汽车悬架的发展历程

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汽车悬架发展简史

汽车悬架发展简史

汽车悬架发展简史汽车悬架是汽车的重要组成部分,它直接影响着车辆的操控性、舒适性和安全性。

在汽车发展的历程中,悬架的设计和技术也经历了多次革新和改进。

本文将从人类视角出发,为你讲述汽车悬架的发展简史。

一、早期悬架设计最早的汽车悬架设计可以追溯到19世纪末。

当时的汽车悬架主要采用弹簧和减震器的组合,以提供车辆的平稳性和舒适性。

这种设计在当时被认为是先进的,但由于技术和材料的限制,悬架的效果并不理想。

二、悬架的革新随着科技的进步和工业化的发展,汽车悬架的设计逐渐得到改进。

在20世纪初,液压减震器的出现使得悬架的效果有了显著提升。

液压减震器可以根据路面状况自动调节阻尼力,使得车辆行驶更加稳定和舒适。

悬架材料的改进也为悬架的发展提供了支持。

钢材的广泛应用使得悬架的结构更加坚固和耐用,从而提高了车辆的安全性和稳定性。

三、空气悬架的出现20世纪50年代,空气悬架开始在汽车上应用。

空气悬架通过气压的调节来改变悬架的硬度和高度,从而提供更好的悬架性能。

空气悬架的出现使得车辆在不同路况下都能保持较好的悬架效果,进一步提升了车辆的舒适性和操控性。

四、电子悬架的引入随着电子技术的发展,电子悬架逐渐在高端汽车上引入。

电子悬架通过传感器和控制系统来实时监测和调节悬架的状态,以适应不同的行驶条件和驾驶方式。

电子悬架的出现使得车辆可以根据驾驶者的需求来调节悬架的硬度和高度,进一步提升了车辆的操控性和舒适性。

五、未来发展趋势随着汽车科技的不断进步,悬架的发展也将朝着更加智能化和高效化的方向发展。

未来的悬架可能会采用更先进的材料和技术,以提供更好的悬架性能和更高的安全性。

六、总结汽车悬架的发展经历了多次革新和改进,从最早的弹簧减震器到如今的电子悬架,每一次的改进都使得车辆的悬架性能得到提升。

随着科技的进步,我们有理由相信未来的悬架技术将会更加先进和智能化,为驾驶者提供更好的悬架体验。

作为车辆的重要组成部分,悬架的发展不仅仅是技术的进步,更是人类对于驾驶舒适性和安全性的追求。

平衡悬架结构原理

平衡悬架结构原理

震器吸收振动,悬挂臂则将车轮与车身连接起来。
悬挂系统的设计直接影响车辆的操控性能、乘坐舒适性和轮胎
03
磨损。
减震系统
减震系统是平衡悬架中的重要 组成部分,主要作用是吸收和 减少来自路面的冲击和振动。
它通常由减震器和阻尼器组成, 减震器负责吸收振动,阻尼器 则通过摩擦和热能转化来消耗 振动能量。
减震系统的性能直接影响车辆 的行驶平稳性和乘坐舒适性。
20世纪中叶,随着汽车工 业的发展,平衡悬架开始 被应用于部分高端车型。
现代发展
近年来,随着电子技术和 控制理论的进步,平衡悬 架的性能和智能化程度得 到了显著提升。
02
平衡悬架的结构组成
悬挂系统
01
悬挂系统是平衡悬架的重要组成部分,主要负责支撑车身并缓 冲来自路面的冲击。
02
它通常由弹簧、减震器和悬挂臂组成,弹簧提供弹性支撑,减
统连接在一起,传递力和运动。
02
车身连接系统的组成
车身连接系统通常由各种连杆、轴和轴承组成,它们协同工作以实现车
身连接功能。
03
车身连接系统的力学原理
在车身连接系统中,各种连杆、轴和轴承通过精确的配合和运动传递来
确保车轮与路面之间的正确接触,同时将来自路面的冲击和振动传递到
车身。
04
平衡悬架的性能分析
车身连接系统的设计直接影响车辆的 操控性能、乘坐舒适性和轮胎磨损。
它通常由轴、轴承和车轮轴承座等组 成,轴负责连接车轮和车身,轴承和 车轮轴承座则负责支撑和润滑。
03
平衡悬架的工作原理
悬挂系统的力学原理
悬挂系统的作用
悬挂系统是平衡悬架的重要组成部分,主要作用是连接车轮和车 身,缓冲来自路面的冲击,并保持车轮与路面之间的接触。

汽车悬架系统

汽车悬架系统

什么是悬挂系统舒适性是轿车最重要的使用性能之一。

舒适性与车身的固有振动特性有关,而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。

所以,汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。

同时,汽车悬架做为车架(或车身)与车轴(或车轮)之间作连接的传力机件,又是保证汽车行驶安全的重要部件。

因此,汽车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表,作为衡量轿车质量的指标之一。

汽车车架(或车身)若直接安装于车桥(或车轮)上,由于道路不平,由于地面冲击使货物和人会感到十分不舒服,这是因为没有悬架装置的原因。

汽车悬架是车架(或车身)与车轴(或车轮)之间的弹性联结装置的统称。

它的作用是弹性地连接车桥和车架(或车身),缓和行驶中车辆受到的冲击力。

保证货物完好和人员舒适;衰减由于弹性系统引进的振动,使汽车行驶中保持稳定的姿势,改善操纵稳定性;同时悬架系统承担着传递垂直反力,纵向反力(牵引力和制动力)和侧向反力以及这些力所造成的力矩作用到车架(或车身)上,以保证汽车行驶平顺;并且当车轮相对车架跳动时,特别在转向时,车轮运动轨迹要符合一定的要求,因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。

悬架结构形式和性能参数的选择合理与否,直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。

由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。

一般悬架由弹性元件、导向机构、减振器和横向稳定杆组成。

弹性元件用来承受并传递垂直载荷,缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。

弹性元件种类包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧。

减振器用来衰减由于弹性系统引起的振,减振器的类型有筒式减振器,阻力可调式新式减振器,充气式减振器。

导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩,同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动,通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。

种类有单杆式或多连杆式的。

钢板弹簧作为弹性元件时,可不另设导向机构,它本身兼起导向作用。

有些轿车和客车上,为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜,在悬架系统中加设横向稳定杆,目的是提高横向刚度,使汽车具有不足转向特性,改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。

浅析汽车主动悬架系统的发展和控制策略

浅析汽车主动悬架系统的发展和控制策略
科 技 论 坛
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浅析汽车主动悬架系统 的发展和控制策略
邱 亚 宇

( 南京信 息职业技术 学院, 江苏 南京 2 1 0 0 4 6 ) 要: 介绍 了国内外汽 车主动 悬架控 制 系统发展和 主要控 制策略 , 重点论述 了汽车主动悬 架控制 系统的应用和发展 , 最后列举 了
目前 主 动 悬 架 的控 制 策 略 和 优 缺 点 。
关键词 : 主动悬架 ; 应用 ; 发展 ; 控 制策略
随着现代汽车对乘坐舒适 『 生 和行驶安全J 生的要求提高 ,设计一个 起步比较晚 其中上海交通大学、 清华大学 、 吉林大学和同济大学等科研 具有良好综合陛能的悬架成为现代汽车研究的一个重要课题。传统被 院所都开展了一些研究工作 ,对主动悬架进行 了一些理论研究和试验 动式悬架系统的弹『 生 元件其刚度和阻尼是固定值,在汽车行驶过程中 方法的研究 ,仍处于理论探索与数值模拟阶段 ,相应的试验验证比较 无法随路面状况 、 载荷和车速等因素的变化而变化。 由于悬架参数不可 少 , 还没有进入产品研制开发阶段。 北京理工大学的章一鸣教授较早地 改变 , 即使参数采用优化设计, 也只能对特定的激励具有最佳效果 , 一 对主动悬架进行了理论及试验研究。 该校高志彬 、 黄志刚等人进行 了可 旦激励发生变化 , 悬架 系统的减振效果很难维持最佳, 这一问题注定了 控减振器的性能试验研究 ,试验结果说咀昕 十的三级阻尼可调减振 被动式悬架系统的性能难以提高。近年来 , 随着计算机技术和各种控制 器 I 生 能优于传统的被动悬架。 方法 的发展 , 汽车主动悬架技术成为汽车技术研究的—个重要方向。 这 2主动悬架系统的控制策略 种主动悬架系统 ,可随汽车行驶状况而自适应地通过作动器控制悬架 汽车主动悬架的研究工作包含两个方面: 一方面是执行器的开发 , 动力响应 、 或 自动调节悬架的刚度和阻尼参数 , 具有优 良的减振性能 , 另一方面是控制策略的研究,两方面较好的配合才会使悬架系统的性 也有利于车辆的操纵稳定 I 生。 能达到理想的效果。 上世纪五十年代形成完整的经典控制理论, 采用频 1主 动悬 架 系统 国内外发 展状 况 率响应 法和根轨迹法这些 图解分析方法分析系统性能和设计控制装 在汽车悬架系统的发展史上 , 是1 9 5 4 年美 国 G M汽车公司的 E 置。历史的实践汪明经典控制理论十分有效的。 s p i e l L a b r o s s e 首次提出了主动悬架的概念。 雪铁龙早在 2 0 世纪 5 0 年 随着状态空间空间法的应用而出现的现代控制理论 ,它可以解决 代初期就将电控主动液压悬架装备在其 1 5车型上 , 但实现大规模的批 多输人多输出的多维空间系统 , 研究 的系统复杂性不断提高 , 其 已开始 量使用则是在稍后推出的 D S系列车型上Ⅲ 。 向智能控制方向发展 。目前应用于主动悬架系统的控制理论 比较多, 常 1 9 6 5 年, W. 0 . O b s o n 和k R  ̄ A l l e n 作了类似的研究工作。此后 , T . H . 见的控制方法主要有 以下 3 种: R o c h w e l l , S . K i mi c  ̄和 M . L a w t h e r 做了用伺服机构作为主动元件的理论 2 . 1 天棚阻尼控制。美 国著名控制专家 K a r n o p p 在二十世纪七十年 研究 。早期研究的主动悬架数学模型是不考虑非簧载质量和轮胎特l 生 代初提出了天棚阻尼的概念。这种方法的思想就是在车身上安装一个 的单 自由度系 统 。 与车身振动速度成正比的阻尼器,使阻尼器产生的力与车身竖直方向 1 9 7 6 年T h o mp s o n首先将全状态反馈最优控制理论应用于主动悬 的运动相抵抗 , 便可以Байду номын сангаас效地防止车身与悬架发生大的共振。 这种方法 架的研究中。1 9 8 4年他又利用部分状态反馈最优控制理论构造了次最 简单 , 所需要的车身传感器数量也较少 , 不需要非常复杂的悬架系统模 优反馈阵。 随后 , T h o m p s o n 和P e a r c e 把两个 自由度模型扩充到四个 型 , 实现起来 比较简单 。后来 k a r n o p p 又提出了开关阻尼的概念 , 这种 自由度模 型 。 方法是天棚阻尼的延伸 ,目前已被美 国通用汽车公司应用于某型号车 并取得了良好 的效果 。 1 9 8 6 年, R . M. C h a l a s s a n i 研究了整车模型 的行驶 I 生能。P . B a r a k和 上 , 2 . 2 智能控制。 近些年来智能控制取得了很大的发展 , 最有代表f 生 的 D . H r o v a t 用计算机模拟激励的方法, 比较 了主动悬架的优趱 陛。用性能 指数 1 I表示 主动 、 半主动 、 和被动 悬 架 的性能 。对 一组 特 定的 Ⅱ 加权 便是模糊控制和神经网络控制。模糊控制是由美国动控制理论专家扎 计算模拟的激励结果显示采用半主动悬架和主动悬架的车辆其各项指 德f L ^ A . z a d a h 艉 出来的, 通过一定的发展 , 模糊控制理论已经成为人们所 研究的一个热 门课题。在汽车悬架控制方面, Y o s h i m u r o 教授将模糊控 标多下降了很多。 1 9 5 5 年法 国 C i t r o e n 汽车公司研制出一种液压一空气悬架系统 , 制理论首先应用到汽车主动和半主动悬架 中。汽车悬架可以看作是用 可以使汽车具有较好 的行驶平顺性和乘坐舒适性 ,由于它的制造工序 组非线 『 生 微分方程来描述的非线性系统 ,利用模糊推理方法可推导 过于复杂 , 最终未能普及。1 9 8 2 年美国 L O T U S 汽车公 司研制出有源主 出合适的阻尼力 ,实验结果显示采用模糊控制理论设计的控制器可使 动悬架系统 ,瑞典 V O L V O汽车公 司在其车上安装 了实验 f 生的 L O T U S 主动悬架的性能得到有效提高 , 提高了汽车行驶的平顺性 。 模糊控制和 主动悬架系统。1 9 8 3年 日 本T O Y O T A汽车公司在 S o a r e 轿车上采用了 神经网络控制能够为特殊条件下的模型处理问题提供有效的方法 。可 阻尼可调的减振器。1 9 8 6年丰 田又在 S o a r e 车型采用了能分别对阻尼 以认为智能控制将是 2 1 世纪控制领域 的核心技术 , 智能控制的发展必 和刚度进行三级调节的空气悬架 , 1 9 8 9年 T O Y O T A在 C e l i c a 车型上装 将推动科技的发展, 从而对社会进步的推动力是不可估量 的。 置了真正意义上的主动油气悬架系统 福特汽车公司在 1 9 8 4年底的 2 . 3 混合控制。 当前用于汽车悬架振动的控制策略比较多, 单一控制 L i n c o l n C o n t i n e n t a l 车上 装 备 了电控 空气 悬架 系 统 , 可 以有效 地实 现 隔 策略可以使某一控制 目标达到理想的效果 ,但很难达到多个控制 目标 振 和高 度调 整 。 同时满足要求 的要求。因为各种控制策略都有 自身无法弥补的缺陷 , 考 1 9 8 8年雪铁龙公 司正式将装备有液压悬架的 X M车型正式命名 虑到一方面则往往另一面就会有损失 。因此常将多种控制方法结合起 为第一代主动液压悬架系统,之后雪铁龙又在其生产的 X A N T I A系列 来对悬架系统进行混合控制 ,例如将模糊控制和神经网络控制混合设 车型装置了第二代主动液压悬架, 这一代新型主动悬架大大地提高 E — 计 应用于奔驰高级轿车和重型坦克,这种混合控制策略同样适用于汽 C U控制单元的计算速度 , 同时有运动和舒适两种模式可供选择。到 目 车主动悬架这样复杂的非线性系统 ,仿真结果显示均能取得 良好的效 前为止,雪铁龙的主动液压悬架已发展到第三代 ,并装备于其 c 5 、 c 6 果 , 从长远来看 , 混合控制方法将是今后悬架控制策略研究的一个很重 系列车型上。 其第四代主动液压系统也在研发 当中 [ 3 1 。 2 0 世纪 9 0 年代 要 方 向。 日本 N I S S A N汽车公司在 I n i f n i t e Q 4 5 轿车上也装备了液压主动悬架。 参考文献 此外 , 德国 P o r s c h e 、 美国F o r d , 德国 B e n z 、 通用、 克莱斯勒 、 雪铁龙 [ 1 Ⅱ .E s k i ,S . Y i d i r i m .V i b r a t i o n C o n t r o l o f V e h i c l e A c t i v e S u s p e n s i o n s t e m Us i n g a Ne w Ro b u s t N e u r a l Ne t w o r k C

汽车悬架毕业论文

汽车悬架毕业论文

汽车悬架毕业论文汽车悬架毕业论文随着科技的不断进步,汽车行业也在不断发展和创新。

汽车悬架作为汽车的重要组成部分,对于汽车的操控性、舒适性和安全性起着至关重要的作用。

本篇论文将探讨汽车悬架的发展历程、原理和未来趋势,以及对汽车悬架进行改进的一些方法。

第一部分:汽车悬架的发展历程汽车悬架的发展可以追溯到汽车的诞生。

最初的汽车悬架是由弹簧和减震器组成的简单结构,主要用于减缓车辆行驶中产生的震动和冲击力。

随着时间的推移,汽车悬架经历了许多改进和创新。

从传统的独立悬挂到现代的气动悬挂和电子悬挂,汽车悬架的技术不断提升,为驾驶者带来更好的驾乘体验。

第二部分:汽车悬架的原理汽车悬架的主要功能是保持车身稳定,并提供舒适的乘坐体验。

它通过减震器和弹簧来吸收和分散道路上的震动和冲击力。

减震器通过阻尼器的工作原理来减少车身的颠簸和晃动,使驾驶者感到更加平稳和舒适。

而弹簧则起到支撑车身和分散车轮受力的作用,使车辆在行驶中保持平衡和稳定。

第三部分:汽车悬架的改进方法为了提高汽车悬架的性能,许多改进方法被提出和应用。

其中之一是采用更先进的材料,如碳纤维和铝合金,来替代传统的钢材。

这些新材料具有更高的强度和更轻的重量,可以减少车辆的整体重量,提高悬架的刚度和响应速度。

另一个改进方法是引入电子控制技术。

通过使用传感器和控制单元,悬架系统可以根据道路状况和驾驶者的需求进行实时调节。

这种电子悬架可以根据车速和转向角度来调整减震器的阻尼力,以提供更好的操控性和舒适性。

此外,气动悬挂也是一种改进方法。

通过调节气囊的气压,气动悬挂可以根据不同的道路条件和驾驶模式来调整车身高度。

这种悬挂系统可以提供更好的通过性和减少风阻,从而提高燃油经济性和行驶稳定性。

第四部分:汽车悬架的未来趋势未来,汽车悬架将继续朝着更加智能化和自动化的方向发展。

随着自动驾驶技术的不断成熟,悬架系统将与其他车辆控制系统进行整合,以实现更高级别的自动驾驶功能。

例如,悬架系统可以通过感知和判断道路状况,自动调整悬架的刚度和高度,以提供更安全和舒适的驾驶体验。

国内外悬架的发展的趋势和技术水平

国内外悬架的发展的趋势和技术水平

国内外悬架的发展趋势和技术水平一、国内外悬架的发展趋势随着汽车工业的迅速发展,国内外悬架技术也在不断升级和改进。

未来国内外悬架的发展趋势主要体现在以下几个方面:1. 对悬架轻量化的追求。

随着汽车对燃油经济性和环保性能要求的不断提高,悬架轻量化成为发展的主要趋势。

轻量化的悬架系统不仅可以降低汽车的整体重量,提高车辆的燃油经济性,还可以减少对环境的影响。

2. 悬架智能化水平的提升。

随着智能化技术的不断进步,未来的悬架系统将更加智能化,具有更强的自适应能力和智能控制功能。

智能悬架系统可以根据车辆的行驶状况和路况实时调整悬架的硬度和高度,提高车辆的稳定性和行驶舒适性。

3. 对悬架安全性能的关注。

悬架是汽车重要的安全零部件之一,未来的悬架系统将更加关注安全性能的提升。

通过采用先进的材料和制造工艺,悬架系统可以提高抗疲劳性能和抗冲击性能,减少意外事故的发生。

4. 对悬架动态性能的改进。

未来的悬架系统将更加注重在高速、急转弯、坎坷路面等复杂路况下的动态性能,以提高车辆的操控稳定性和通过性能。

二、国内外悬架技术水平1. 国外悬架技术水平目前,欧美等发达国家在汽车悬架技术方面处于领先地位。

其主要体现在以下几个方面:a. 高性能的主动悬架系统。

欧美等发达国家的汽车厂商在主动悬架系统方面具有较强的研发和生产能力,通过先进的电子控制技术和液压系统,可以实现对悬架的实时调节,提高车辆的操控性和行驶舒适性。

b. 先进的材料和制造工艺。

欧美等发达国家的汽车悬架系统在材料和制造工艺方面具有较强的优势,通过采用先进的合金材料和精密加工工艺,可以提高悬架系统的强度和耐久性。

c. 悬架系统集成化水平高。

欧美等发达国家的汽车悬架系统在集成化水平方面具有较强的优势,可以实现与车辆动力系统、操控系统等其他系统的无缝连接和协同工作,从而提高整车的性能表现。

2. 国内悬架技术水平在国内,汽车悬架技术水平虽然与国外发达国家存在一定差距,但也在不断追赶和提高。

汽车悬架的发展史

汽车悬架的发展史

国外汽车空⽓悬架发展经历了“钢板弹簧→⽓囊复合式悬架→被动全空⽓悬架→主动全空⽓悬架(即ECAS电控空⽓悬架系统)”的变化型式。

主动全空⽓悬架应⽤了电⼦控制系统,使传统的空⽓悬架系统的性能得到很⼤改善,汽车在各种路⾯、各种⼯况条件下能实现主动调节、主动控制,并增加了许多辅助功能(如故障诊断功能等)。

⽬前ECAS系统在欧洲⼀些国家的⼤客车上已经⼤量应⽤,随着⼈们⽣活⽔平的提⾼,对汽车舒适性的要求越来越⾼,可以预见,ECAS这⼀先进的空⽓悬架系统在汽车上的应⽤将越来越普及。

悬架还分为主动悬架和被动悬架两类
主动悬架:主动悬架还分为主动悬架和半主动悬架两类;⼀、半主动悬架就是通过传感器感知路⾯平坦情况的参数,调整悬挂系统的阻尼,稳定⾏车状态的装置.⼆、主动悬架就是不⽌调整阻尼,还有通过主动的⾼度补偿来使不管轮⼦怎样的⾼低变化都尽量使车⾝保持稳定.我们平时所见的车多数是被动式悬挂,奔驰的s级等⽤的是主动式空⽓悬挂,雪铁龙⽤的是主动式液压悬挂.如果在崎岖的路上较⾼速度⾏驶的主动悬挂的车,看到最明显的不同是轮⼦不停的跳动,车⼦却变化不⼤,普通车就轮⼦不会频率很快的剧烈跳动,车⼦跟着⼀起起伏
被动悬架:被动悬架的参数根据经验或优化设计的⽅法确定,在⾏驶过程中保持不变,但它很难适应各种复杂路况,减震的效果差。

现在⼈们对于汽车舒适性的要求越来越⾼,如何提升汽车舒适性考验了⼯程师对悬架的调校和每⼀次悬架技术的跨越,汽车技术反映了国家⼯业技术的强弱,汽车的发展对⼯业技术提出了更⾼要求,使⼈类的认识迈向更新、更⾼的境界。

汽车主动悬架设计介绍 080821

汽车主动悬架设计介绍 080821

应用 :货车、大客车的前、后悬架以及某些轿车的后悬架
2) 独立悬架
簧下质量小;
悬架占用的空间小;
优点
可以用刚度小的弹簧,改善了汽车行驶平顺性; 由于有可能降低发动机的位置高度,使整车的质心高度下
降,又改善了汽车的行驶稳定性;
左、右车轮各自独立运动互不影响,可减少车身的倾斜和
振动,同时在起伏的路面上能获得良好的地面附着能力。
4.3主动悬架装置介绍
(1)电子控制空气悬架 (2)电子控制油气悬架 (3)电子控制液压悬架
4.3.1电子控制空气悬架的特点
(1)弹簧刚度和减振器阻尼力控制
高速感应控制
前后关联控制 良好路面形式控制
(2)车身高度控制
主动悬架控制系统在轿车上的示意图
主动悬架各零件在轿车上的位置
而主动悬架的控制环节中安装了能够产生驱动的装置,采用 一种以力抑力的方式来抑制路面对车身的冲击力及车身的倾斜力。 由于这种悬架能够自行产生作用力,因此称为主动悬架。
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,具备三个条件: (1)具有能够产生作用力的动力源; (2)执行元件能够传递这种作用力并能连续工作; (3)具有多种传感器并将有关数据集中到微电脑进行运算并决定 控制方式。
可控阻尼减振器所起的作用与主动悬架中执行元件的作用类似, 都是通过系统内的力闭环控制,实现控制单元提出的力要求。
所不同的是执行元件要做功,而减振器则是通过调节阻尼力控 制耗散掉的能量的多少,几乎不消耗汽车发动机的能量。显然, 在半主动悬架中,必须并联弹簧以支持悬挂质量,一般情况下 该弹簧刚度是不变的。
实际设计时,考虑一种状态,如某个速度下或某个路况,优化选 定一个刚度和阻尼系数,不断去试验,改善两着间的关系。所以 称之为被动悬架。

橡胶衬套及悬架

橡胶衬套及悬架
循环疲劳测试
在疲劳试验机上对橡胶衬套进行循环 疲劳测试,测量其疲劳寿命和疲劳强 度等参数。
弯曲疲劳测试
在弯曲试验机上对橡胶衬套进行弯曲 疲劳测试,测量其弯曲疲劳寿命和弯 曲疲劳强度等参数。
05
橡胶衬套及悬架系统的未来
发展
新材料的应用
高性能合成橡胶
随着材料科学的进步,高性能合成橡 胶在橡胶衬套及悬架系统中的应用将 更加广泛,以提高耐久性和性能。
橡胶衬套的应用领域
汽车工业
建筑行业
橡胶衬套广泛应用于汽车的悬挂系统、 转向系统和发动机支撑等部位,提高 车辆的行驶平顺性和稳定性。
在建筑领域,橡胶衬套可用于桥梁、 高层建筑等大型结构的减震和隔震, 提高结构的抗震性能和安全性。
机械制造
在机械制造领域,橡胶衬套可用于各 种机械设备中,起到减震、降噪和缓 冲的作用,提高设备的可靠性和使用 寿命。
减震器悬架
在螺旋弹簧基础上增加减震器,进一 步提高了乘坐舒适性和行驶稳定性。
多连杆和空气悬挂悬架
现代高级车型中广泛采用的多连杆和 空气悬挂系统,能够实现更精确的车 轮定位和更好的舒适性。
03
橡胶衬套在悬架系统中的应

橡胶衬套在独立悬架中的应用
总结词
提供稳定性、减震效果
详细描述
在独立悬架中,橡胶衬套被广泛用于连接各个车轮与车身,提供稳定性并减少 振动和冲击。它能够吸收路面不平带来的振动,提高驾驶的舒适性和稳定性。
悬架系统概述
悬架系统的功能
缓冲作用
稳定作用
导向作用
通过减震器和衬套,吸 收和缓冲来自路面的冲 击,提高乘坐舒适性。
通过控制车轮的运动, 保持车辆行驶的稳定性,
减少侧倾和摆动。

浅析汽车悬架技术发展

浅析汽车悬架技术发展

浅析汽车悬架技术发展汽车悬架技术是汽车行驶中不可缺少的部分,负责承载汽车的重量和动力,同时也保障了行车安全和舒适性。

随着汽车工业的发展,悬架技术也在不断进化,下面我们来浅析一下汽车悬架技术的发展历程。

第一代悬架技术最初,汽车的悬架技术还相对简单,使用弹簧和减震器的组合作为悬架。

弹簧起到了缓冲汽车载荷和道路不平坦性的作用,而减震器则防止了汽车车身在行驶中产生过度晃动。

不过,这种悬架技术相对来说不太完善,无法适应高速公路高速行驶的需要并且也能导致较大的车身平移和摇晃。

随着汽车行驶速度和汽车种类的不断增加,悬架技术也在逐渐发展。

第二代的悬架技术相较第一代有了很大的创新,如悬挂式悬架系统以及气垫悬架技术。

这类悬架系统革命性地提升了汽车行驶的舒适性,减轻了因道路状况不良造成的驾驶员疲劳。

在20世纪80年代,第三代悬架技术开始崭露头角,主要以电子悬架技术为代表。

在这种技术之下,悬架系统才得以与汽车电脑系统联系在一起,通过电子控制单元(ECU)完成控制和自适应调节,使得悬架系统更加符合不同路况和行驶速度的要求。

此外,主动悬挂技术的应用,也使得车辆的操控性得到了显著的提升。

第三代悬架技术的发展,大大改进了汽车行驶的平稳性和操控性,让车辆可以独立适应多种路况,保证了行车的安全性。

未来悬架技术的发展方向未来的悬架技术有望进一步发展,更加注重安全、环保、节能等方面的需求。

例如,未来有可能会推出可变刚度悬架技术,能够让悬架系统适应更广泛的道路和行驶状况,使得悬架系统的稳定性和安全性进一步提高。

在环保和节能方面,未来也有望推出更多的电动悬架系统,这些系统将可以更加有效地控制车轮摩擦力,减少电能损失,以实现更节能和环保的目标。

总之,随着汽车工业的高速发展,悬架技术也在不断进步和完善,除了提高驾乘者的舒适性之外,也能更好地保障行车的安全性和环保性。

相信在未来,我们可以看到更加完善和先进的悬架技术出现,为汽车行业的发展带来更多的类似创新和改变。

汽车悬架发展史

汽车悬架发展史
ห้องสมุดไป่ตู้
空气悬架诞生于十九世纪中期,早期用于机械设备隔
振。1947年,美国首先在普耳曼汽车上使用空气悬架, 意大利、英国、法国及日本等国家相继对汽车空气悬 架作了应用研究。经历了一个世纪的发展,到二十世 纪五十年代才被应用在载重车、大客车、小轿车及铁 道汽车上。目前国外高级大客车几乎全部使用空气悬 架,重型载货车使用空气悬架的比例已达80%以上, 空气悬架在轻型汽车上的应用量也在迅速上升。部分 轿车也逐渐安装使用空气悬架,如美国的林肯等。在 一些特种车辆(如对防震要求较高的仪表车、救护车、 特种军用车及要求高度调节的集装箱运输车等)上,空 气悬架的使用几乎为唯一选择。
按汽车悬架的结构特点分为:
非独立悬架:两侧车轮由整体式车桥刚性的
连接在一起,只能共同运动的悬架。广泛应 用于货车、客车和轿车后悬架。
独立悬架:两侧车轮由断开式车桥连接,车
轮单独通过悬架于车架连接,可以单独跳动。 广泛应用于轿车前悬架。
独立悬架
麦弗逊滑柱式独立悬架,烛式独立悬
架,横臂式独立悬架(单横臂式独立悬 架,双横臂式悬架),多连杆式悬架, 纵臂式独立悬架(单纵臂式独立悬架, 双纵臂式独立悬架)
汽车悬架的组成示意图
横向推力杆 横向稳定杆 阻尼元件
弹性元件
纵向推力杆
在马车出现的时候,为了乘坐更舒适,人类就开始对马车 的悬架——叶片弹簧进行孜孜不倦的探索。在1776年,马车 用的叶片弹簧取得了专利,直到20世纪30年代,叶片弹簧才 逐渐被螺旋弹簧代替。汽车诞生后,相继相继出现了扭杆弹 簧、气体弹簧、橡胶弹簧、钢板弹簧等弹性件,1934年 世界上出现了第一个由螺旋弹簧组成的被动悬架。被动悬架 的参数根据经验或优化设计的方法确定,在行驶过程中保持 不变,但它很难适应各种复杂路况,减振的效果较差。被动 悬架主要应用于中低档轿车上,现代轿车的前悬架一般采用 带有横向稳定杆的麦弗逊式悬架,比如桑塔纳、夏利、赛欧 等车,后悬架主要有复合式纵摆臂悬架和多连杆悬架等。半 主动悬架的研究工作始于1973年由D.C.Karnopp首先提出, 现在仍具有很好的发展前景。

浅析汽车悬架系统-正文

浅析汽车悬架系统-正文

浅析汽车悬架系统第一章概述1.1 本课题研究的内容本课题主要是介绍汽车的悬架系统,其中包括悬架系统的分类与组成及悬架系统的一般工作原理。

其中还主要简介了独立式悬架系统和非独立式悬架系统的组成与工作原理以及构造,也简介了电控悬架系统。

还介绍了一些关于汽车悬架系统最新技术和发展过程。

在本课题还浅谈了汽车悬架系统的的维护和汽车悬架系统常见的故障现象(弹性元件的断裂、减振器失效、等)及故障所引发的原因,还有汽车悬架系统的检测方法和检测设备以及对未来汽车悬架系统技术发展的展望。

1.2 课题研究的意义汽车悬架是车架或车身与车桥之间一切传力连接装置的统称。

汽车悬架的作用:对不平衡路面造成的汽车行驶中的各种颤动、摇摆、和振动等,与轮胎一起予以吸收和减缓,从而保障乘客和货物的安全,并提高驾驶稳定性;将路面与车轮之间的摩擦所产生的驱动力和制动力,传输至底盘与车身;支撑车桥上的车身,并使车身与车轮之间保持适当的几何关系。

近年来,高速路网得到了迅猛的发展,对汽车的性能也提出了更高的要求,为了更进一步的提高汽车的性能,提高汽车的质量和档次,突出汽车工业的经济效益,各国汽车行业竞相开发更能适应现代交通的高性能汽车,除了对汽车的其他总成进行更有效的改进之外,对汽车的悬架系统也进行了切实有效的改良。

随着电子技术、传感器技术和各种柔性适时控制技术的发展,用这些技术装备起来的汽车悬架系统,既使汽车的乘坐舒适性达到了令人满意的程度,又促使汽车的操纵稳定性得到了可靠的保证。

1.3 汽车悬架系统发展过程在车轮上首先使用钢质弹簧悬架的是18世纪的法国人,那是一种扁平状的单片弹簧。

至1763年,美国的特雷德维尔取得螺旋弹簧的第一个专利。

1804年,英国伦敦的奥巴代亚艾略特发明了叶片弹簧悬架,但只是简单地把一块块钢板叠起来夹紧,再在两端与车子用钩环连接。

1805年,埃利奥特获得椭圆形和半椭圆形弹簧板的专利。

1878年,法国勒芒的大阿米迪博利发明了采用片簧做前轮独立悬架的装置。

详解汽车悬挂系统

详解汽车悬挂系统

结构稳定优势突出详解多连杆独立悬挂曾几何时,结构复杂、成本高昂的多连杆式独立悬架还只应用于豪华轿车,而随着近些年汽车制造技术的不断提升,零部件单位生产成本逐步降低,这种悬挂已广泛应用于中级车型和一些强调操控性的紧凑车型上,相比传统麦弗逊式和拖拽臂式,其结构上的优势是显而易见的。

追根溯源一下,最早应用多连杆悬挂的应该是这款1979年下线的奔驰S-Class W126车型没有像麦弗逊,整体桥等结构渊源的发展历史。

多连杆结构的盛行只是近这二、三十年的事,追溯一下,最早使用这种悬挂形式的量产车的是奔驰的S-Class W126车系,但在当时,这种悬挂形式还处于萌芽阶段,结构相对简单,因此很多人会认为它是“双叉臂结构”的变种,因为它的外观结构甚至特性与双叉臂系统非常相近,但后来推出的多连杆形式不断地出现四连杆,甚至五连杆,人们才发现这种结构具有很高的可塑性和延展性,而结构也越来越复杂。

■多连杆悬挂的工作结果是由各个连杆共同作用的组合而成顾名思义,多连杆式悬挂就是指由三根或三根以上连杆拉杆构成的悬挂结构,以提供多个方向的控制力,使车轮具有更加可靠的行驶轨迹。

常见的有三连杆、四连杆、五连杆等。

但由于三连杆结构已不能满足人们对于底盘操控性能的更高追求。

因此结构更为精确、定位更加准确的四连杆式和五连杆式悬架才能称得上是真正的多连杆式,这两种悬架结构通常应用于前轮和后轮。

在结构上以常见的五连杆式后悬挂为例,其五根连杆分别为:主控制臂、前置定位臂、后置定位臂、上臂和下臂。

它们分别对各个方向产生作用力。

比如,当车辆进行左转弯时,后车轮的位移方向正好与前转向轮相反,如果位移过大则会使车身失去稳定性,摇摆不定。

此时,前后置定位臂的作用就开始显现,它们主要对后轮的前束角进行约束,使其在可控范围内;相反,由于后轮的前束角被约束在可控范围内,如果后轮外倾角过大则会使车辆的横向稳定性减低,所以在多连杆悬架中增加了对车轮上下进行约束的控制臂,一方面是更好的使车轮定位,另一方面则使悬架的可靠性和韧性进一步提高。

汽车悬架系统研究现状综述

汽车悬架系统研究现状综述

汽车悬架系统研究现状综述【摘要】悬架作为汽车的重要部件,对汽车的行驶平顺性和操纵稳定性有着直接的影响。

通过对被动悬架、半主动悬架和主动悬架的对比分析,可知采用半主动悬架是改善汽车悬架性能的一条新途径。

文中对汽车悬架的发展现状及不同学者关于悬架系统运用的控制策略作了分析,为进一步研究悬架系统提供了一定的理论基础和参考。

【关键词】悬架系统平顺性控制策略悬架是车架与车桥之间一切传力连接装置的总称,它将路面作用于车轮上的垂直反力(支承力)、纵向反力(驱动力与制动力)和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架(或承载式车身)上,吸收和缓和因不平路面而产生的对车体的冲击载荷[1],并能衰减弹性系统引起的振动,使汽车在行驶中保持行驶的平顺性和操纵的稳定性。

现代汽车的悬架系统尽管有各种不同的结构形式,但一般都由弹性元件、减振器和导向机构(纵、横向推力杆)等三部分组成,分别起缓冲、减振和导向的作用,另外还铺设有缓冲块和横向稳定器。

如图1所示。

1 悬架类型按控制力或者所需外部提供能量的多少,可将悬架分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架三种类型,其简化模型分别如图2所示。

被动悬架简化模型如图2(a)所示,主要由弹性支承(弹簧装置)和阻尼器(车辆减震器)组成,无外部能量输入,其弹簧刚度和减振器阻尼系数是不可调节的,在汽车行驶过程中无法随外部路面状况而改变,只能保证在一种特定路面和速度下达到性能最优折中,该结构简单,性能稳定,经过不断改进和发展,现在技术已经相当成熟。

但由于平顺性和操纵稳定性对悬架参数的要求不一样,这种传统的被动悬架已经不能满足汽车工业的发展。

半主动悬架简化模型如图2(b)所示,由可变特性弹簧和减振器组成,目前应用较多的是基于阻尼可调减振器的半主动悬架。

其工作原理是根据簧上质量相对车轮的速度响应和加速度响应等反馈信号,按照一定的控制规律调节可调减振器的阻尼力。

半主动悬架突破了被动悬架系统只能在某种工况下达到最优的局限,并可以根据路面的激励和车身的响应对悬架的阻尼系数进行自适应调整,以改善悬架的振动特性,从而使车身的振动控制在一定的范围内。

汽车悬架在中国的研究发展历程

汽车悬架在中国的研究发展历程

汽车悬架在中国的研究发展历程
汽车悬架是汽车的核心部件之一,主要起到支撑车身、吸收道路冲击和保证车辆稳定性的作用。

在中国,汽车悬架的研究和发展历程可以追溯到上世纪50年代,具体如下:
1. 初期阶段(1950年代-1970年代)
在中国汽车工业刚刚起步的时期,汽车悬架的研究和发展工作主要集中在引进和仿制国外悬架技术的基础上。

中国第一辆汽车“红旗”轿车的悬架系统就是从苏联引进的。

随着国内汽车产量的逐渐增加,中国开始探索自主研发悬架技术,取得了一定的进展。

2. 发展阶段(1980年代-2000年代)
进入20世纪80年代,中国汽车工业开始进入快速发展期,汽车悬架的研究和发展也随之进入了一个新的阶段。

中国汽车工业从单纯的仿制转向自主创新,提出了“自主品牌、自主技术”的发展理念。

在这个背景下,汽车悬架的研究和发展得到了进一步推动。

3. 现代化阶段(2000年代至今)
进入21世纪以来,中国汽车工业在技术、市场、管理等各个方面都取得了重大进展,汽车悬架技术也得到了进一步提升和完善。

中国汽车工业开始向高端化、智能化和绿色化方向发展,汽车悬架也在这一过程中不断优化和改进,为中国汽车工业的发展注入了新的动力。

总体来说,中国汽车悬架的研究和发展历程可以分为三个阶段,从最初的仿制到自主创新,再到现代化发展,经历了一个不断提高的过程。

随着中国汽车工业的不断发展壮大,汽车悬架技术将会得到更好的发展和应用。

汽车悬架发展简史

汽车悬架发展简史

汽车悬架发展简史
汽车悬架是指汽车的轮胎与车身之间的连接部分,其主要作用是为了吸收道路震动,保证行驶的平稳性和舒适性。

随着汽车工业的不断发展,汽车悬架也经历了多次技术变革和创新。

最初的汽车悬架采用了简单的弹簧和减震器组合,其优点是结构简单、成本低廉,但在高速行驶和复杂路况下的稳定性和舒适性都较差。

20世纪50年代,气垫悬架技术的出现,为汽车悬架带来了巨大的改进。

气垫悬架采用了空气弹簧和压缩空气来控制车身高度和硬度,使得汽车行驶时更加平稳、舒适,并能适应不同路面条件。

20世纪70年代,电子控制悬架技术开始应用于高档豪华车上。

电子控制悬架通过感应车身姿态和路面情况,实时调整悬架的刚度和高度,使得车辆的操控性、行驶平稳性和舒适性都得到了大幅提升。

近年来,随着新能源汽车的崛起和自动驾驶技术的不断发展,汽车悬架也面临着全新的挑战和机遇。

例如,氢燃料电池汽车采用的氢气膜悬架可以使车辆的重量更轻、能耗更低,而智能悬架则可以通过多种传感器和算法实现智能调节,为自动驾驶提供更好的支持。

总的来说,汽车悬架在不断发展和创新中,为汽车行业的发展注入了新的动力和可能性。

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浅谈汽车悬架的类型及其发展趋势

浅谈汽车悬架的类型及其发展趋势

车辆工程技术70车辆技术 悬架是现代汽车的重要组成之一,它把车架和车轮弹性地连接在一起,对汽车的平顺性、操纵稳定性、舒适性起着决定性的作用,并且直接关系着汽车的安全性。

汽车悬架的主要功用是传递并承受路面作用在车轮和车架上的一切力和力矩;缓和路面传递给车架的冲击载荷并衰减其振动,保证汽车的行驶平顺性。

为了满足汽车悬架的功用,悬架由弹性元件(螺旋弹簧、钢板弹簧、扭杆弹簧等)、减震器、横向稳定器、导向装置、缓冲块等组成,它们通过胶套等弹性连接元件连接。

其中弹性元件与减震器配合起到缓冲减震的作用;缓冲块用来减轻车轴对车架的冲撞,一般出现在货车上;横向稳定器能够减轻汽车转弯行驶时的侧倾角和横向角振动;导向装置由导向杆系组成,影响着整车的操纵稳定性和抗纵倾能力。

1 被动悬架1.1 非独立悬架 非独立悬架是指左右两侧车轮通过一根车轴刚性的连接在一起,它的优点就是结构简单,制造容易且制造成本低,维修方便,承载能力强,工作可靠;但是它的缺点也非常明显,当汽车行驶在不平路面上时,右侧车轮的跳动势必引起左侧车轮的跳动,使车桥和车身发生倾斜,影响乘坐的舒适性;当左右两侧车轮不同步跳动时,车轮会左右摇摆,使前轮容易发生摆振;簧下质量大,使汽车的操纵性下降。

非独立悬架主要用在一些总质量大的货车、商用车的前后悬架上,基本结构就是纵置钢板弹簧;还有时使用在一些微型车的后悬架上,基本结构就是扭力梁加螺旋弹簧非独立悬架。

1.2 独立悬架 独立悬架是指将车桥做成断开的,左右两侧车轮通过各自的悬架与车架相连接,它的优点是,左右两侧车轮可以相互跳动,互不影响,车身的倾斜和振动小;簧下质量小;在不平路面上行驶时的附着能力好;由于采用断开式车桥,发动机的位置可以下沉使质心高度下降,提高汽车行驶的稳定性;弹性元件只承受垂直力,所以可以选用刚度小的弹簧,使车身振动频率降低。

它的缺点就是结构复杂,制造成本高维修困难。

独立悬架广泛应用在乘用车上,还可以应用在总质量不大的商用车上。

悬架技术路线

悬架技术路线

悬架技术路线
悬架技术路线是指汽车悬架系统的技术发展方向和趋势。

随着汽车的不断发展,悬架系统也不断被改进和升级,从最初的弹簧悬挂、螺旋弹簧悬挂、气囊悬挂,到现在的主动悬挂、电子悬挂、气动悬挂等,悬架技术得到了长足的进步和发展。

目前,悬架技术的发展路线主要包括以下几个方向:
1. 轻量化技术:随着环保和节能的要求越来越高,汽车悬架系统也需要越来越轻量化,以减少车辆重量和油耗,提高行驶效率和性能。

2. 电动化技术:随着电动汽车的普及和需求增长,悬架系统也需要更加智能化和电动化,以实现更好的车身控制和驾驶体验。

3. 智能化技术:随着车载传感器和计算机技术的不断进步,悬架系统也需要更加智能化,以实现更加精准的控制和安全性能。

4. 高性能技术:随着汽车竞技运动和高性能车型市场的不断扩大,悬架系统也需要更加高性能化,以满足不同用户的需求和要求。

总之,悬架技术路线的发展趋势是多元化和智能化,将不断推动汽车悬架系统的升级和进步,为用户提供更加安全、舒适和高性能的驾驶体验。

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汽车悬架的发展历程汽车的悬架系统是指车身、车架和车轮之间的一个连接结构系统,而这个结构系统包含了避震器、悬架弹簧、防倾杆、悬吊副梁、下控臂、纵向杆、转向节臂、橡皮衬套和连杆等部件。

当汽车行驶在路面上时因地面的变化而受到震动及冲击,这些冲击的力量其中一部份会由轮胎吸收,但绝大部分是依靠轮胎与车身间的悬架装置来吸收的。

在汽车的行驶过程中,悬架的作用是弹性的连接车桥和车架,减缓行驶中车辆受到由路面不平引起的冲击力,保证乘坐舒适和货物完好,迅速衰减由于弹性系统引起的振动,传递垂直、纵向、侧向反力及其力矩,并起导向作用,使车轮按照一定轨迹相对车身运动。

悬架决定着汽车的稳定性、舒适性和安全性,是现代汽车十分重要的部件之一。

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,高档豪华大客车则使用空气弹簧。

悬架的种类和工作原理根据悬架的阻尼和刚度是否随行驶条件的变化而变化,可分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架,半主动悬架还可以按阻尼分为有级式和无级式两类。

传统的悬架系统的刚度和阻尼系数,是按经验设计或优化设计方法选择的,一经选定后,在车辆行驶过程中,就无法进行调节,因此其减震性能的进一步提高受到限制,这种悬架成为被动悬架。

为了克服被动悬架的缺陷,20世纪60年代提出了主动悬架的概念,主动悬架就是由在悬架系统中采用有源或无源可控制的元件组成。

它是一个闭环控制系统,根据车辆的运动状态和路面状况主动作出反应,以抑制车体的运动,使悬架始终处于最优减震状态。

所以主动悬架的特点就是能根据外界输入或车辆本身状态的变化进行动态自适应调节。

因此系统必须是有源的。

半主动悬架则由无源但可控制的阻尼元件组成。

在车辆悬架中,弹性元件除了吸收和贮存能量外,还得承受车身重量及载荷,因此半主动悬架不考虑改变悬架的刚度而只考虑改变悬架的阻尼。

由于半主动悬架结构简单,在工作时,几乎不消耗车辆动力,又能获得与主动悬架相近的性能,故应用较广。

由于路面输入的随机性,车辆悬架阻尼的控制属于自适应控制,即所设计的系统在输入或干扰发生大范围的变化时,能自适应环境,调节系统参数,使输出仍能被有效控制,达到设计要求。

它不同于一般的反馈控制系统,因为它处理的具有“不确定性”的反馈信息。

自适应控制系统按其原理不同,可分为校正调节器和模型参考自适应控制系统两大类,由于要建立一个精确的“车辆-底面”系统模型还很困难,故目前的主动悬架,多采用自校正调节器。

虽然现代汽车的种类较多,结构差异较大,但一般由弹性元件、减振元件和导向构件组成。

工作原理是:当汽车轮胎受到冲击时,弹性元件对冲击进行缓冲,防止对汽车构件和人员造成损伤。

但弹性件受到冲击时会产生长时间持续的振动,容易使驾驶员疲劳。

故减振元件应快速衰减振动。

当车轮受到冲击而跳动时,应使其运动轨迹符合一定的要求,否则会降低汽车行驶时的平顺性和操纵稳定性。

导向构件在传力的同时,必须对方向进行控制。

悬架的发展历史和现状在马车出现的时候,为了乘坐更舒适,人类就开始对马车的悬架一叶片弹簧进行孜孜不倦的探索。

在1776年,马车用的叶片弹簧取得了专利,并且一直使用到20世纪30年代,叶片弹簧才逐渐被螺旋弹簧代替。

汽车诞生后,随着对悬架研究的深入,相继出现了扭杆弹簧、气体弹簧、橡胶弹簧、钢板弹簧等弹性件。

1934年世界上出现了第一个由螺旋弹簧组成的被动悬架。

被动悬架的参数根据经验或优化设计的方法确定,在行驶过程中保持不变。

它是一系列路况的折中,很难适应各种复杂路况,减震的效果较差。

为了克服这种缺陷,采用了非线性刚度弹簧和车身高度的调节的方法,虽然有一定成效,但无法根除被动悬架的弊端。

被动悬架主要应用于中低档轿车上,现代轿车的前悬架一般采用带有横向稳定杆的麦弗逊式悬架,后悬架的选择较多,主要有复合式纵摆臂悬架和多连杆悬架。

半主动悬架的研究工作开始于1973年,由D.A.Crosby和D.C.Karnopp首先提出。

半主动悬架以改变悬架的阻尼为主,一般较少考虑改变悬架的刚度。

工作原理是:根据簧上质量相对车轮的速度响应、加速度响应等反馈信号,按照一定的控制规律调节弹簧的阻尼力或者刚度。

半主动悬架产生力的方式与被动悬架相似,但其阻尼或刚度系数可根据运行状态调整,这和主动悬架极为相似。

有级式半主动悬架是将阻尼分成几级,阻尼级由驾驶员根据“路感”选择或由传感器信号自动选择;无级式半主动悬架根据汽车行驶的路面条件和行驶状态,对悬架的阻尼在几毫秒内由最小到最大进行无级调节。

由于半主动悬架结构较简单,工作时不需要消耗车辆的动力,而且可取得与主动悬架相近的性能,具有广阔的发展空间。

随着道路交通的不断发展,汽车车速有了很大的提高,被动悬架的缺陷逐渐成为提高汽车性能的瓶颈,为此人们开发了能兼顾舒适和操纵稳定的主动悬架。

主动悬架的概念是1954年美国通用汽车公司在悬架设计中率先提出来的。

它在被动悬架的基础上,增加可调节刚度和阻尼的控制装置,使汽车的悬架在任何路面上保持最佳的运行状态。

控制装置通常由测量系统、反馈控制系统、能源系统组成。

20世纪80年代,世界各大著名的汽车公司和生产厂家竞相研制和开发这种悬架。

奔驰、沃尔沃、洛特斯、丰田等在汽车上进行了较为成功的试验。

装备主动悬架的汽车,在不良路面高速行驶时,车身非常平稳,轮胎的噪音小,转向和制动时车身保持水平。

其特点是乘坐非常舒适,但不同程度上存在着结构复杂、能耗高、成本昂贵、可靠性问题。

由于种种原因,我国的汽车绝大部分采用被动悬架。

在半主动和主动悬架的研究起步晚,与国外的差距大。

在西方发达国家,半主动悬架在20世纪80年代后期趋于成熟,福特公司和日产公司首先在轿车上应用,取得了较好的效果。

主动悬架虽然提出较早,但由于控制复杂,并且牵涉到许多学科,一直很难有大的突破。

进入20世纪90年代,扔仅应用于排气量大的豪华汽车。

未见国内汽车产品采用此技术的报道,只有北京理工大学和同济大学等少数几个研究机构对主动悬架展开研究。

悬架的发展趋势由于汽车行驶的平顺性和操纵稳定性的要求,具有安全、智能和清洁的绿色智能悬架将是今后汽车悬架发展的趋势。

被动悬架是传统的机械机构,刚度和阻尼都是不可调的,依照随机振动理论,它只能保证在特定的路况下达到较好的效果。

但它的理论成熟、结构简单、性能可靠、成本相对较低廉且不需要额外能量,因而应用最为广泛。

在我国现阶段,仍然有较高的研究价值。

被动悬架性能的研究主要集中在三个方面:通过对汽车进行受力分析后,建立数学模型,然后再用计算机仿真技术或有限元方法寻找悬架的最优参数;研究可变刚度弹簧和可变阻尼的减振器,使悬架在绝大部分路况上保持良好的运行状态;研究导向机构,使汽车悬架在满足平顺性的前提下,稳定性有较大的提高。

半主动悬架的研究集中在两个方面:执行策略的研究;执行器的研究。

阻尼可调减振器主要有两种,一种是通过改变节流孔的大小调节阻尼;一种是通过改变减振液的粘性调节阻尼。

节流孔的大小一般通过电磁阀或步进电机进行有级或无级的调节,这种方法成本较高,结构复杂。

通过改变减振液的粘性来改变阻尼系数,具有结构简单、成本低、无噪音和冲击等特点,因此是目前发展的主要方向。

主动悬架研究也集中在两个方面:可靠性;执行器。

由于主动悬架采用了大量的传感器、单片机、输入输出电路和各种接口,由于元器件较多,降低了悬架的可靠性,所以,加大元件的集成程度,是一个不可逾越的阶段。

执行器的研究主要是用电动器件代替液压器件。

电气动力系统中的直线伺服电机和永磁直流直线伺服电机具有较多优点,今后将会取代液压执行机构。

运用电磁蓄能原理,结合参数估计自校正控制器,可望设计出高性能低功耗的电磁蓄能式自适应主动悬架,使主动悬架由理论研究转化为实际应用。

随着交通的发展,高速公路逐渐改善,汽车的时速越来越快,这就使得人们对汽车悬架系统有更高的要求。

汽车悬架系统把路面作用于车轮上的支撑力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都传递到车架上,以保证汽车的正常行驶,因此汽车悬架系统对整车的行驶有着至关重要的影响,汽车悬架系统的动力学仿真在整车设计和开发中占有很高的地位。

在汽车工程领域,仿真软件能在产品开发过程中避免零部件和样机的重复制造,减少资源、时间和资金的浪费,可以运用仿真软件在汽车工程领域更好地进行运动学的动力性研究。

国外已经研制了IMP、ADAMS和DAMN等仿真软件,用于汽车运动学领域。

结论随着Solidworks,Pro/E,CATIA,UG,ADAMS,ANSYS等CAD/CAE软件的发展,对汽车悬架的研究和发展起了关键性的作用,通过有限元法,计算机仿真技术,计算机优化设计等方法降低了企业的研发成本,缩短了研发周期。

总体来说,主动悬架的减振效果好,性能优越,解决了“平顺性和操纵稳定性”的矛盾。

但元件成本较高,工作时需要较多的能量,整车质量也有所增加,因此主动悬架会大大增加成本和能量消耗;半主动悬架的减振性能接近主动悬架,操纵稳定性优于被动悬架。

性能可靠,调节方便的可调阻尼减振器和算法简单有效的控制策略将是半主动悬架发展的必经之路。

被动悬架的性能相对最差,但它的成本最低,也不需要消耗能量。

被动悬架在一定的时间内将是应用最广泛的悬架系统,通过进一步优化悬架结构和参数可以继续提升悬架性能。

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