淺析汽車懸架的研究現狀和發展

摘要：本文主要從汽車懸架的歷史和現狀簡要分析，對懸架的工作原理進行了具體介紹，以及在使用過程中的優缺點進行討論，最后對其未來的發展進行預測。

關鍵詞：汽車懸架;性能;現狀;發展

汽車懸架是汽車上的重要組成部件之一，用來對汽車輪胎和車身之間進行傳力，是兩者之間一切傳力連接裝置的總成。一般汽車懸架的組成原件包括減震器、彈性元件以及導向原件。汽車在行駛過程中，通過懸架將車橋與車架彈性連接，能夠減弱汽車在運行過程中所受到的外部沖擊力，確保車內人員的舒適度以及物品的完整，可以迅速衰減由彈性系統引起的汽車震動，傳遞縱向、垂直、側向返利和力矩，達到導向的作用，保證汽車輪胎能夠按照一定的軌跡相對于車身行駛。汽車懸架決定了汽車的舒適性、穩定性以及安全性能，是汽車上非常重要的零部件。

一、懸架的種類

汽車選件按照剛度與阻尼是否跟隨行駛條件的改變而改變，被分為三種，分別為：被動懸架、主動懸架、半主動懸架。其中半主動懸架按照阻尼級分成兩種：有級式與無級式。傳統的汽車懸架系統的阻尼以及剛度式根據經驗設計的，有些式優化設計方法進行選擇的，一旦選好，汽車在駕駛過程中就沒有辦法進行調節，汽車的減震性能就會受到限制，這樣的懸架叫做被動懸架[1]。

在二十世紀六十年代，國外首先提出了主動懸架的概念，主動懸架的提出能夠克服被動懸架所帶來的缺陷。主動懸架是在懸架系統中由有源或者無源可控制的元件組合而成，它是一種閉環的控制系統，可以根據汽車的行駛狀態以及路面的實時狀況主動做出反應，來抑制汽車車體的運動，從而使汽車懸架能夠始終保持最好的減振狀態。這種主動懸架能夠根據外界輸入以及車輛狀態的改變而進行自適應調整，所以，主動懸架系統就必須有源。

半主動懸架是由無源但是可以控制的阻阻尼組合而成。汽車懸架中，彈性原件不僅僅要吸收和貯藏能量，還要承受汽車車身的重要與載荷，所以，半主動懸架不需要考慮剛度的改變，只需要關注阻尼是否發生變化[2]。這種懸架結構比較簡單，在實際工作中，幾乎不損耗汽車動力，還能得到類似于主動懸架的使用性能，因此得到了廣泛的應用。

二、懸架的工作原理

雖然汽車懸架的種類比較多，結構差異比較大，但是一般的懸架組成件都一樣，包括減振原件、彈性元件以及導向構建。懸架的工作原理為：在汽車的車胎遭受到外力沖擊時，彈性元件會對沖擊進行緩沖，以防損傷汽車構建以及車內人員。彈性元件在遇到沖擊時，會持續很長時間的震動，會導致駕駛員疲勞。減振元件的作用就是快速衰弱汽車振動。在車胎收到沖擊跳動時候，為了保證汽車的行駛軌跡不受影響，這時候導向構件起到關鍵作用，能夠對汽車行駛方向進行控制，確保汽車平穩運行。

三、懸架的發展現狀

目前我國的汽車懸架大多采用被動懸架。我國的主動懸架和半主動懸架的研究相比于國外起步晚，研究差距較大。早在二十世紀八十年代后期，西方國家對半主動懸架的研究理論已經比較成熟，在日產公司和福特公司的汽車上得到了應用，并且效果很好。主動懸架的研究雖然提出比較早，但是由于研究牽涉到的學科比較負責，一直沒有得到大幅度的提高和突破。二十世紀九十年代，仍然只有一小部分排耗很大的豪華車被使用，而我國在這方面的研究更少，只有同濟大學于北京理工大學等研究機構開展研究[3]。

四、懸架的發展趨勢

被動懸架是傳統的汽車結構，其阻尼與剛度都不能調節，只能在某些特定的情況下保持好的效果。被動懸架的結構簡單、技術成熟、性能穩定，而且成本低廉，是目前應用最為廣泛的懸架結構。我國現階段對被動懸架的研究主要在以下三個方面：第一個方面是通過分析汽車的受力，進行數學建模，再結合計算機仿真技術尋找最優參數;第二個方面是研究阻尼可變的減振器以及剛度可變的彈簧，使得汽車懸架在大部分路況行駛時都能夠保證運行平穩;第三個方面是對導向機構的研究，使得汽車懸架不僅能夠確保平順性，還能大大提高運行的穩定性。

半主動懸架目前主要研究以下兩個方面：第一個方面是執行策略;第二個方面是執行器研究。阻尼可調減振器目前主要有兩種，其中一種是通過改變節流孔的大小進行調節，另一種是通過改變減振液的粘性來調節[4]。第一種調節方式中，節流孔的大小主要通過電磁閥或者步進電機調節，這種調節方式的結構較為負責，而且成本比較高;第二種調節方式種，通過改變減振液粘性的方式來調節阻尼系數，這種方式結構簡單、沒有噪音、成本低廉，是目前大力發展的研究方向[5]。

主動懸架的研究主要集中在可靠性與執行器兩個方面。主動懸架系統引入大量的單片機、傳感器、接口與輸入輸出電路，元器件比較多，大大降低了懸架的可靠性能，因此，通過加大各種元器件的集成程度來調節，是非常必要的階段。用電動器件來取代液壓期間是目前執行器的主要研究方向。在電器動力系統種，直線伺服電動機與永磁直流直線伺服電動機具有較為優良的性能，在將來的研究中將會逐步取代液壓執行機構[6]。

五、結束語

本文主要討論了汽車懸架結構的現狀與發展。綜合來看，主動懸架在減振性能上比較好，但是元件成本高，運行時耗能大，而且整車的質量會因此則更加;半主動懸架的操縱穩定性比較好，性能可靠，也便于調節，性能與主動懸架相近;相較于主動和半主動懸架，被動懸架在使用性能方面比較差，但其成本低，能耗低，目前仍然應用最為廣泛。懸架技術的而發展需要多學科提供理論支撐，互相促進，從而真正實現可持續。

參考文獻：

[1].陳家瑞.汽車構造[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]陳兵.車輛智能懸架系統發展趨勢研究[J].起重運輸機械，2005，（6）.

[3]孫建民，孫風英.汽車懸架系統的發展及控制技術研究現狀[J].黑龍江工程學院學報，2001，15（1）：57-60.

[4]曹民，范永法.汽車懸架技術的進展與預測[J].上海汽車，2000，（7）：17-19.

[5]王慧文，孫曉娟，張偉.汽車懸架控制技術的發展[J].森林工程，1998，（1）.

[6]肖生發，羅永革，陶健民，等.汽車工程學基礎[M].北京：人民交通出版社，2003.

作者簡介：

豆文正（1997—），性別：男，民族：漢，籍貫：河南省永城市，學歷：本科，研究方向：汽車主動懸架。