麥弗遜懸架減振器側向力研究綜述

薛少科，曾慶東，劉慧軍，康全全，宋榮華

（遼寧工業大學汽車與交通工程學院，遼寧 錦州 121001）

前言

現如今，麥弗遜懸架減振器作為一種傳統的被動懸架，憑借它結構簡單[1]、空間占用率率小、制造成本低等優點深受各大汽車廠家喜愛，被廣泛應用于中低端車型。但也正由于它的結構特殊性導致麥弗遜懸架減振器會受到側向力的作用，減振器在長期受到側向力的作用下會發生減振器失效，從而縮短減振器使用壽命[2]，降低麥弗遜懸架的性能。前人對麥弗遜懸架減振器側向力優化已經做了許多工作，本人針對前人的研究進行了總結，并提出了自己的意見。

1 麥弗遜懸架減振器側向力形成原因及研究狀況

1.1 麥弗遜懸架減振器側向力形成原因

如圖1a 所示，以麥弗遜懸架減振器以及車輪整體為研究對象，減振器受到來自地面的反力W，作用點在B 點（不考慮簧下質量），方向垂直地面向上；減振器受到來自下擺臂的約束作用力Fc，作用點在C 點，方向沿下擺臂由C 指向D。減振器受到來自減振器上支點的約束作用力FA，作用點在E點。如圖1 b 所示，由三力平衡，根據W 以及Fc 的大小方向可以確定FA 的大小與方向[3]。如圖1 a 所示，由于減振器上支點受到的約束作用力FA 作用線與減振器中心軸線并不是重合的，所以將減振器上支點約束作用力FA 分解為沿減振器中心軸線的作用力FAy 與垂直減振器中心軸線的作用力FAX ，分解結果如圖1c 所示。

圖1 麥弗遜懸架受力圖

如圖2 所示，我們以減振器整體作為研究對象，任意一點所受力矩必須平衡，我們以C 點來分析力矩平衡，在C 點，E 點的作用力W 與A 點的作用力FA 力矩平衡，E 點產生的力矩M=W×e，由力矩M 作用，其減振器導向套與油封處產生力F1 作用力，其減振器活塞處B 點產生F2 作用力。F1 作用力、F2 作用力、FAx 便是減振器受到的側向力，其中導向套與油封處所受的側向力F1 最大，這也是導致減振器漏油、減振器失效的主要原因。

圖2 減振器受力圖

1.2 麥弗遜懸架減振器側向力研究狀況

2009 年，王玉順、劉江分析了麥弗遜懸架的結構特征與減振器受側向力的原因并發現一種利用香蕉簧來減小麥弗遜懸架減振器所受側向力的方法，利用多體動力學軟件ADAMS 進行了仿真分析，得到了香蕉簧所受的側向力力曲線，并與普通螺旋彈簧所受的力曲線進行了對比，實驗結果證明香蕉簧可以有效的減小側向力，為彈簧的設計做出了貢獻。

2011 年，景立新、郭孔輝、蘆蕩整理了麥弗遜懸架減振器側向力優化的方法，建立了一種可以考慮S 形彈簧、更改彈簧座傾角、改變螺旋彈簧軸線偏置[4]等問題的多體動力學懸架模型，以多個角度實驗優化了麥弗遜懸架減振器所受側向力，整理了自己的一套思路，使得麥弗遜懸架減振器側向力優化效率大大提高。

2014 年，余亮浩、楊德強針對麥弗遜懸架減振器側向計算方法的計算誤差，提出了一套通過空間結構進行側向力的想法，并建立自己的計算理論，根據自己設定的計算建減振器側向力的程序，在Excel[5]上能夠快速的進行減振器側向力的計算，對以后的減振器側向力計算具有很強的應用實踐價值。

2 麥弗遜懸架減振器側向力改善方法與展望

2.1 麥弗遜懸架減振器側向力改善方法

目前麥弗遜懸架減振器側向力的改善方法主要有一下幾種：

（1）將普通圓柱螺旋彈簧結構改為C 形螺旋彈簧；

（2）將減振器彈簧座傾斜一定角度；

（3）將彈簧中心線與減振器中心軸線偏移一定角度；

（4）將普通螺旋彈簧縮小圈偏置。

2.2 麥弗遜懸架減振器側向力展望

通過對前人關于麥弗遜懸架減振器側向力的分析計算等研究，發現很多學者都是針對于一方面來進行麥弗遜懸架減振器側向力的減小研究，本人認為可以結合兩個方面來進行麥弗遜懸架減振器側向力的優化研究，如圖3 所示，我們可以從改變減振器彈簧托傾角并且結合C 形彈簧的特殊結構，從而使側向力的優化得到最佳。由于C 形彈簧安裝在不等平面的彈簧座之箭，C 形彈簧左側受到的預壓力大于C 形彈簧右側受到的預壓力，兩個力的合力會指向減振器右側，這樣減振器便會受到一個向右的彎矩M右，該彎矩M右將抵消一部分減振器本身所受到的彎矩M，如果這兩個彎矩大小相等，方向相反，那么理論上可以認為該減振器所受到的側向力最小化。該想法屬于本人假設，后期實驗驗證還需多體動力學、有限元分析以及實車實驗驗證，本人學識拙淺，如有錯誤，還望大家積極指出。

圖3 麥弗遜懸架結構圖

3 總結

通過對麥弗遜懸架減振器的結構進行分析，指出了麥弗遜懸架減振器所受側向力的原因。

對近幾年前人關于麥弗遜懸架減振器側向力優化的研究進行了總結，并提出了自己的一種改善減振器側向力的想法。