【文章內(nèi)容簡介】 場競爭力肯定會削弱。 根據(jù)這種狀況，我國汽車零部件企業(yè)應(yīng)當(dāng)抓住機遇，加快研發(fā)空氣懸架產(chǎn)品。首先必須明確劃分空氣懸架系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的權(quán)限與分工，由研發(fā)部門負責(zé)研發(fā)方向、確定系統(tǒng)特性參數(shù)，指定具體的二級開發(fā)單位，實現(xiàn)產(chǎn)品的快速研發(fā)和升級換代；其次，要從產(chǎn)品的工藝路線入手，制定合理的開發(fā)配套模式，集中于一家公司采取 “ 二級開發(fā)、總成集配、模塊供貨 ” 。 最后，應(yīng)摒棄狹隘的自主開發(fā)理念，積極開展與國外強勢企業(yè)的合資合作，加快融入空氣懸架領(lǐng)域的國際競爭、合作和發(fā)展，最終實現(xiàn)我國商用汽車整體技術(shù)水平及競爭實力的提升。 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 8 第 2 章 汽車懸架結(jié)構(gòu)組成 汽車懸架的功用和組成 懸架是保證車輪或車橋與汽車承載系統(tǒng) (車架或承載式車身 )之間具有彈性聯(lián)系并能傳遞載荷、緩和沖擊、衰減振動以及調(diào)節(jié)汽車行駛中的車身位置等有關(guān)裝置的總稱。 汽車懸架的功用 汽車懸架最主要的功能是傳遞作用在車輪和車架 (或車身 )之間的一切 力和力矩，并緩和汽車駛過不平路面時所產(chǎn)生的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，以保證汽車的行駛平順性。為此必須在車輪與車架或車身之間提供彈性聯(lián)接，依靠彈性元件來傳遞車輪或車橋與車架或車身之間的垂向載荷，并依靠其變形來吸收能量，達到緩沖的目的。采用彈性聯(lián)接后，汽車可以看作是由懸掛質(zhì)量 (即簧載質(zhì)量 )、非懸掛質(zhì)量 (即非簧載質(zhì)量 )和彈簧 (彈性元件 )組成的振動系統(tǒng)，承受來自不平路面、空氣動力及傳動系、發(fā)動機的激勵。為了迅速衰減不必要的振動，懸架中還必須包括阻尼元件，即減振器。此外，懸架中確保車輪與車架或車身之間所有 力和力矩可靠傳遞并決定車輪相對于車架或車身的位移特性的連接裝置統(tǒng)稱為導(dǎo)向機構(gòu)。導(dǎo)向機構(gòu)決定了車輪跳動時的運動軌跡和車輪定位參數(shù)的變化，以及汽車前后側(cè)傾中心及縱傾中心的位置，從而在很大程度上影響了整車的操縱穩(wěn)定性和抗縱傾能力。在有些懸架中還有緩沖塊和橫向穩(wěn)定桿。 汽車懸架的組成 盡管一百多年來汽車懸架從結(jié)構(gòu)型式到作用原理一直在不斷地演進，但從結(jié)構(gòu)功能而言，它都是由彈性元件、減振裝置和導(dǎo)向機構(gòu)三部分組成。在有些情況下，某一零部件兼起兩種或三種作用，比如圖 21 鋼板彈簧非獨立懸架兼起彈性元件及導(dǎo)向機構(gòu)的 作用， 22 麥克弗遜懸架 (McPherson strut suspension，或稱滑柱擺臂式獨立懸架 )中的減振器柱兼起減振器及部分導(dǎo)向機構(gòu)的作用，有些主動懸架中的作動器則具有彈性元件、減振器和部分導(dǎo)向機構(gòu)的功能。 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 21 鋼板彈簧非獨立懸架 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 10 圖 22 麥克弗遜懸架武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)論文 11 根據(jù)導(dǎo)向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點，汽車懸架可分為非獨立懸架和獨立懸架兩大類。 圖 23 汽車懸架示意圖 非獨立懸架如上圖 23 汽車懸架示意圖 (a)所示。其特點是兩側(cè)車輪安 裝于一整體式車橋上，當(dāng)一側(cè)車輪受沖擊力時會直接影響到另一側(cè)車輪上，當(dāng)車輪上下跳動時定位參數(shù)變化小。若采用鋼板彈簧作彈性元件，它可兼起導(dǎo)向作用，使結(jié)構(gòu)大為簡化，降低成本。目前廣泛應(yīng)用于貨車和大客車上，有些轎車后懸架也有采用的。非獨立懸架由于非簧載質(zhì)量比較大，高速行駛時懸架受到?jīng)_擊載荷比較大，平順性較差。 獨立懸架是兩側(cè)車輪分別獨立地與車架（或車身）彈性地連接，當(dāng)一側(cè)車輪受沖擊，其運動不直接影響到另一側(cè)車輪，獨立懸架所采用的車橋是斷開式的。這樣使得發(fā)動機可放低安裝，有利于降低汽車重心，并使結(jié)構(gòu)緊湊。獨立懸架允 許前輪有大的跳動空間，有利于轉(zhuǎn)向，便于選擇軟的彈簧元件使平順性得到改善。 非獨立懸架 23 汽車懸架示意圖（ b） 的鮮明特色是左、右車輪之間由一剛性梁或非斷開式車橋聯(lián)接，當(dāng)單邊車輪駛過凸起時，會直接影響另一側(cè)車輪。圖 23 汽車懸架中 (a)獨立懸架中沒有這樣的剛性梁，左右車輪各自“獨立”地與車架或車身相連或構(gòu)成斷開式車橋，按結(jié)構(gòu)特點又可細分為橫臂式、縱臂式、斜臂式等等 除上述非獨立懸架和獨立懸架外，還有一種近似半獨立懸架，它與近似半剛性的非斷開式后支持橋相匹配。當(dāng)左右車輪跳動幅度不一致時，后支持橋中呈 V 形斷面并與 左右縱臂固結(jié)在一起的橫梁受扭，由于其具有一定的扭轉(zhuǎn)彈性，故此種懸架既不同于非獨立懸架，也與獨立懸架有別。該彈性橫梁還兼起橫向穩(wěn)定桿的作用。 按照彈性元件的種類，汽車懸架又可以分為鋼板彈簧懸架、螺旋彈簧懸架、扭桿彈簧懸架、空氣懸架以及油氣懸架等。 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)論文 12 按照作用原理，可以分為被動懸架、主動懸架和介于二者之間的圖 24 的半主動懸架。 圖 24 汽車被動懸架 主動懸架有作為直接力發(fā)生器 的動作器，可以根據(jù)輸入與輸出進行最優(yōu)的反饋控制，使懸架有最好的減震特性，以提高汽車的平順性和操縱穩(wěn)定性。它由彈性元件 C 和一個力發(fā)生器 Fe組成。 半主動懸架可看作由可變特性的彈簧和減振器組成的懸架系統(tǒng)，雖然它不能隨外界的輸入進行最優(yōu)的控制和調(diào)節(jié)，但它可按存儲在計算機的各種條件下最優(yōu)彈簧和減振器的優(yōu)化參數(shù)指令來調(diào)節(jié)彈簧的剛度和減振器的阻尼狀態(tài)。它由彈性元件 C 和一個一個阻尼系數(shù)能在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的阻尼器組成。 如前所述，汽車懸架和懸掛質(zhì)量、非懸掛質(zhì)量構(gòu)成 了一個振動系統(tǒng)，該振動系統(tǒng)的特性很大程度上決定了汽車的行駛平順性，并進一步影響到汽車的行駛車速、燃油經(jīng)濟性和運營經(jīng)濟性。該振動系統(tǒng)也決定了汽車承載系和行駛系許多零部件的動載，并進而影響到這些零件的使用壽命。此外，懸架對整車操縱穩(wěn)定性、抗縱傾能力也起著決定性的作用。因而在設(shè)計懸架時必須考慮以下幾個方面的要求： (1)通過合理設(shè)計懸架的彈性特性及阻尼特性確保汽車具有良好的行駛平順性，具有較低的振動頻率、較小的振動加速度值和合適的減振性能，并能避免在懸架的壓縮伸張行程極限點發(fā)生硬沖擊，同時還要保證輪胎具有足夠的接 地能力； (2)合理設(shè)計導(dǎo)向機構(gòu)，以確保車輪與車架或車身之間所有力和力矩的可靠傳遞，保證車輪跳動時車輪定位參數(shù)的變化不會過大，并且能滿足汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性要求； 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)論文 13 (3)導(dǎo)向機構(gòu)的運動應(yīng)與轉(zhuǎn)向桿系的運動相協(xié)調(diào)，避免發(fā)生運動干涉，否則可能引起轉(zhuǎn)向輪擺振； (4)側(cè)傾中心及縱傾中心位置恰當(dāng)，汽車轉(zhuǎn)向時具有抗側(cè)傾能力，汽車制動和加速時能保持車身的穩(wěn)定，避免發(fā)生汽車在制動和加速時的車身縱傾 (即所謂“點頭”和“后仰” )； (5)懸架構(gòu)件的質(zhì)量要小尤其是其非懸掛部分的質(zhì)量要盡量??； (6)便于布置，在轎車設(shè)計中特別 要考慮給發(fā)動機及行李箱留出足夠的空間； (7)所有零部件應(yīng)具有足夠的強度和使用壽命； (8)制造成本低； (9)便于維修、保養(yǎng)。 懸架設(shè)計可以大致分為結(jié)構(gòu)型式及主要參數(shù)選擇和詳細設(shè)計兩個階段，有時還要反復(fù)交叉進行。由于懸架的參數(shù)影響到許多整車特性，并且涉及其他總成的布置，因而一般要與總布置共同協(xié)商確定。 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)論文 14 第 3 章 電控懸架系統(tǒng)概述 電子控制懸架系統(tǒng)的功用 電子控制懸架系統(tǒng) (ECSS， Electronic Controlled Suspension System)，又稱電子調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng) (Electronic Modulated Suspension System)，簡稱為 EMS。 對于傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)而言，當(dāng)其結(jié)構(gòu)確定后，就具有固定的懸架剛度和阻尼系數(shù)，在車輛行駛過程中無法進行調(diào)節(jié)，也就是在汽車行駛過程中不能人為地加以控制，因此懸架減振性能的進一步提高受到了限制。這種車輛在行駛過程中懸架剛度和阻尼系數(shù)不能改變的懸架稱為被動懸架。顯然，被動懸架在汽車行駛過程中平順性和操縱穩(wěn)定性不能兼而有之。為了滿足汽車懸架系統(tǒng)平順性和操縱穩(wěn)定性兩項性能要求，克服被動懸架的剛度和阻尼系數(shù)不能調(diào)節(jié)的弱點，便出現(xiàn)了汽車 主動懸架的概念。主動懸架能夠根據(jù)車輛的運動狀態(tài)和路面狀況主動做出反應(yīng)，抑制車體的運動，使懸架始終處于最優(yōu)的減振狀態(tài)。車輛在行駛過程中懸架剛度和阻尼系數(shù)可人為地加以控制，并不斷變化的懸架稱為主動懸架。所以主動懸架的特點就是能夠根據(jù)外界輸入或車輛本身狀態(tài)的變化進行動態(tài)自適應(yīng)調(diào)節(jié)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，在汽車懸架系統(tǒng)中采用了電子控制技術(shù)，便形成了電子控制懸架系統(tǒng)，簡稱電控懸架。顯然，電子控制懸架系統(tǒng)就是主動懸架系統(tǒng)。 及原理 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)論文 15 圖 31 豐田凌志 LS400 轎車電控空氣懸架結(jié)構(gòu)圖 各 種車型 的電控懸架雖有一定的區(qū)別，但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理都是一樣的。主要由如圖 31豐田凌志 LS400轎車電控空氣懸架結(jié)構(gòu)圖 ， 前、后車身高度傳感器、方向盤轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角傳感器、節(jié)氣門位置傳感器和車速傳感器、控 制開關(guān)、電子調(diào)節(jié)懸架電控單元 (EMS ECU)和執(zhí)行器等組成。 ， 車身高度傳感器采集前后車身的高度信號，方向盤轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角傳感器采集汽車行駛方向信號，節(jié)氣門位置傳感器采集駕駛員加、減速信號，車速傳感器采集汽車行駛速度信號。傳感器和控制開關(guān)向 EMS ECU輸入車身以及汽車行駛的狀態(tài)信息，EMS ECU 接受傳感 器和控制開關(guān)輸入的電信號，并向執(zhí)行元件發(fā)出控制命令，執(zhí)行元件產(chǎn)生一定的機械動作，從而改變車身高度、彈簧剛度和減振器的阻尼力。 現(xiàn)代社會 典型的電控懸架由電子控制元件（ ECU）、空氣壓縮機、車高傳感器、轉(zhuǎn)向角度傳感器、速度傳感器、制動傳感器、空氣彈簧元件等組成。 空氣彈簧元件是由電控減振器、閥門、雙氣室所組成。電控減振器頂部有一個小型電動機，可通過它轉(zhuǎn)動一個調(diào)整 量孔 大小的控制桿將阻尼分成多級，從而實現(xiàn)控制阻尼的目的。閥門也充當(dāng)了一