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1、第六章 懸架設(shè)計,懸架設(shè)計,1 概 述 2 懸架結(jié)構(gòu)形式分析 3 懸架主要參數(shù)的確定 4 彈性元件的計算 5 主動與半主動懸架系統(tǒng),1 概 述,一 主要作用,傳遞車輪和車架（或車身）之間的一切力和力矩; 緩和、抑制路面對車身的沖擊和振動； 保證車輪在路面不平和載荷變化時有理想的運動特 性。保證汽車的操縱穩(wěn)定性。,,二 對懸架提出的設(shè)計要求,1）保證汽車有良好的行駛平順性。 2）具有合適的衰減振動能力。 3）保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性。 4）汽車制動或加速時要保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾；轉(zhuǎn)彎 時車身側(cè)傾角要合適。 5）有良好的隔聲能力。 6）結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要小。 7）可靠地傳遞車身

2、與車輪之間的各種力和力矩，在滿足零部 件質(zhì)量要小的同時，還要保證有足夠的強度和壽命。,,2 懸架結(jié)構(gòu)形式分析,一、非獨立懸架和獨立懸架,懸架,,非獨立懸架 獨立懸架兩類,左、右車輪用一根整體軸連接，再經(jīng)過懸架與車架（或車身）連接,左、右車輪通過各自的懸架與車架（或車身）連接,,,非獨立懸架 獨立懸架,1 非獨立懸架,優(yōu)點,,縱置鋼板彈簧為彈性元件兼作導(dǎo)向裝置,,結(jié)構(gòu)簡單 制造容易 維修方便 工作可靠,缺點,,汽車平順性較差 高速行駛時操穩(wěn)性差 轎車不利于發(fā)動機、行李艙的布置,應(yīng)用 ：貨車、大客車的前、后懸架以及某些轎車的后懸架,2 獨立懸架,優(yōu)點,,簧下質(zhì)量??； 懸架占用的空間小；

3、 可以用剛度小的彈簧，改善了汽車行駛平順性； 由于有可能降低發(fā)動機的位置高度，使整車的質(zhì)心高度下 降，又改善了汽車的行駛穩(wěn)定性； 左、右車輪各自獨立運動互不影響，可減少車身的傾斜和 振動，同時在起伏的路面上能獲得良好的地面附著能力。,缺點,,結(jié)構(gòu)復(fù)雜 成本較高 維修困難,應(yīng)用 ：轎車和部分輕型貨車、客車及越野車,二、獨立懸架結(jié)構(gòu)形式分析,分類,,雙橫臂式 單橫臂式、 雙縱臂式 單縱臂式 單斜臂式 麥弗遜式和扭轉(zhuǎn)梁隨動臂式,1 評價指標(biāo)：,1）側(cè)傾中心高度,,側(cè)傾中心位置高，它到車身質(zhì)心的距離縮短，可使側(cè)傾力臂及側(cè)傾力矩小些，車身的側(cè)傾角也會減小。但側(cè)傾中心過高，會使車身傾斜時輪距變化大，加速輪

4、胎的磨損。,2）車輪定位參數(shù)的變化,若主銷后傾角變化大，容易使轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生擺振；若車輪外傾角變化大，會影響汽車直線行駛穩(wěn)定性，同時也會影響輪距的變化和輪胎的磨損速度。,,5）懸架占用的空間尺寸,占用橫向尺寸大的懸架影響發(fā)動機的布置和從車上拆裝發(fā)動機的困難程度； 占用高度空間小的懸架，則允許行李箱寬敞，而且底部平整，布置油箱容易。,,3）懸架側(cè)傾角剛度,車廂側(cè)傾角與側(cè)傾力矩和懸架總的側(cè)傾角剛度大小有關(guān)，并影響汽車的操縱穩(wěn)定性和平順性。,,4）橫向剛度,懸架的橫向剛度影響操縱穩(wěn)定性。若用于轉(zhuǎn)向軸上的懸架橫向剛度小，則容易造成轉(zhuǎn)向輪發(fā)生擺振現(xiàn)象。,,三、前、后懸架方案的選擇,采用的方案,前輪和后輪均

5、采用非獨立懸架； 前輪采用獨立懸架，后輪采用非獨立懸架； 前輪與后輪均采用獨立懸架。,,1 前輪和后輪均采用非獨立懸架,前、后懸架均采用縱置鋼板彈簧非獨立懸架的汽車轉(zhuǎn)向行駛時，內(nèi)側(cè)懸架處于減載而外側(cè)懸架處于加載狀態(tài)，于是內(nèi)側(cè)懸架受拉伸，外側(cè)懸架受壓縮，結(jié)果與懸架固定連接的車軸（橋）的軸線相對汽車縱向中心線偏轉(zhuǎn)一角度。如圖a,,對前軸，這種偏轉(zhuǎn)使汽車不足轉(zhuǎn)向趨勢增加 對后橋，則增加了汽車過多轉(zhuǎn)向趨勢,轎車將后懸架縱置鋼板彈簧的前部吊耳位置布置得比后邊吊耳低，于是懸架的瞬時運動中心位置降低，與懸架連接的車橋位置處的運動軌跡b所示，即處于外側(cè)懸架與車橋連接處的運動軌跡是oa段，結(jié)果后橋軸線的偏離不再

6、使汽車具有過多轉(zhuǎn)向的趨勢。,1.橫向穩(wěn)定器,,通過減小懸架垂直剛度，能降低車身振動固有頻率n ，達(dá)到改善汽車平順性的目的。,四、輔助元件,,,,2.緩沖塊,橡膠制造，通過硫化將橡膠與鋼板連接為一體，再經(jīng)焊在鋼板上的螺釘將緩沖塊固定到車架（車身）或其它部位上，起到限制懸架最大行程的作用,多孔聚氨脂制成 ，它兼有輔助彈性元件的作用。這種材料起泡時就形成了致密的耐磨外層，它保護內(nèi)部的發(fā)泡部分不受損傷。由于在該材料中有封閉的氣泡，在載荷作用下彈性元件被壓縮，但其外廓尺寸增加卻不大，這點與橡膠不同。有些汽車的緩沖塊裝在減振器上。,6-3 懸架主要參數(shù)的確定,一、前后懸架的靜撓度、動撓度的選擇,,汽

7、車滿載靜止時懸架上的載荷Fw與此時懸架剛度c之比，即fc=Fw/c。,1、概念,1)靜撓度,,指從滿載靜平衡位置開始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形（通常指緩沖塊壓縮到其自由高度的1/2或2/3）時，車輪中心相對車回（或車身）的垂直位移,2)動撓度,1、使懸架系統(tǒng)由較低的固有頻率,汽車前、后懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車行駛平順性的主要參數(shù)之一 因現(xiàn)代汽車的質(zhì)量分配系數(shù)近似等于1，于是汽車前、后軸上方車身兩點的振動不存在聯(lián)系,式中，c1、c2為前、后懸架的剛度（N/cm）； m1、m2為前、后懸架的簧上質(zhì)量（kg）。,,,汽車前、后部分的車身的固有頻率n1和n2（亦稱偏頻

8、）可用下式表示,2、選擇要求及方法,當(dāng)采用彈性特性為線性變化的懸架時，前、后懸架的靜撓度可用下式表示,fc1=m1g/c1 fc2=m2g/c2 式中， g為重力加速度（g=981cm/s2）。,將fc1、fc2代入上式得到,希望fc1與fc2要接近，單不能相等（防止共振） 希望fc1fc2 (從加速性考慮，若fc2大，車身的振動大）,2、n1與n2的匹配要合適,若汽車以較高車速駛過單個路障，n1/n21時的車身縱向角振動要比n1/n21時小，故推薦取fc2=（0.80.9）fc1。 考慮到貨車前、后軸荷的差別和駕駛員的乘坐舒適性，取前懸架的靜撓度值大于后懸架的靜撓度值，推薦fc2=（0.

9、60.8）fc1。 為了改善微型轎車后排乘客的乘坐舒適性，有時取后懸架的偏頻低于前懸架的偏頻。,要求：,方法：,3、 fd要合適,根據(jù)不同的車在不同路面條件造,以運送人為主的轎車對平順性的要求最高，大客車次之，載貨車更 次之。 對普通級以下轎車滿載的情況，前懸架偏頻要求1.001.45Hz， 后懸架則要求在1.171.58Hz。 原則上轎車的級別越高，懸架的偏頻越小。 對高級轎車滿載的情況，前懸架偏頻要求在0.801.15Hz，后懸 架則要求在0.981.30Hz。 貨車滿載時，前懸架偏頻要求在1.502.10Hz，而后懸架則要求 在1.702.17Hz。 選定偏頻以后，再利用上式即可計

10、算出懸架的靜撓度。,二、懸架的彈性特征,懸架受到垂直外力F與由此所引起的車輪中心相對于在車身位移f（即懸架的變形）的關(guān)系曲線 。,1)線性彈性特性,定義:當(dāng)懸架變形f與所受垂直外力F之間呈固定比例變化時，彈 性特性為一直線，此時懸架剛度為常數(shù) 。,懸架的彈性特性有線性彈性特性和非線性彈性特性兩種,1、定義,2、分類,特點：隨載荷的變化，平順性變化,2)非線性彈性特性,定義：當(dāng)懸架變形f與所受垂直外力F之間不呈固定比例變化時,1緩沖塊復(fù)原點 2復(fù)原行程緩沖塊脫離支架 3主彈簧彈性特性曲線 4復(fù)原行程 5壓縮行程 6緩沖塊壓縮期懸架彈性特性曲線 7緩沖塊壓縮時開始接觸彈性支架 8額定載荷,特點

11、,在滿載位置（圖中點8）附近，剛度小且曲線變化平緩，因而平順性良好 距滿載較遠(yuǎn)的兩端，曲線變陡，剛度增大,作用,在有限的動撓度fd范圍內(nèi)，得到比線性懸架更多的動容量 懸架的運容量系指懸架從靜載荷的位置起，變形到結(jié)構(gòu)允許的最大變形為止消耗的功 （懸架的運容量越大，對緩沖塊擊穿的可能性越小 ）,三、貨車后懸的主、副簧的剛度匹配,車身從空載到滿載時的振動頻率變化要小，以保證汽車有良好的平順性 副簧參加工作前、后的懸架振動頻率變化不大,,確定方法,使副簧開始起作用時的懸架撓度fa等于汽車空載時懸架的撓度f0，而使副簧開始起作用前一瞬間的撓度fK等于滿載時懸架的撓度fc 。副簧、主簧的剛度比為 使副簧開

12、始起作用時的載荷等于空載與滿載時懸架載荷的平均值，即FK=0.5（F0+FW），并使F0和FK間平均載荷對應(yīng)的頻率與FK和FW間平均載荷對應(yīng)的頻率相等，此時副簧與主簧的剛度比為 ca/cm=（2-2）（+3）,,四、懸架側(cè)傾角剛度及其在前、后軸的分配,重點，結(jié)論不好下,6-4 彈性元件的計算,一、鋼板彈簧的計算,1、鋼板彈簧主要參數(shù)的確定,1）滿載弧高fa,滿載弧同fa是指鋼板彈簧裝到車軸（橋）上，汽車滿載時鋼板彈簧主片上表面與兩端（不包括卷耳半徑）連線間的最大高度差 fa用來保證汽車具有給定的高度 當(dāng)fa=0時，鋼板彈簧在對稱位置上工作 ，為了在車架高度已限定時能得到足夠的支撓度值，常fa=

13、1020mm。,2）鋼板彈簧長度L的確定,鋼板彈簧長度L是指彈簧伸直后兩卷耳中心之間的距離 在總布置可能的條件下，應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取長些。,推薦在下列范圍內(nèi)選用鋼板彈簧的長度： 轎車：L=（0.400.55）軸距； 貨車:前懸架：L=（0.260.35）軸距； 后懸架：L=（0.350.45）軸距。,注：應(yīng)盡可能將鋼板彈簧取長些的原因 增加鋼板彈簧長度L能顯著降低彈簧應(yīng)力，提高使用壽命 降低彈簧剛度，改善汽車平順性 在垂直剛度c給定的條件下，又能明顯增加鋼板彈簧的縱向 角剛度 剛板彈簧的縱向角剛度系指鋼板彈簧產(chǎn)生單位縱向轉(zhuǎn)角時， 作用到鋼板彈簧上的縱向力矩值 增大鋼板彈簧縱向角剛

14、度的同時，能減少車輪扭轉(zhuǎn)力矩所引 起的彈簧變形,3）鋼板斷面尺寸及片數(shù)的確定,a.鋼板斷面寬度b的確定,有關(guān)鋼板彈簧 的剛度、強度等，可按等截面簡支梁的計算公式計算，但需引入撓度增大系數(shù)加以修正。因此，可根據(jù)修正后的簡支梁公式計算鋼板彈簧所需要的總慣性矩J0。對于對稱鋼板彈簧 J0=（K-ks）3c/48E,式中， s為U形螺栓中心距（mm）； k為考慮U形螺栓夾緊彈簧后的無效長度系數(shù)（如剛性夾緊，取k=0.5，撓性夾緊，取k=0）； c為鋼板彈簧垂直剛度（N/mm），c=FW/fc；,鋼板彈簧總截面系數(shù)W0用下式計算 W0FW（L-ks）/4W 式中，W為許用彎曲應(yīng)力。 對于55SiMnVB

15、或60Si2Mn等材料，表面經(jīng)噴丸處理后，推薦W在下列范圍內(nèi)選?。磺皬椈珊推胶鈶壹軓椈蔀?50-450N/mm2；后副簧為220-250N/mm2。,為撓度增大系數(shù)（先確定與主片等長的重疊片數(shù)n1，再估計一個總片數(shù)n0,求得=n1/m0，然后用=1.5/1.04（1+0.5）初定） E為材料的彈性模量。,將式（6-6）代入下式計算鋼板彈簧平均厚度hp 有了hp以后，再選鋼板彈簧的片寬b。,,片寬b對汽車性能的影響,,增大片寬，能增加卷耳強度，但當(dāng)車身受側(cè)向力作用傾斜時，彈簧的扭曲應(yīng)力增大。 前懸架用寬的彈簧片，會影響轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角。片寬選取過窄，又得增加片數(shù)，從而增加片間的摩擦彈簧的總厚 推

16、薦片寬與片厚的比值b/hp在610范圍內(nèi)選取。,b.鋼板彈簧片厚h的選擇,矩形斷面等厚鋼板彈簧的總慣性矩J0用下式計算 J0=nbh3/12 式中，n為鋼板彈簧片數(shù)。,說明： 1、改變片數(shù)n、片寬b和片厚h三者之一，都影響到總慣性矩J0的變化； 2、總慣性矩J0的改變又會影響到鋼板彈簧垂直剛度c的變化，也就是影響汽車的平順性變化。其中，片厚h變化對鋼板彈簧總慣性矩J0影響最大。,片厚h選擇的要求,,增加片厚h，可以減少片數(shù)n 鋼板彈簧各片厚度可能有相同和不同兩種情況，希望盡可能采用前者 但因為主片工作條件惡劣，為了加強主片及卷耳，也常將主片加厚，其余各片厚度稍薄。此時，要求一副鋼板彈簧的厚

17、度不宜超過三組。 為使各片壽命接近又要求最厚片與最薄片厚度之比應(yīng)小于1.5。 鋼板斷面尺寸b和h應(yīng)符合國產(chǎn)型材規(guī)格尺寸。,2、鋼板彈簧各片長度的確定,,將各片厚度hi的立方值hi3按同一比例尺沿縱坐標(biāo)繪制在圖上 沿橫坐標(biāo)量出主片長度的一半L/2和U形螺栓中心距的一半s/2，得到A、B兩點，連接A、B即得到三角形的鋼板彈簧展開圖。 AB線與各葉片上側(cè)邊的交點即為各片長度，如果存在與主片等長的重疊片，就從B點到最后一個重疊片的上側(cè)邊端點一直線，此直線與各片上側(cè)邊的交點即為各片長度。 各片實際長度尺寸需經(jīng)圓整后確定。,3、鋼板彈簧剛度驗算,剛度驗算公式為 其中 式中，a為經(jīng)驗修正系數(shù)，a=0.900

18、.94； E為材料彈性模量； l1、lk+1為主片為第（k+1）片的一半長度。,,,,,用共同曲率法計算剛度的前提,假定同一截面上各片曲率變化值相同 各片的承受的彎矩正比于其慣性矩 同時該截面上各片的彎矩和等于外力所引起的彎矩,4、鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計算,1）鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高H0,定義：鋼板彈簧各片裝配后，在預(yù)壓縮和U形螺栓夾緊前，其主片上表面與兩端（不包括卷耳孔半徑）連線間的最大高度差（如上圖），稱為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高H0， 用下式計算 H0=（fc+fa+f） 式中，fc為靜撓度； fa為滿載弧高； f為鋼板彈簧總成用U形螺栓

19、夾緊后引起的弧高變化.,,s為U形螺栓中心距；L為鋼板彈簧主片長度。鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑R0=L2/8H0,（2）鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下曲率半徑的確定,原則：因鋼板彈簧各片在自由狀態(tài)下和裝配后的曲率半徑不同，裝配后各片產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，其值確定了自由狀態(tài)下的曲率半徑Ri。各片自由狀態(tài)下做成不同曲率半徑的目的是：使各片厚度相同的鋼板彈簧裝配后能很好地貼緊，減少主片工作應(yīng)力，使各片壽命接近。,矩形斷面鋼板彈簧裝配前各片曲率半徑由下式確定 Ri=R0/1+(20iR0)/Ehi 式中，Ri為第i片彈簧自由狀態(tài)下的曲率半徑（mm）；R0為鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑（mm）；0i為各片彈

20、簧的預(yù)應(yīng)力（N/mm2）；E為材料彈性模量（N/mm2），取E=2.1105N/mm2；hi為第i片的彈簧厚度（mm）。,原則：在已知鋼板彈簧總成自由狀態(tài)下曲率半徑R0和各片彈簧預(yù)加應(yīng)力0i的條件下，計算出各片彈簧自由狀態(tài)下的曲率半徑Ri。選取各片彈簧預(yù)應(yīng)力時，要求做到：裝配前各片彈簧片間間隙相差不大，且裝配后各片能很好貼和；為保證主片及一其相鄰的長片有足夠的使用壽命，應(yīng)適當(dāng)降低主片及與其相鄰的長片的應(yīng)力。,這此，選取各片預(yù)應(yīng)力時，可分為下列兩種情況： 對于片厚相同的鋼板彈簧，各片預(yù)應(yīng)力值不宜選取過大； 對于片厚不相同的鋼板彈簧，厚片預(yù)應(yīng)力可取大些。 推薦主片在根部的工作應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力疊加后的合

21、成應(yīng)力在300-350N/mm2內(nèi)選取。1-4片長片疊加負(fù)的預(yù)應(yīng)力，短片疊加正的預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力從長片到短片由負(fù)值逐漸遞增至正值。,,,在確定各片預(yù)應(yīng)力時，理論上應(yīng)滿足各片彈簧在根部處預(yù)應(yīng)力所造成的彎矩Mi之代數(shù)和等于零，即,或 如果第i片的片長為Li，則第i片彈簧的弧高為 HiLi2/8Ri,5、鋼板彈簧強度驗算,（1）緊急制動時,前鋼板彈簧承受的載荷最大，在它的后半段出現(xiàn)的最大應(yīng)力max用下式計算 max=G1m1l2（l1+c）/（l1+l2）W0 式中， G1為作用在前輪上的垂直靜負(fù)荷； m1為制動時前軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)， 轎車：m1=1.21.4， 貨車：m1=1.41.6； l

22、1、l2為鋼板彈簧前、后段長度； 道路附著系數(shù)，取0.8； W0為鋼板彈簧總截面系數(shù)； c為彈簧固定點到路面的距離,max=G2m2l1（l2+c）/（l1+l2）W0+G2m2/bh1 式中，G2為作用在后輪上的垂直靜負(fù)荷； m2為驅(qū)動時后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)， 轎車：m2=1.251.30， 貨車：m2=1.11.2； 為道路附著系數(shù)； b為鋼板彈簧片寬； h1為鋼板彈簧主片厚寬。,（2）汽車驅(qū)動時,后鋼板彈簧承受的載荷最大，在它的前半段出現(xiàn)最大應(yīng)力max用下式計算,（3）鋼板彈簧卷耳和彈簧銷的強度核算,鋼板彈簧主片卷耳受力如圖6-17所示。卷耳所受應(yīng)力是由彎曲應(yīng)力和拉（壓）應(yīng)

23、力合成的應(yīng)力 =3Fx（D+h1）/bh12+Fx/bh1,式中， Fx為沿彈簧縱向作用在卷耳中心線上的力； D為卷耳內(nèi)徑； b為鋼板彈簧寬度； h1為主片厚度。 許用應(yīng)力取為350N/mm2。 對鋼板彈簧銷要驗算鋼板彈簧受靜載荷時鋼板彈簧銷受到擠壓應(yīng)力z=Fs/bd。 其中， Fs為滿載靜止時鋼板彈簧端部的載荷； b為卷耳處葉片寬； d為鋼板彈簧銷直徑。,用30鋼或40鋼經(jīng)液體碳氮共滲處理時，彈簧銷許用擠壓應(yīng)力z取為3-4N/mm2；用20鋼或20Cr鋼經(jīng)滲碳處理或用45鋼經(jīng)高頻淬火后，其許用應(yīng)力z7-9N/mm2。 鋼板彈簧多數(shù)情況下采用55SiMnVB鋼或60Si2Mn鋼制

24、造。常采用表面噴丸處理工藝和減少表面脫碳層深度的措施來提高鋼板彈簧的壽命。表面噴丸處理有一般噴丸和應(yīng)力噴丸兩種，后者可使鋼板彈簧表面的殘余應(yīng)力比前者大很多。,6-5 主動與半主動懸架系統(tǒng),1 主動懸架系統(tǒng),主動懸架中不再有傳統(tǒng)意義上的“彈簧剛度”和“阻尼特性”，懸架中的彈簧和減振器全部或者至少部分被執(zhí)行元件所取代。,基本原理是靠自身的能源通過執(zhí)行元件對振動進行“主動”干預(yù)。,分類：根據(jù)執(zhí)行元件的響應(yīng)帶寬可分為寬帶主動懸架和有限帶寬主動懸架兩種，兩種懸架又分別稱為全主動懸架和慢主動懸架。,主動懸架動畫,1） 全主動懸架,概念： 全主動懸架系統(tǒng)所采用的執(zhí)行元件具有較寬的響應(yīng)頻帶，以便對車輪的高頻共

25、振也加以控制。 執(zhí)行元件多采用電液或液氣伺服系統(tǒng)， 控制帶寬一般應(yīng)至少覆蓋015Hz，有的執(zhí)行元件響應(yīng)帶寬甚至高達(dá)100Hz。,,全主動懸架工作原理的示意圖(單個車輪),A-執(zhí)行元件 E-比較器 F-力傳感器 P-電位器 V-控制閥 1-懸掛質(zhì)量 2-加速度傳感器 3-信號處理器 4-控制單元 5-進油 6-出油 7-非懸掛質(zhì)量 8-路面輸入,系統(tǒng)主要由執(zhí)行元件、各種必要的傳感器、信號處理器和控制單元等組成。 控制單元根據(jù)檢測到的各種信號判斷汽車的當(dāng)前狀態(tài)，并根據(jù)事先設(shè)定的控制策略決定執(zhí)行元件該輸出多大的力。 系統(tǒng)內(nèi)部靠力閉環(huán)控制保證執(zhí)行元件輸出的力滿足指令要求。 實際使用時，

26、還必須包括更多的傳感器以檢測必要的系統(tǒng)狀態(tài)量，比如轉(zhuǎn)向時與汽車運動相關(guān)的橫向加速度、方向盤角速度，還有汽車車速、發(fā)動機油門開度、制動踏板位置以及汽車車身高度等系統(tǒng)狀態(tài)量。,系統(tǒng)工作原理及過程,主動懸架布置圖,,1-懸架位移傳感器 2-后懸架執(zhí)行元件 3-車門開關(guān)傳感器 4-隔離閥 5-前懸架執(zhí)行元件 6-控制閥 7-液壓泵 8-油門位置傳感器 9-車速傳感器 10-控制踏板位置傳感器 11-方向盤傳感器 12-中央控制單元,性能指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn),主動懸架的性能指標(biāo)可以用多個系統(tǒng)輸出變量的均方根值的加權(quán)和來表征。 這些變量可以包括車身加速度、車輪與地面間的動載、車輪相對于車身的位移以及執(zhí)行元件

27、的作用力等。 系統(tǒng)的控制變量也比傳統(tǒng)的被動懸架要多，并且參數(shù)的選擇范圍也更寬。,主動懸架特點,要求執(zhí)行元件所產(chǎn)生的力能夠很好地跟蹤任何力控制信號,因此，它為控制律的選擇提供了一個廣闊的設(shè)計空間，即如何確定控制律以使系統(tǒng)能夠讓車輛達(dá)到最佳的總體性能。 研究表明，主動懸架能夠在不同路面及行駛條件下顯著地提高車輛性能。,2） 慢主動懸架,慢主動懸架將執(zhí)行元件的頻響帶寬降低到只考慮車身的垂直、俯仰和側(cè)傾振動以及汽車的轉(zhuǎn)向反應(yīng)，不考慮車輪剛度所對應(yīng)的頻率，也即帶寬降至34Hz。 它與前述的主動懸架在被測狀態(tài)量和控制實施等方面都有類似，唯一的差異就是執(zhí)行元件帶寬的降低。,一類為當(dāng)其不起作用(激勵頻率超過響

28、應(yīng)帶寬)時可以像普通彈簧一樣工作，比如氣壓執(zhí)行元件，在這種情況下由于執(zhí)行元件可以支持車身的重量，所以系統(tǒng)中可以不加彈簧或并聯(lián)一個彈簧。 另一類為不起作用時變?yōu)閯傂泽w的執(zhí)行元件，如滑閥控制的液力作動器，在這種情況下系統(tǒng)中必須串聯(lián)彈性元件,在慢主動懸架中，可以選用兩類執(zhí)行元件,轎車用慢主動懸架原理圖,,,1-懸掛質(zhì)量 2-空氣彈簧 3-阻力閥 4-比例流量控制閥 5-接油泵 6-接油罐 7-輪胎剛度 8-非懸掛質(zhì)量 9-執(zhí)行元件,慢主動懸架特點,由于慢主動懸架執(zhí)行元件僅需在一窄帶頻率范圍內(nèi)工作，降低了系統(tǒng)的成本及復(fù)雜程度。 比全主動懸架便宜得多。 它的主動控制仍然覆蓋了主要的車身振動，包含縱向、俯

29、仰、側(cè)傾及轉(zhuǎn)向控制等要求的頻率范圍，改善了車身共振頻率附近的行駛性能，提高了對車身姿態(tài)的控制。 性能可達(dá)到與全主動懸架系統(tǒng)很接近的程度。 就實用性及商業(yè)競爭力而言，慢主動懸架有較好的應(yīng)用前景。 半主動懸架不需要油泵、過濾器、儲油器、冷卻器及輸油管等附件，幾乎不消耗發(fā)動機功率，并且制造可控阻尼減振器不像制造電液伺服液力執(zhí)行元件那樣復(fù)雜，懸架系統(tǒng)的制造成本和運行成本可大大降低。,2 半主動式懸架,與主動懸架的比較,半主動懸架與主動懸架的區(qū)別在于用可控阻尼的減振器取代了執(zhí)行元件。 可控阻尼減振器所起的作用與主動懸架中執(zhí)行元件的作用類似，都是通過系統(tǒng)內(nèi)的力閉環(huán)控制實現(xiàn)控制單元提出的力要求。 所不同的是

30、執(zhí)行元件要做功，而減振器則是通過調(diào)節(jié)阻尼力控制耗散掉的能量的多少，幾乎不消耗汽車發(fā)動機的能量。顯然，在半主動懸架中，必須并聯(lián)彈簧以支持懸掛質(zhì)量，一般情況下該彈簧剛度是不變的。,分類,半主動懸架包括阻尼連續(xù)可調(diào)式和可切換阻尼式兩類， 前者的阻尼系數(shù)在一定的范圍內(nèi)可以連續(xù)變化， 后者的阻尼系數(shù)只能在幾個離散的阻尼值之間進行切換。,各自特點,可切換阻尼系統(tǒng)與前面介紹的阻尼可調(diào)自適應(yīng)懸架的區(qū)別在于阻尼值停留在特定設(shè)置的時間長短不同。阻尼可調(diào)自適應(yīng)懸架在每一設(shè)置上停留的時間較長(一般在5s以上) 而可切換阻尼式懸架的設(shè)置則可在每一車輛振動周期變化范圍內(nèi)在頻繁地改變(切換速度為十幾毫秒)。,常見的可切換阻

31、尼式懸架一般設(shè)置2至3個檔位，阻尼系數(shù)可在幾檔之間快速切換，切換的時間通常為1020S?？刂品椒ㄍǔ２捎肒arnopp等提出的算法，即根據(jù)車身的相對速度和絕對速度來改變系統(tǒng)阻尼的設(shè)置。 以兩擋切換系統(tǒng)為例，如果二者符號相同，阻尼為硬設(shè)置；否則為軟設(shè)置。 可切換阻尼懸架的設(shè)計關(guān)鍵是發(fā)展先進的控制閥技術(shù)，保證切換時間能足夠短，以便使復(fù)雜的控制策略的應(yīng)用成為可能。 但這也將導(dǎo)致阻尼器的制造成本升高，目前這種快速切換阻尼系統(tǒng)在實際應(yīng)用中仍不多見。,可切換阻尼式懸架應(yīng)用,連續(xù)可調(diào)減振器的兩種基本結(jié)構(gòu)形式,一種是通過調(diào)節(jié)減振器節(jié)流閥的面積而改變阻尼特性的孔徑調(diào)節(jié)式，其孔徑的改變一般可由電磁閥或其它類似的機電式驅(qū)動閥來實現(xiàn)； 另一種是電流變或磁流變可調(diào)阻尼器，其工作原理是通過改變電場或磁場強度來改變流變體的阻尼特性。 兩種結(jié)構(gòu)中，前者技術(shù)較為成熟，后者屬于新興技術(shù)，隨著對這項技術(shù)的研究和突破，將會成為一種較有前途的半主動懸架。,back,