【设计】汽车主动悬架系统

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设计 汽车 主动 悬架 系统
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绪    论


1.1 悬架系统简介

汽车悬架是车架(车身)与车桥(车轮)之间弹性连接的部件,主要由弹性元件、导向装置及减振器三个基本部分组成[1]。原始的悬架是不能够进行控制调节的被动悬架,在多变环境或性能要求高且影响因素复杂的情况下,被动悬架难以满足期望的性能要求。随着电液控制、计算机技术的发展以及传感器、微处理器及液、电控制元件制造技术的提高,出现了可控的智能悬架系统,即电子控制悬架系统。电子控制悬架系统按悬架系统结构形式分,可分为电控空气悬架系统和电控液压悬架系统两种。

1.1.1 悬架的功能

悬架是现代汽车的重要总成之一,一般由弹性元件、阻尼元件以及导向机构等组成。悬架应具备的功能如下:支撑车身或车体;将车体与车轴弹性的连接起来,有效的抑制、衰减、隔离来自不平路面的冲击,以提供良好的乘坐舒适性;传递车轮和车体间一切力与力矩,使轮胎尽量跟随着地面,尽量减弱外因引起的车身姿态变化,以提供良好的操纵稳定性。其中的乘坐舒适性和操纵稳定性是两个相互矛盾的要求。例如:应用软悬架,如降低弹簧刚度,可以减小车身的加速度,满足乘坐舒适性,但同时增加了车身重心变化的幅度,加大了车轮的动载,而影响操纵稳定性,而应用硬悬架可以限制汽车姿态变化,保证轮胎良好接地,满足操纵稳定性但同时也会破坏平顺性的要求。悬架对汽车的行驶平顺性、乘坐舒适性及操纵稳定性等多种使用性能都有很大的影响,因此悬架设计一直是汽车设计人员非常关注的问题之一。

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,如图1.1所示[2]。

1、被动悬架

目前在汽车上普遍采用的悬架,仍多为被动悬架。被动悬架概念是在1934年由Olley提出的。它通常是指:结构上只包括弹簧和阻尼器(减振器)的系统。传统的被动悬架虽然结构简单、造价低廉且不消耗外部能源,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。


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郑爽上传于2017-11-10
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