低端汽車半主動懸架設計研究

【摘 要】半主動懸架系統以其價格優勢，適于普及在中低端汽車上，本文分析了低端汽車的懸架結構及減震原理，通過分析、計算，提出自己的改進設計方案，并在實踐中證明方案可行。

【關鍵詞】懸架；減振器；阻尼

懸架一般由彈性元件、減振器、導向機構組成，如圖1所示。車輪受到地面沖擊，通過彈性元件的作用，延長車身受力時間，達到緩沖。車身受到作用力后，會發生簡諧振蕩，為此必須增設減振器，減振器的阻尼系數決定振幅衰減的快慢，同時，也正是阻尼作用，會干擾彈性元件的初始變形量。由于非主動懸架的彈性元件的剛度及減振器的阻尼系數為恒定值，對于某些路況，其減震效果可能無法滿足乘員的要求。

圖1 懸架結構（示意圖）

一、可調阻尼減振器設計

忽略車身及輪胎的彈性變形，簡化為單質量振動模型。當車輪遇到一個障礙物（凸包或凹坑）所發生的顛簸，可表述為車輪（包括車橋）瞬間發生一個初始垂直位移Z0（地面障礙物的垂直高度，或稱振幅），這個振幅在車輪在離開障礙物時，相當于車身有一個初始變形位移Z0，車身在一段時間內近似看做簡諧衰減振蕩，其振動頻率由彈性元件的剛度K決定，而振蕩衰減率由阻尼系數決定，可用一個二階齊次微分方程描述車身上下運動的軌跡，即： ，（式1）。式中，忽略輪胎質量及彈性，m為車身質量，c為減振器阻力系數，k為彈性元件剛度。令ω■=■，δ=■，ω=■，解得車身上下運動的位移方程：z=z0·e-δtcos（ωt+φ），（式2）。阻力系數過大或彈性元件剛度過大會影響彈性元件減震效果，動態改變彈性元件的剛度，會對原有懸架做較大的改動，不太適合低端汽車；反之，動態改變阻尼器的阻尼力系數，可以在很大程度適應路況改變的要求。基于以上原理，可在原有雙向作用筒式減振器基礎上進行適當改進，具體有：（1）活塞桿延長，內鉆階梯孔，小徑段為油道，中徑段做滑閥腔并徑向鉆孔與活塞上腔相同，大徑段容納調壓彈簧；小徑段做油道；（2）增加油嘴，左側有螺紋，擰入活塞桿中，與防塵罩焊接密封；右側留有六方及標準液壓接頭用于接控制油路；（3）增加控制滑閥，下部軸向孔通向活塞下腔，徑向孔及環槽在滑閥下移到一定位置時與活塞桿徑向孔相通，通向活塞上腔。（4）增加一個帶孔（用于聯通活塞下腔）的絲堵。改進結構示意如圖2所示：

（a）原結構 （b）改進后結構

圖2 雙向作用筒式減振器改進前后對比圖（示意圖）

注：1-活塞桿、2-工作缸筒、3-活塞、4-伸張閥、5-儲油缸筒、6-壓縮閥、7-補償閥、8-流通閥、9-導向座、10-防塵罩、11-油封。

通過控制油壓大小，克服彈簧作用力，使滑閥上下移動，活塞上下腔經滑閥的油路處于“關閉/部分開通/全開通”等不同狀態，從而控制阻尼的大小。其工作原理如圖3所示：

圖3 可調阻尼工作原理

二、結論

通過對原有的雙向作用筒式減振器的改進，達到保留原懸架基本結構，并能夠適應顛簸路面的需要。總之，對減振器進行小改進，并配套相關低價液壓控制元件，可以改善普通汽車的平順性，這種改進方案具有較高的實際應用價值。

參 考 文 獻

[1]劉飛.車輛半主動懸架系統設計與試驗研究[J].上海汽車.2009（6）

[2]王望予主編.汽車設計[M].北京：機械工業出版社，2006（1）

[3]余志生編著.汽車理論[M].北京：機械工業出版社，1990（2）