧变形时， 主动悬架会产生一个与惯力相对抗的力，减少车身位置的变化。例如德国奔驰 2000 款 Cl 型跑车，当车辆拐弯时悬架传感器会立即检测出车身的倾斜和横向加速度。电脑 根据传感器的信息，与预先设定的临界值进行比较计算，立即确定在什么位置上将多 大的负载加到悬架上，使车身的倾斜减到最小。 3、半主动悬架 3 半主动悬架系统的构造与主动悬架类似，它利用弹性元件和阻尼器并列支撑悬置 质量。不同之处是半主动悬架系统中可控阻尼器代替了主动悬架的主动力作动器。一 般地，由于汽车悬架弹性元件需承载车身的静载荷，因而在半主动悬架中实施刚度控 制比阻尼控制困难得多， 所以对半主动悬架的研究目前大多数都只限于阻尼控制问题， 利用合
