淺析汽車(chē)懸架的研究現(xiàn)狀和發(fā)展

摘要：本文主要從汽車(chē)懸架的歷史和現(xiàn)狀簡(jiǎn)要分析，對(duì)懸架的工作原理進(jìn)行了具體介紹，以及在使用過(guò)程中的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行討論，最后對(duì)其未來(lái)的發(fā)展進(jìn)行預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)懸架;性能;現(xiàn)狀;發(fā)展

汽車(chē)懸架是汽車(chē)上的重要組成部件之一，用來(lái)對(duì)汽車(chē)輪胎和車(chē)身之間進(jìn)行傳力，是兩者之間一切傳力連接裝置的總成。一般汽車(chē)懸架的組成原件包括減震器、彈性元件以及導(dǎo)向原件。汽車(chē)在行駛過(guò)程中，通過(guò)懸架將車(chē)橋與車(chē)架彈性連接，能夠減弱汽車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中所受到的外部沖擊力，確保車(chē)內(nèi)人員的舒適度以及物品的完整，可以迅速衰減由彈性系統(tǒng)引起的汽車(chē)震動(dòng)，傳遞縱向、垂直、側(cè)向返利和力矩，達(dá)到導(dǎo)向的作用，保證汽車(chē)輪胎能夠按照一定的軌跡相對(duì)于車(chē)身行駛。汽車(chē)懸架決定了汽車(chē)的舒適性、穩(wěn)定性以及安全性能，是汽車(chē)上非常重要的零部件。

一、懸架的種類(lèi)

汽車(chē)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(dòng)懸架、主動(dòng)懸架、半主動(dòng)懸架。其中半主動(dòng)懸架按照阻尼級(jí)分成兩種：有級(jí)式與無(wú)級(jí)式。傳統(tǒng)的汽車(chē)懸架系統(tǒng)的阻尼以及剛度式根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的，有些式優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行選擇的，一旦選好，汽車(chē)在駕駛過(guò)程中就沒(méi)有辦法進(jìn)行調(diào)節(jié)，汽車(chē)的減震性能就會(huì)受到限制，這樣的懸架叫做被動(dòng)懸架[1]。

在二十世紀(jì)六十年代，國(guó)外首先提出了主動(dòng)懸架的概念，主動(dòng)懸架的提出能夠克服被動(dòng)懸架所帶來(lái)的缺陷。主動(dòng)懸架是在懸架系統(tǒng)中由有源或者無(wú)源可控制的元件組合而成，它是一種閉環(huán)的控制系統(tǒng)，可以根據(jù)汽車(chē)的行駛狀態(tài)以及路面的實(shí)時(shí)狀況主動(dòng)做出反應(yīng)，來(lái)抑制汽車(chē)車(chē)體的運(yùn)動(dòng)，從而使汽車(chē)懸架能夠始終保持最好的減振狀態(tài)。這種主動(dòng)懸架能夠根據(jù)外界輸入以及車(chē)輛狀態(tài)的改變而進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，所以，主動(dòng)懸架系統(tǒng)就必須有源。

半主動(dòng)懸架是由無(wú)源但是可以控制的阻阻尼組合而成。汽車(chē)懸架中，彈性原件不僅僅要吸收和貯藏能量，還要承受汽車(chē)車(chē)身的重要與載荷，所以，半主動(dòng)懸架不需要考慮剛度的改變，只需要關(guān)注阻尼是否發(fā)生變化[2]。這種懸架結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，在實(shí)際工作中，幾乎不損耗汽車(chē)動(dòng)力，還能得到類(lèi)似于主動(dòng)懸架的使用性能，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

二、懸架的工作原理

雖然汽車(chē)懸架的種類(lèi)比較多，結(jié)構(gòu)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(dǎo)向構(gòu)建。懸架的工作原理為：在汽車(chē)的車(chē)胎遭受到外力沖擊時(shí)，彈性元件會(huì)對(duì)沖擊進(jìn)行緩沖，以防損傷汽車(chē)構(gòu)建以及車(chē)內(nèi)人員。彈性元件在遇到?jīng)_擊時(shí)，會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間的震動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致駕駛員疲勞。減振元件的作用就是快速衰弱汽車(chē)振動(dòng)。在車(chē)胎收到?jīng)_擊跳動(dòng)時(shí)候，為了保證汽車(chē)的行駛軌跡不受影響，這時(shí)候?qū)驑?gòu)件起到關(guān)鍵作用，能夠?qū)ζ?chē)行駛方向進(jìn)行控制，確保汽車(chē)平穩(wěn)運(yùn)行。

三、懸架的發(fā)展現(xiàn)狀

目前我國(guó)的汽車(chē)懸架大多采用被動(dòng)懸架。我國(guó)的主動(dòng)懸架和半主動(dòng)懸架的研究相比于國(guó)外起步晚，研究差距較大。早在二十世紀(jì)八十年代后期，西方國(guó)家對(duì)半主動(dòng)懸架的研究理論已經(jīng)比較成熟，在日產(chǎn)公司和福特公司的汽車(chē)上得到了應(yīng)用，并且效果很好。主動(dòng)懸架的研究雖然提出比較早，但是由于研究牽涉到的學(xué)科比較負(fù)責(zé)，一直沒(méi)有得到大幅度的提高和突破。二十世紀(jì)九十年代，仍然只有一小部分排耗很大的豪華車(chē)被使用，而我國(guó)在這方面的研究更少，只有同濟(jì)大學(xué)于北京理工大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)開(kāi)展研究[3]。

四、懸架的發(fā)展趨勢(shì)

被動(dòng)懸架是傳統(tǒng)的汽車(chē)結(jié)構(gòu)，其阻尼與剛度都不能調(diào)節(jié)，只能在某些特定的情況下保持好的效果。被動(dòng)懸架的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定，而且成本低廉，是目前應(yīng)用最為廣泛的懸架結(jié)構(gòu)。我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)被動(dòng)懸架的研究主要在以下三個(gè)方面：第一個(gè)方面是通過(guò)分析汽車(chē)的受力，進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，再結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)尋找最優(yōu)參數(shù);第二個(gè)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(chē)懸架在大部分路況行駛時(shí)都能夠保證運(yùn)行平穩(wěn);第三個(gè)方面是對(duì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的研究，使得汽車(chē)懸架不僅能夠確保平順性，還能大大提高運(yùn)行的穩(wěn)定性。

半主動(dòng)懸架目前主要研究以下兩個(gè)方面：第一個(gè)方面是執(zhí)行策略;第二個(gè)方面是執(zhí)行器研究。阻尼可調(diào)減振器目前主要有兩種，其中一種是通過(guò)改變節(jié)流孔的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，另一種是通過(guò)改變減振液的粘性來(lái)調(diào)節(jié)[4]。第一種調(diào)節(jié)方式中，節(jié)流孔的大小主要通過(guò)電磁閥或者步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)方式的結(jié)構(gòu)較為負(fù)責(zé)，而且成本比較高;第二種調(diào)節(jié)方式種，通過(guò)改變減振液粘性的方式來(lái)調(diào)節(jié)阻尼系數(shù)，這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、沒(méi)有噪音、成本低廉，是目前大力發(fā)展的研究方向[5]。

主動(dòng)懸架的研究主要集中在可靠性與執(zhí)行器兩個(gè)方面。主動(dòng)懸架系統(tǒng)引入大量的單片機(jī)、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(guò)加大各種元器件的集成程度來(lái)調(diào)節(jié)，是非常必要的階段。用電動(dòng)器件來(lái)取代液壓期間是目前執(zhí)行器的主要研究方向。在電器動(dòng)力系統(tǒng)種，直線伺服電動(dòng)機(jī)與永磁直流直線伺服電動(dòng)機(jī)具有較為優(yōu)良的性能，在將來(lái)的研究中將會(huì)逐步取代液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)[6]。

五、結(jié)束語(yǔ)

本文主要討論了汽車(chē)懸架結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀與發(fā)展。綜合來(lái)看，主動(dòng)懸架在減振性能上比較好，但是元件成本高，運(yùn)行時(shí)耗能大，而且整車(chē)的質(zhì)量會(huì)因此則更加;半主動(dòng)懸架的操縱穩(wěn)定性比較好，性能可靠，也便于調(diào)節(jié)，性能與主動(dòng)懸架相近;相較于主動(dòng)和半主動(dòng)懸架，被動(dòng)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(yīng)用最為廣泛。懸架技術(shù)的而發(fā)展需要多學(xué)科提供理論支撐，互相促進(jìn)，從而真正實(shí)現(xiàn)可持續(xù)。

參考文獻(xiàn)：

[1].陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]陳兵.車(chē)輛智能懸架系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)研究[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2005，（6）.

[3]孫建民，孫風(fēng)英.汽車(chē)懸架系統(tǒng)的發(fā)展及控制技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，15（1）：57-60.

[4]曹民，范永法.汽車(chē)懸架技術(shù)的進(jìn)展與預(yù)測(cè)[J].上海汽車(chē)，2000，（7）：17-19.

[5]王慧文，孫曉娟，張偉.汽車(chē)懸架控制技術(shù)的發(fā)展[J].森林工程，1998，（1）.

[6]肖生發(fā)，羅永革，陶健民，等.汽車(chē)工程學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：人民交通出版社，2003.

作者簡(jiǎn)介：

豆文正（1997—），性別：男，民族：漢，籍貫：河南省永城市，學(xué)歷：本科，研究方向：汽車(chē)主動(dòng)懸架。