重载汽车悬架的优化设计

重载汽车悬架的优化设计

发表时间：2018-04-03T10:02:00.213Z 来源：《基层建设》2017年第36期作者：安众由飞超

[导读] 摘要：随着人们对汽车舒适安全性能要求的不断提升，对重载汽车悬架的优化设计的研究还有待进一步深入长城汽车股份有限公司底盘事业部河北保定 071000

摘要：随着人们对汽车舒适安全性能要求的不断提升，对重载汽车悬架的优化设计的研究还有待进一步深入。在实际的汽车制造生产中，需要结合悬架控制技术的线性和非线性特点，选择最适合的方式方法进行生产作业，以不断满足人们对汽车使用性能的需要。

关键词：重载；汽车悬架；优化设计

引言

悬架偏颇的增大虽然损坏了汽车行驶的平顺性但在一定程度上增强了汽车的承载性。而钢板弹簧厚度以及宽度的增加也进一步提高了汽车的最大载重质量，这样可以在一定程度上缓解汽车超载对悬架带来的损坏。悬架偏颇以及钢板弹簧宽度及厚度的的加大是在汽车行驶平顺性能的减弱的基础上进行的。

1汽车悬架的分类

汽车悬架是连接汽车车身和车轮的总体传力连接装置，通常由弹性元件、减震装置以及导向机构等三模块构成。汽车悬架类型主要有主动悬架和被动悬架两种，主动悬架实质上是一个闭环控制系统，其功能作用主要是进行减震装置，根据其所用的可控元件，可以将主动悬架分为全主动悬架和半主动悬架。被动悬架有弹性元件和阻尼元件构成，这种悬架比较传统，不够灵活，不能够根据汽车本身的运行状况和外界激励条件的变化而进行自动调节。被动悬架由于其性能上的局限性，使得其使用范围狭窄，并将逐步被社会淘汰。此外，全主动悬架主要由车身质量、弹簧、力发生器以及车轮构成，其具有低扰度、低固有频率、动力学特性固定以及对激励能够做出快速反应等优势特点，被广泛应用于现代汽车的制造。而半主动悬架主要是由车身质量、弹簧、可调减震器以及车轮组成，所采用的是开环控制形式，能够根据路面状况及车辆的运行状态选择最优的参数对汽车的悬架进行控制。并且其能耗小，构造简单，减震效果良好，使用得也比较广泛。

2汽车悬架的控制策略分析

汽车悬架的控制策略主要是针对主动悬架进行的，因被动悬架自身功能性能的局限，使得其逐渐退出汽车制造生产领域。主动悬架的控制方法主要有自适应控制法、空钩控制法以及最优控制法。其中，最优控制法对悬架系统的平顺性、稳定性、车身加速度、动载荷、能量消耗以及动挠度等进行了综合考虑，使汽车悬架系统能够获得最优的综合性能指标。线性最优控制H¥最优控制以及最优预报控制都是使用得比较普遍的控制方法，由于H¥最优控制具有较强的鲁棒性，因此可以对车身质量、轮胎刚度以及减震器阻尼系数进行不确定误差。而最优预报控制主要是将路面的干扰进行输入，并将所测量的状态变量反馈给控制器。线性最优控制是以理想模型为建立基础的，将线性二次高斯型控制理论用于车辆悬架系统。自适应控制所采用的算法是LMS，其能够根据车辆的实际运行情况而做出相应的反应，提升汽车悬架对路面激励变化的适应能力。由于自适应控制能够最大限度的进行实时控制，因此其被广泛应用于汽车悬架制造的声音和振动领域。空钩控制是通过利用执行器与车身振动绝对速度比之间的控制力来达到减轻车身振动的目的，由于其算法简单、效果明显、适应性强，已经被作为了主要的主动悬架控制方法。

3悬架主要参数的选择

3.1悬架偏颇

4悬架的优化

1）主动悬架的控制方法有很多种，在不同的控制方法中所运用的学科知识也不相同，涉及到多种理论的分析研究。但是，各种控制

方法均有自身的独特之处，对几种主动悬架的控制方法介绍如下。

①天棚阻尼器控制。天棚阻尼器控制的主要方法是通过一种对力的控制来实现其功能。该力是由主动悬架发生并且需要与该车的车体的速度成正比例关系，由于在该系统中相比其他系统多了一个固定一端的阻尼器，来作为参考，这就是天棚阻尼控制系统的大致原理和名称由来。在该控制方法中，控制力的大小是由车体的速度传递到到力传感器的大小决定的，传感器数量不多且结构也不算复杂，更不需要多学科的交叉研究，比较容易实现其功能且使用起来相对快速。所以，该控制方法经历了很长的时间仍然被很广泛地运用到车辆中。但是，其也有一定的缺陷，由于系统接收到的反馈力只受到车体的速度的影响，过于依赖一个方面的因素，故在一些方面不能够准确反映实际情况，需要消耗更多的能量，这对能源的利用不太有利。另一方面，该系统仅仅对乘客的舒适性进行了一定程度的提升，并未对操作稳定性方面进行影响，所以，仍然需要进一步进行研究，以达到对两个方面均有作用。②最优控制。在主动悬架的控制方法中，运用的出错率最低、最大范围采用的控制方式是最优控制，该控制方式通常可分为线性最优控制、最优预测控制和∞ H 最优控制，它是控制理论的核心。线性最优控制是将复杂的车辆系统来通过各种方法将其尽量近似为一个线性的系统。由于对于路面来说，在车辆行驶的过程中，其是随时变化的。因此，路面的激励输入是有一定的波动的，没有固定的规律。将一些控制理论运用到该悬架系统当中去，其采用受控对象的状态响应与控制输入的加权二次型作为性能参数指标，来对该系统进行评价分析。要保证该系统在变化的条件下将两个方面的控制达到最优。最优预测控制需要考虑更多方面的问题，不仅需要考虑车辆的实际情况及路面的实际状况，还要考虑路面对车辆的干扰及扰动作用。综合几个方面因素的影响，在一定的状况下得到最理想化的结果。该控制方法是在车辆的前部安装了瞄准传感器，用来感应地面的状况，从而判断地面的状况，并将得到的信息传递到控制系统，根据此信息得出判断，对悬架机构的状态进行调整。∞ H 最优控制则是在系统各个方面都相对稳定的的条件下，对于车身的摆动、轮胎的变形、车辆的车身构造等方面存在偏差及波动的时候，使车辆的悬架进行调节达到一种最优状态。

2）我们取悬架偏颇n1值为1.90 HZ，n2值为2.00 HZ。

3）钢板弹簧的厚度为20mm，宽度为160mm。

4）前弹簧和平衡悬架弹簧400N/mm2；后主弹簧500N/mm2，后副弹簧230N/ mm2。

结束语

重载汽车在城市的建设与发展物流的运输中扮演着重要的角色，但是大多数重载汽车普遍存在着超载的现象，我们这次优化设计的目的在于保证汽车在行驶过程中的平顺性的前提下提高悬架的承载性。随着汽车行业的飞速发展，合理化参数的选择对汽车综合性能以及长远发展越来越重要。

参考文献：

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