知识点悬架系统

知识点：悬架系统

悬架是汽车的车架（或承载式车身）与车桥（车轮）之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并减少由此引起的振动，以保证汽车能平顺地行驶。为满足人们对舒适性、经济性、稳定性、安全性等性能的不断提高，在传统悬架系统的基础上，研究出了可调空气悬架、馈能悬架、磁流变悬架、复合材料悬架等悬架类型。一、概述可调空气悬架利用空气压缩机对空气进行压缩，通过控制相应的电磁阀，将压缩后的空气输送到相应空气弹簧减振器的气室中，以改变车身的高度，可保持车身始终在同一水平高度，并使空气悬架系统具有接近理想的动态弹性特性。二、可调空气悬架1.系统组成可调空气悬架系统具有以下几个方面的功能作用：①可实现车身高度的自动调节；②减振器的阻尼力可变，提高舒适性；③空气弹簧具有相对恒定的低自然振动频率，可提高汽车行驶的平顺性；④当汽车发生偏载时，通过可调空气悬架的自动调节，汽车仍可以保持水平姿态；⑤高速过弯时，外侧车轮的空气弹簧和减振器就会自动变硬，以减小车身的倾斜；⑥在紧急制动时，电子模块会对前轮的空气弹簧和减振器硬度进行加强，以减小车身的惯性前倾。多连杆式悬架是指由三根或者三根以上的连杆构成的悬架系统，通过连杆之间的相互作用，对车轮提供多个不同方向的控制力，能够让车轮有更可靠的行驶轨迹。常见的多连杆式悬架系统有三连杆式、四连杆式、五连杆试等多种类型。其中，三连杆式结构简单，不能满足人们对于汽车底盘操纵性能的要求；而四连杆式和五连杆式虽然结构更加复杂，但控制更加精确，因此，其应用更加广泛。三、多连杆式悬架1.组成多连杆式独立悬架，由连杆、减振器和减振弹簧组成。

以常见的五连杆式后悬架为例，其五根连杆分别为：主控制臂、前置定位臂、后置定位臂、上臂和下臂。它们分别对不同的方向产生作用力，从而保持车身的稳定。多连杆悬架的优点：可以自由的确定主销偏移距，减小因径向载荷引起的干扰力和力矩；很好地控制了在制动和加速期间汽车的纵向点头运动；有利于控制车轮的前束、外倾和轮距宽度变化，具有良好的操纵稳定性；能够有效地降低轮胎的磨损，延长其使用寿命；从弹性运动学角度来看，在侧向力和纵向力条件下前束角的改变以及行驶舒适性都能得到精确的控制；车轮受力点分散，因此连杆可以做得较细小，减轻了质量。多连杆悬架的缺点：结构复杂，装配要求高；杆件的增多，占用空间大，车轮跳动时会出现过约束的现象；杆件之间需要衬套，增加衬套的磨损；研发维修成本高。与板簧悬架相比，橡胶悬架具有横向定位好、舒适性好、操纵稳定性好、免维护等特点，与同类的断开式平衡轴悬架比具有重量轻、成本低、免维护特点，与空气悬架比具有成本低的优势。四、橡胶悬架1.组成橡胶悬架最大的特点是弹性元件以橡胶弹簧取代传统的钢板弹簧。整个橡胶悬架由吊架总成、均衡梁总成、橡胶弹簧、弹簧支座、三角支撑座等部分组成。与传统的钢板弹簧悬架相比，橡胶悬架系统具有以下几个方面的优点：①同样承载能力下，橡胶悬架自身重量较轻；②便于整车布置，可以匹配超宽车架；③具有变刚度的特点，平顺性好；④结构简单，便于装配；⑤无需润滑；⑥提高轮胎寿命。上个世纪60年代以后，基于复合材料的深入研究，比如玻璃纤维增强材料、碳纤维增强材料及高弹性基体复合材料等，使大幅度降低整车质量成为可能。五、复合材料悬架基于复合材料自身的性能特点，采用复合材料的叶片弹簧与钢板弹簧相比较，具有以下优点：单位质量储能高，重量轻；断裂形态为“安全断裂”的形式，大大提高了汽车行驶的可靠性；疲劳寿命较高，超过钢板弹簧约5倍；显著改善舒适性，嗓音小；体积小，有利于空间布置。使用复合材料的叶片弹簧也存在一些不足之处：乘用车离地间隙较小，采用纵置复合材料叶片弹簧时，难以保证一定的悬架行程；货车采用纵置钢板弹簧时，悬架行程较小，舒适度较差；设计加工过程较为复杂，产品生产加工效率低；单个复合材料叶片弹簧的价格约为钢板弹簧价格的3倍左右，成本较高。馈能悬架是在缓冲振动冲击和衰减振动的同时，回收一部分振动能量的新型悬架系统，该悬架系统能够将回收的机械能转化为其他形式的能量（电能、液压能等）存储起来，供其它耗能元器件使用，从而达到节约能源的目的。根据振动能量回收原理的不同，馈能悬架系统主要有液压式和电磁式两种类型。六、馈能悬架1.液压式馈能悬架液压式馈能悬架是将传统的减振器加以改造，改成液压结构，将振动能量转化为液压能进行存储，而这部分液压能量可以直接为汽车上的液压制动助力系统或者液压转向助力系统所使用，还可以通过液压马达将其转化为电能，供车载电器使用。液压式馈能悬架系统优点在于：响应特性好，可靠性高，适应于原来的悬架底盘系统。缺点在于：回收的液压能存储不易，体积大、结构多，回收的能量只能供液压器件使用，若转变为电能，则存在能量回收效率低等问题。2.电磁式馈能悬架电磁式馈能悬架是利用电磁感应现象的原理(闭合导线切割磁感线产生电能)，将振动能量转化为电能，再进行存储和使用。该馈能悬架主要有三种结构形式：齿轮齿条结构、滚珠丝杠结构、直线电机结构。前面两种是通过传统机械结构将直线运动转变为旋转电机（直流、交流）的旋转运动进行能量回收，而第三种结构中的直线电机可以直接将悬架系统的振动能量加以回收利用。电磁式馈能悬架与液压式馈能悬架相比，具有结构简单、可靠性高、易于操作、便于能量回收利用等优点。其中，旋转电机式馈能悬架一般有中间运动转化机构，使得体积增大，不便于汽车应用，而直线式馈能悬架无需中间传递机构，可将悬架的直线运动直接转化为电能。此外，由直线电机的特点可知，电磁感应力等于悬架相对运动速度乘以一个跟电机参数相关的常系数，当直线电机发电时，可以在回收振动能量的基础上给悬架系统提供阻尼力。而且这种结构便于在纯电动或混合动力汽车上应用，可以利用车载蓄电池作为能量的存储和利用的终端，不需要额外的添加其它部件，并且由于电机控制系统精度高、响应迅速，可以利用先进的控制算法加以控制，提高悬架系统的响应动力特性，减少时滞对系统的影响。磁流变悬架，也称为电磁悬架（MagneticRideControl），是利用电磁反应的一种新型独立悬架系统，它可以根据路面状况，在1毫秒时间内作出快速响应，从而抑制车身振动，保持车身稳定性。装有磁流变悬架的汽车，即使在最崎岖的路面上，也可以增加轮胎与地面的接触，减少轮胎反弹，控制车辆的重心转移和前倾后仰程度，以维护车辆的稳定，还可以在车辆急转弯或做出闪躲动作时很好地控制车身摇摆。七、磁流变悬架1.组成2.工作原理磁流变悬架结构简洁，能耗小，控制应力范围大，响应速