汽车构造与设计悬架课件

Loading……第十二章悬架车辆结构与设计2023/7/292悬架悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的所有传力连接装置的总称。概述2023/7/293五、悬架

（1）把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架（或承载式车身）上，保证汽车的正常行驶，即起传力作用；（2）利用弹性元件和减振器起到缓冲减振的作用；（3）利用悬架的某些传力构件使车轮按一定轨迹相对于车架或车身跳动，即起导向作用；（4）利用悬架中的辅助弹性元件横向稳定器，防止车身在转向等行驶情况下发生过大的侧向倾斜。保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性。保证汽车的操纵稳定性。功用2023/7/294五、悬架（1）弹性元件——起缓冲作用；（2）减振元件——起减振作用；（3）传力机构或称导向机构（纵、横向推力杆）——起传力和导向作用；（4）横向稳定器——防止车身产生过大侧倾。

（5）缓冲块——限制弹簧最大变形。组成2023/7/295五、悬架悬架系统的自然振动频率式中，g为重力加速度；f为悬架垂直变形(挠度)；M为悬架簧载质量；K(K＝Mg／f)为悬架刚度。悬架频率n随簧载质量的变化而变化，人体最舒适的频率范围为1～1.6Hz，如果要将汽车行驶过程中的频率保持在1～1.6Hz内，最好采用变刚度悬架。2023/7/296五、悬架簧载质量与非簧载质量“簧载质量”：由弹性元件(包括弹簧和减振筒)所承载的质量。主要包括底盘骨架及其他所有弹性部件所承载的质量。“非簧载质量”：自悬架摆臂或者弹性元件向车轮端延伸的部件。

简单来说，能和车轮一起跳动的部件属于“非簧载质量”，而只能和车身保持相对静止的部件属于“簧载质量”。2023/7/297五、悬架悬架的类型汽车悬架可分为两大类：非独立悬架和独立悬架。特点：两侧车轮通过整体式车桥相连，车桥通过悬架与车架或车身相连。如果行驶中路面不平，一侧车轮被抬高，整体式车桥将迫使另一侧车轮产生运动。非独立悬架2023/7/298五、悬架悬架的类型汽车悬架可分为两大类：非独立悬架和独立悬架。特点：车桥是断开的，每一侧车轮单独地通过悬架与车架（或车身）相连，每一侧车轮可以独立跳动。独立悬架2023/7/299五、悬架减振器减振器和弹性元件是并联安装的。2023/7/2910五、悬架功用

抑制行驶时传达给车身的大震动，以提高乘车舒适感

-缓冲传达给驾驶者和乘客的冲击，以提高乘车舒适感，降低疲劳。

-保护装载的货物。

-延长车身寿命，防止弹簧损坏。抑制行驶时车轮的快速振动，以防止轮胎离开路面，从而改善行驶稳定性

-改善行驶稳定性及调整性。

-有效地把发动机爆燃压力传达到地面，以节约燃料费用。

-提高刹车效果。

-延长车体各个部分的寿命，节约车的维护费用。2023/7/2911五、悬架工作原理

液力减振器的工作原理是：当车架与车桥作往复相对运动时，减振器中的活塞在缸筒内也作往复运动，减振器壳体内的油液便反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔。孔壁与油液间的摩擦及液体分子内的摩擦便形成对振动的阻尼力，使车身和车架的振动能量转化为热能，被油液和减振器壳体所吸收，并散到大气中。

阻尼力的大小影响因素：车架和车桥（或车轮）相对速度；油液的粘度（要求粘度随温度变化小、抗氧化、对其他零件无腐蚀）。

减振器的设计要求：悬架压缩行程阻尼力应较小；伸张行程较大；阻尼力始终保持在一定限度内。2023/7/2912五、悬架减振器内的油液反复从一个内腔通过节流孔流入另一个内腔，期间形成阻尼力，阻尼力会把震动的能量转换成热量被油液和壳体吸收。

2023/7/2913五、悬架双向作用筒式减振器2023/7/2914五、悬架充气式减振器结构特点：

在缸筒的下部装有一个浮动活塞，浮动活塞与缸筒形成的密闭气室中，充有高压氮气。浮动活塞之上是减振器油液。浮动活塞上装有大断面的O形密封圈，把油和气完全分开，此活塞亦称封气活塞。

由于活塞杆进出而引起的缸筒容积的变化由浮动活塞的上下运动来补偿。因此这种减振器不需储液缸筒，所以亦称单筒式减振器。优点：

结构简化；改善行驶平顺性和轮胎接地性；相同尺寸可更可靠地产生足够的阻尼力；消除油液乳化现象。缺点：

对油封要求高；充气工艺复杂，不能修理；工作缸受外力变形时，减振器不能工作。2023/7/2915五、悬架阻力可调式减振器工作过程：当汽车的载荷增加时，空气囊中的气压升高，则气室内的气压也随之升高，使膜片向下移动与弹簧产生的压力相平衡。与此同时，膜片带动与它相连的柱塞杆和柱塞下移，使得柱塞相对空心连杆上的节流孔的位置发生变化，结果减小了节流孔的通道截面积，即减少了油液流经节流孔的流量，从而增加了油液流动阻力。2023/7/2916五、悬架类型：主要有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧和橡胶弹簧等几种结构形式。弹性元件钢板弹簧钢板弹簧是由若干片等宽但不等长的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁，多数情况下由多片弹簧组成。具有导向和减振功能，2023/7/2917五、悬架中心螺栓距两端卷耳中心的距离相等时，称为对称式钢板弹簧，不相等时，称为非对称式钢板弹簧。2023/7/2918五、悬架一些轻型货车和客车采用由单片或2～3片变厚度断面的弹簧片构成的少片变截面钢板弹簧，其弹簧片的断面尺寸沿长度方向是变化的，片宽保持不变，它可以实现汽车的轻量化。2023/7/2919五、悬架2023/7/2920五、悬架螺旋弹簧螺旋弹簧用弹簧钢棒料卷制而成，常用于各种独立悬架。在有些轿车的后轮非独立悬架中。

特点：没有减振和导向功能，只能承受垂直载荷。在螺旋弹簧悬架中必须另装减振器和导向机构，前者起减振作用，后者用以传递垂直力以外的各种力和力矩，并起导向作用。优点：无需润滑，不忌泥污；它所需的纵向安装空间不大；弹簧本身质量小。2023/7/2921五、悬架扭杆弹簧是一根由弹簧钢制成的杆。扭杆断面通常为圆形，少数为矩形或管形。其两端形状可以做成花键、方形、六角形或带平面的圆柱形等等，以便一端固定在车架上，另一端固定在悬架的摆臂上，摆臂与车轮相连。

当车轮跳动时，摆臂便绕着扭杆轴线摆动，使扭杆产生扭转弹性变形，借以保证车轮与车架的弹性联系。优点：悬架刚度可变；蓄能大，质量轻；结构简单；无需润滑；车身高度可调；布置方便。2023/7/2922五、悬架2023/7/2923五、悬架2023/7/2924五、悬架气体弹簧气体弹簧是在一个密封的容器中充入压缩气体，利用气体可压缩性实现弹簧的作用。

特点：气体弹簧具有理想的变刚度特性。作用在弹簧上的载荷增加时，容器中气压升高，弹簧刚度增大；反之，当载荷减小时，气压下降，刚度减小。空气弹簧囊式空气弹簧由夹有帘线的橡胶气囊和密闭在其中的压缩空气所组成。气囊有单节和多节式，节数越多，弹性越好。囊式空气弹簧2023/7/2925五、悬架膜式空气弹簧的密闭气囊由橡胶膜片和金属压制件组成。特点：与囊式相比，其弹性特性曲线比较理想；刚度较小，车身自然振动频率较低；尺寸较小，在车上便于布置，故多用在轿车上；制造困难，寿命短。膜式空气弹簧2023/7/2926五、悬架2023/7/2927五、悬架2023/7/2928五、悬架2023/7/2929五、悬架油气弹簧油气弹簧一般以惰性气体氮为弹性介质，用油液作为传力介质，由气体弹簧和相当于减振器的液压缸组成。分类：

油气弹簧的形式有单气室、双气室以及两级压力式等。特点：油气弹簧不但具有空气弹簧的自振频率低、刚度可变的优点，而且因为有油作为减振、传力的中间介质，滑动部分的润滑得到改善，密封性也较好，能承受的压力一般比空气弹簧高10一20倍，所以尺寸和重量都可大大减小，因此在大型汽车上得到广泛作用。油气弹簧本身只能传递垂直力，其他力和反力矩必须由专门的导向元件来传递。2023/7/2930五、悬架

分类：油气分隔式和油气不分隔式。前者可防止油液乳化，且便于充气。单气室油气弹簧2023/7/2931五、悬架单气室油气分隔式弹簧：上半球室、下半球室和橡胶油气隔膜构成了油气分隔式弹簧，工作缸、活塞和阻尼阀等构成了减振器。2023/7/2932五、悬架单气室油气不分隔式弹簧：工作缸固定在车架上，管形活塞的下端与转向节相连。管形活塞内腔以及活塞与工作缸壁间形成的环形腔内，都充满着工作油液。在管形活塞头的上面有一油层，既可以润滑活塞又可以作为气室的密封。油层上方的空间即为高压气室，其中充满高压氮气，气体和油液之间没有任何隔离装置。特点：该油气弹簧不仅是前悬架的弹性元件和减振元件，而且还兼作转向主销。2023/7/2933五、悬架

双气室油气弹簧比单气室油气弹簧多一个作用力方向相反的反压气室和一个浮动活塞。双气室油气弹簧2023/7/2934五、悬架特点：在工作活塞的上方设有两个并列的气室，但两个气室的工作压力不同。主气室内的气压与单气室油气弹簧的气压相近，而补偿气室内的气压则较高，从而具有了变刚度特性。两级压力式油气弹簧2023/7/2935五、悬架橡胶弹簧利用橡胶本身的弹性起弹性元件的作用。橡胶弹簧多用作悬架的副簧和缓冲块。特点：它可以承受压缩载荷和扭转载荷，由于橡胶的内摩擦较大，橡胶弹簧还具有一定的减振隔声能力。2023/7/2936五、悬架特点：结构简单、工作可靠，广泛应用于货车的前后悬架。在轿车中，一般仅用作后悬架。非独立悬架非独立悬架钢板弹簧非独立悬架空气弹簧非独立悬架油气弹簧非独立悬架螺旋弹簧非独立悬架…2023/7/2937五、悬架纵置钢板弹簧非独立悬架板簧式非独立悬架主要由钢板弹簧和减振器组成。钢板弹簧的中部用两个U形螺栓固定在车桥上。弹簧前端卷耳用钢板弹簧销与前支架相连，形成固定铰链支点；后端卷耳通过钢板弹簧吊耳销与吊耳相连接。吊耳可以前后摆动，保证弹簧变形时两卷耳中心线间的距离可以改变。2023/7/2938五、悬架2023/7/2939五、悬架前悬架钢板弹簧的后端采用滑板式支承，前端为固定铰链连接。第二片弹簧后端带有直角弯边，防止弹簧中部下落时钢板弹簧从支架中脱出。2023/7/2940五、悬架两端直接插入固定于车架上的橡胶支承垫块中。靠橡胶变形来保证弹簧变形时两端的相对移动。主片不易损坏，无须润滑，有良好的消除噪声能力，但钢板弹簧的纵向移动量受到限制，该结构只能在比较长而且刚度较大的钢板上才采用。一般用于前悬。2023/7/2941五、悬架主、副弹簧结构

副弹簧在上、主簧在下：当载荷增大时，副簧同时参与工作，使弹簧刚度增大很突出，对汽车行驶平顺性不利。2023/7/2942五、悬架副弹簧在下、主簧在上：为提高汽车的行驶平顺性，有的轻型货车后悬架采用将副簧置于主簧之下的渐变刚度钢板弹簧。载荷小时，主簧起作用，当载荷增加到一定值时，副簧开始与主簧接触，悬架刚度随之相应提高，弹簧特性变为非线性。当副簧全部接触后，弹簧特性又变为线性。2023/7/2943五、悬架2023/7/2944五、悬架螺旋弹簧非独立悬架由螺旋弹簧、减振器、纵向推力杆和横向推力杆组成。常用于轿车的后悬架。2023/7/2945五、悬架空气弹簧非独立悬架主要由囊式空气弹簧、压气机、车身高度调节控制阀、控制杆等组成。采用空气弹簧悬架容易实现车身高度的自动调节。2023/7/2946五、悬架油气弹簧非独立悬架主要由油气弹簧（兼起减振器作用）、横向推力杆、纵向推力杆等组成，推力杆起导向和传力的作用。2023/7/2947五、悬架优点：两侧车轮可以单独运动互不影响；

减小了非簧载质量，有利于汽车的平顺性；

采用断开式车桥，可以降低发动机位置，降低整车重心；

车轮运动空间较大，可以降低悬架刚度，改善平顺性。保证和路面有良好的接触，增大离地间隙，增大附着力，提高通过性。缺点：结构复杂、制造成本高；

保养维修不便；

车轮跳动时，由于车轮外倾角与轮距变化较大，轮胎磨损严重。独立悬架2023/7/2948五、悬架类型（按车轮运动形式分）横臂式独立悬架纵臂式独立悬架滑柱连杆式悬架单斜臂式独立悬架独立悬架单横臂式双横臂式单纵臂式双纵臂式烛式麦弗逊式2023/7/2949五、悬架横臂式独立悬架车轮在汽车横向平面内摆动的悬架，分为单横臂式和双横臂式两种。2023/7/2950五、悬架单横臂式独立悬架特点：当悬架变形时，车轮平面将产生倾斜而改变两侧车轮轮距，致使轮胎相对于地面侧向滑移，破坏轮胎和地面的附着。用于转向轮时，会使主销内倾角和车轮外倾角发生较大的变化，对于转向操纵有一定影响，故目前在前悬架中很少采用。2023/7/2951五、悬架双横臂式独立悬架特点：两臂可以相等，也可不等。2023/7/2952五、悬架两摆臂不等长的双横臂独立悬架广泛应用于中高级轿车。2023/7/2953五、悬架两摆臂不等长的双横臂独立悬架广泛应用于中高级轿车。2023/7/2954五、悬架两摆臂不等长的双横臂独立悬架广泛应用于中高级轿车。2023/7/2955五、悬架纵臂式独立悬架车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架，分为单纵臂式和双纵臂式两种。2023/7/2956五、悬架单纵臂式独立悬架特点：转向轮采用单纵臂式独立悬架，车轮上下跳动将使主销后倾角产生很大变化。因此，单纵臂式独立悬架一般多用于不转向的后轮。2023/7/2957五、悬架特点：它有一根整体的V形断面横梁，在其两端焊接着变截面的管状纵臂，从而形成了一个整体构架——后轴体。纵臂前端通过橡胶－金属支承与车身作铰接式连接。纵臂后端与轮毂、减振器相连。汽车行驶时，车轮连同后轴体相对车身以橡胶－金属支承为支点作上下摆动。当两侧悬架变形不等时，后轴体的V形断面横梁发生扭转变形，由于该横梁有较大的弹性，可起横向稳定器的作用。该悬架又称纵臂扭转梁式独立悬架。2023/7/2958五、悬架双纵臂式独立悬架特点：双纵臂式独立悬架的两个纵臂长度一般做成相等，形成平行四连杆机构。车轮上下跳动时，主销的后倾角保持不变，适用于转向轮。2023/7/2959五、悬架滑柱连杆式独立悬架车轮沿主销移动的悬架，分为烛式和麦弗逊式两种。2023/7/2960五、悬架优点：是当悬架变形时，主销的定位角不会发生变化，仅轮距、轴距稍有改变；有利于汽车的转向操纵性和行驶稳定性。缺点：是侧向力全部由套筒和主销承受，二者间的摩擦阻力大，磨损严重。因此，这种结构形式目前很少采用。烛式独立悬架2023/7/2961五、悬架特点：是目前前置前驱动轿车和某些轻型客车应用比较普遍的悬架结构形式。筒式减振器为滑动立柱，横摆臂的内端通过铰链与车身相连，外端通过球铰链与转向节相连。减振器的上端与车身相连，减振器的下端与转向节相连，车轮所受的侧向力大部分由横摆臂承受，其余部分由减振器活塞和活塞杆承受。筒式减振器上铰链的中心与横摆臂外端球铰链中心的连线为主销轴线，此结构也为无主销结构。麦弗逊式独立悬架2023/7/29622023/7/2963五、悬架优点：结构简单、占用空间小、响应较快、制造成本低。缺点：横向刚度小、稳定性不佳、转弯侧倾较大。适用车型：中小型轿车、中低端SUV前悬架。2023/7/2964五、悬架单斜臂式独立悬架特点：车轮在汽车的斜向平面内摆动的悬架。单斜臂式独立悬架的结构介于单横臂和单纵臂之间，多用于后轮驱动汽车的后悬架上。2023/7/2965五、悬架横向稳定器组成原理：横向稳定器主要由U形横向稳定杆、连接杆和支座组成，支座固定在车身上，稳定杆两端通过连杆与下摆臂相连。

当车身只作垂直移动而两侧悬架变形相等时，横向稳定杆在支座的套筒内自由转动，横向稳定杆不起作用。当两侧悬架变形不等而车身相对于路面横向倾斜时，稳定杆一端向上运动，另一端向下运动，从而被扭转。弹性稳定杆所产生的扭转内力矩妨碍了悬架弹簧的变形，因而减小了车身的横向倾斜和横向角振动。功用：近代轿车的悬架一般都很软，在高速行驶中转向时，车身会产生很大的横向倾斜和横向角振动。为减少这种横向倾斜，往往在悬架中加设横向稳定器。用得最多的是杆式横向稳定器。2023/7/2966五、悬架副车架副车架可以看成是前后车桥的骨架。是前后车桥的组成部分。前后悬挂可以先组装在副车架上，构成一个车桥总成，然后再将这个总成一同安装到车身上。补充内容优点：复杂的悬挂系统由散件变成了总成。同样的悬挂总成可以安装在不同的车身上。能够很好的降低成本，提高技术利用率。减小路面震动的传入，以及提高悬挂系统的连接刚度。2023/7/2967五、悬架副车架副车架可以看成是前后车桥的骨架。是前后车桥的组成部分。前后悬挂可以先组装在副车架上，构成一个车桥总成，然后再将这个总成一同安装到车身上。补充内容优点：复杂的悬挂系统由散件变成了总成。同样的悬挂总成可以安装在不同的车身上。能够很好的降低成本，提高技术利用率。减小路面震动的传入，以及提高悬挂系统的连接刚度。2023/7/29682023/7/2969五、悬架多连杆独立悬挂特点：由三根或三根以上连接拉杆构成，并且能提供多个方向的控制力，使轮胎具有更加可靠的行驶轨迹的悬架结构。分类：可分为多连杆前悬挂和多连杆后悬挂系统。其中前悬挂一般为3连杆或4连杆式独立悬挂；后悬挂则一般为4连杆或5连杆式后悬挂系统，其中5连杆式后悬挂应用较为广泛。2023/7/2970优点：舒适性能是所有悬挂中最好的，操控性能也非常好。缺点：结构相对复杂，材料成本、研发实验成本以及制造成本远高于其它类型的的悬挂、而且其占用空间大。2023/7/2971五、悬架双叉臂独立悬挂特点：通常采用上下不等长叉臂（上短下长），让车轮在上下运动时能自动改变外倾角并且减小轮距变化减小轮胎磨损，并且能自适应路面，横向刚度大、抗侧倾性能优异、抓地性能好、路感清晰。为运动而生，法拉利、玛莎拉蒂等超级跑车以及F1方程式赛车均采用了双叉臂式前悬挂。占用较大的空间，轮胎定位参数较难确定。2023/7/2972五、悬架能保证中、后桥车轮垂直载荷相等的悬架。多轴汽车的平衡悬架2023/7/2973五、悬架特点：三轴和四轴越野汽车上普遍采用钢板弹簧便相当于一根等臂平衡杆，它以悬架心轴为支点转动，从而可保证汽车在不平道路上行驶时，各轮都能着地，且使中、后桥车轮的垂直载荷平均分配。等臂式平衡悬架2023/7/2974五、悬架特点：摆臂式平衡悬架主要用于6×2的货车上。这种货车的结构特点是前桥为转向桥，中桥为驱动桥，后桥是可以升降的支持桥。摆臂式平衡悬架2023/7/2975五、悬架特点：悬架系统的刚度和阻尼特性能根据汽车的行驶条件（车辆的运动状态和路面状况等）进行动态自适应调节，使悬架系统始终处于最佳减振状态。主动悬架分类：包含动力源的主动悬架系统称为全主动悬架或有源主动悬架，悬挂具有做功能力；

不包含动力源的主动悬架系统称为半主动悬架或无源主动悬架。2023/7/2976五、悬架组成：主动悬架是在被动悬架系统（弹性元件、减振器、导向装置）中附加一个可控制作用力的装置。通常由执行机构、测量系统、反馈控制系统和能源系统4部分组成。主动悬架2023/7/2977主动悬架工作原理主动悬架系统的基本工作原理是根据车身高度、车速、转向角度及速率、制动等信号，由车身电子控制单元（ECU）控制悬挂执行机构，使悬挂系统的刚度、减振器的阻尼系数及车身高度等参数得以改变，从而使汽车具有良好的乘坐舒适性和操纵稳定性。五、悬架2023/7/2978五、悬架特点：通过调节油气弹簧的刚度达到主动调节目的。机械式主动油气悬架2023/7/2979五、悬架特点：通过调节空气弹簧的刚度达到主动调节目的。主动空气悬架2023/7/2980五、悬架组成：半主动悬架无动力源，由可控的阻尼元件(减振器)和弹簧组成。半主动悬架用可控阻尼的减振器取代了主动悬架的执行器。特点：它不考虑改变悬架的刚度，而只考虑改变悬架的阻尼。结构简单，工作时几乎不消耗车辆动力，还能获得与全主动悬架相近的性能，有较好的应用前景。分类：按半阻尼级又可分成有级式和无级式两种。半主动悬架2023/7/2981五、悬架特点：执行器(液压缸)中所采用的介质是不可压缩的油液，故其响应的灵敏度较高。有级式半主动悬架原理：当执行器(液压缸)发生作用时，液压缸中的活塞从上、下两侧接受油压，一侧油压上升，另一侧油压下降，从而使活塞产生往复伸缩运动，以适应路面的凸凹，保持车身的平稳。2023/7/2982五、悬架特点：根据汽车行驶的路面条件和行驶状态，对悬架系统的阻尼在几毫秒内由最小变到最大进行无级调节。无级式半主动悬架2023/7/2983五、悬架2023/7/2984五、悬架2023/7/2985五、悬架2023/7/2986

电控悬架结构及组成原理

1.传感器

A.车高传感器

B.转向传感器

C.其他传感器和开关如车速传感器、节气门开度传感器、高度控制开关、模式选择开关、停车灯开关等。

2.空气弹簧

A.空气弹簧：空气弹簧由主气室、副气室、弹簧刚度执行机构和减压减振器等组成。2023/7/2987

B.减振器：电控悬架中的阻尼控制是在减振器结构中采用简单的控制阀，通过在最大、中等、最小的流通面积之间的变换，改变减振液的流通快慢，达到阻尼系数的有级调节。2023/7/2988

具体的调节过程如下图所示：2023/7/2989

C.阻尼转换执行机构：装在减振器上部，由直流电机、减速齿轮、控制杆、电磁铁和挡块组成。如下图所示：2023/7/2990例子：典型空气主动悬架丰田索阿拉轿车采用的主动式空气悬挂系统中，车高、刚度和阻尼可取高、中、低三种数值，其数值由电子控制单元根据当时的运行条件和驾驶员选定的控制方式决定。驾驶员可以任意选择四种控制模式，即：控制车身高度的“常规值自动控制”（车身高度为中）控制车声高度的“高值自动控制”（车身高度为高）控制刚度和阻尼的“常规值自动控制”（刚度和阻尼为“低”）控制刚度和阻尼的“高速行驶时自动控制”（刚度和阻尼为“中”）

2023/7/2991弹簧刚度/减振器阻尼力控制（1）抗后坐：当车速低于20km/h且加速度大时（急起步加速），ECU通过执行器将弹簧刚度和减振器阻尼调到高值，从而选择抵抗汽车起步时车身后坐。2023/7/2992

（2）抗侧倾：由装于转向轴的光电式转向传感器检测转向盘的操作状况。在急转弯时，ECU通过执行器使弹簧刚度和减振器阻尼力转换到高值，以抵抗车身侧倾。（3）抗“点头”：在车速高于60km/h时紧急制动，ECU通过执行器使弹簧和减振器阻尼力调到高值，而不管驾驶员选择了何种控制状态，以抵抗车身前部的俯仰。

2023/7/2993（4）高速感应：当车数大于110km/h时，系统将使弹簧刚度和减振器阻尼力调至中，从而提高高速行驶时操纵稳定性。即使驾驶员选择了“常规值自动控制”状态，系统也将刚度和阻尼力调至中。2023/7/2994

（5）前、后关联控制：车速在30～80km/h范围内时，若前轮车高传感器检测出路面有小凸起（例如前轮通过混凝土路面缝隙等），则在后轮越过该凸起之前，系统将使弹簧刚度和减振器阻尼调至低值，从而提高汽车乘坐舒适性。此时即使驾驶员选择了“高速行驶状态”，系统仍将刚度和阻尼力调至低值。为了不影响高速时的操纵稳定性，这种动作在车速为80km/h以下才发生。

2023/7/2995（6）坏路、俯仰、振动感应：车速在40~100km/h范围以内，当前轮车高传感器检测出路面有较大凸起时（例如汽车通过损坏的铺砌路面等），系统将弹簧刚度和减振器阻尼力调至中间值，以抑制车体的前后颠簸、振动等大动作，从而提高汽车的乘坐舒适性和通过性，而不管驾驶员选择了何种控制状态。车速高于100km/h时，系统将使刚度和阻尼力调至高值。2023/7/2996

（7）良好路面正常行驶：弹簧刚度和减振器阻尼力由驾驶员选择，“常规值自动控制”状态，刚度和阻尼力为低；“高速行驶时自动控制”状态，则刚度和阻尼力为中。

2023/7/2997由左右前轮和左后轮三个车身高度传感器发出车高信号，ECU发出指令来进行车身高度调整。（1）高速感应：当车速高于90km/h时，将车身高度降低一级，以减小风阻，提高行驶稳定性。如果驾驶员选择了“常规值自动控制”状态，则车身高度值由中调至低值；如果驾驶员选择了“高值自动控制”状态，则车高由高值调至中。在车速为60km/h时，车高回复原状。2023/7/2998

（2）驻车：当汽车处于驻车状态时，为了使车身外观平衡，保持良好的驻车姿态，在点火开关断开后，ECU即发出指令，使车身高度处于常规模式的低状态。

2023/7/2999（3）连续坏路面感应：当汽车在坏路面上连续行驶时，车高信号持续2.5s以上有较大变动，且超过规定值时，将车高升高一级，提高汽车的通过性。连续坏路且车速大于40km/h小于90km/h时，不论驾驶员选择了何种控制状态，都将车高调至高值，以减小路面不平感，确保足够的离地间隙，提高乘坐舒适性。2023/7/29100

车速小于40km/h时，车高则完全由驾驶员选择，选择“常规值自动控制”时，车高为中值；选择“高值自动控制”时，车高为高值。在连续坏路面上，车速高于90km/h时，不管驾驶员选择了何种控制状态，车高都将调至中，这样是为了避免车身过高对高速行驶稳定性产生不利影响。

2023/7/29101油气主动悬挂系统自动控制模式在正常行车状态时，系统处于“软”状态，以提高乘坐舒适性，当高速、转向、起步和制动时，系统处于“硬”状态，以提高车辆的操纵稳定性。

2023/7/29102带路面预测传感器的主动悬挂系统2023/7/291032023/7/291042023/7/29105非接触式传感器的安装2023/7/29106主动悬挂的优点（1）悬挂刚度可以设计得很小，使车身具有较低得自然振动频率，以确保正常行驶时的乘坐舒适性。汽车转向等情况下的车身侧倾、制动、加速等情况下的纵向摆动等问题，由主动悬挂系统通过调整有关车轮悬挂的刚度予以解决。对于传统的被动悬挂系统，为同时兼顾到侧倾、纵摆等问题，不得不将悬挂刚度设计得较大，因而正常行驶时汽车的乘坐舒适性受到影响。2023/7/29107（2）采用主动悬挂系统，因不必兼顾正常行驶时汽车的乘坐舒适性，可将汽车悬挂抗侧倾、抗纵摆的刚度设计得较大，因而提高了汽车的操纵稳定性，即汽车的行驶安全性得以提高。主动悬挂的优点（3）汽车载荷发生变化时，主动悬挂系统能制动维持车身高度不变。在各轮悬挂单独控制的情况下，还能保证汽车在凸凹不平的道路上行驶时，车身稳定。2023/7/29108主动悬挂的优点（4）普通悬挂在汽车制动时，车头向下俯冲。而装有某些主动悬挂系统的汽车却不存在这种情况。制动时，该车尾部下倾，因而可以充分利用后轮与地面间的附着条件，加速制动过程，缩短制动距离。

2023/7/29109（5）主动悬挂可使车轮与地面保持良好接触，即车轮跳离地面的倾向减小，保持与地面垂直，因而提高车轮与地面间的附着力，使车轮与地面相对滑动的倾向减小，汽车抗侧滑的能力得以提高。轮胎的磨损也得以减轻，转向时车速可以提高。

主动悬挂的优点2023/7/29110（6）在所有载荷工况下，由于车身高度不变，保证了车轮可全行程跳动。而传统的被动悬挂系统中，当汽车载荷增大时，由车身高度的下降，车轮跳动行程减小，为不发生运动干涉，不得不将重载时的悬挂刚度设计得偏高，因而轻载时得平顺性受到损失。而主动悬挂系统则无此问题。主动悬挂的优点（7）由于车身高度不变，侧倾刚度、纵摆刚度的提高，消除或减少了转向传动机构运动干涉而发生的制动跑偏、转向特性改变等问题，因而可简化转向传动机构的设计。2023/7/29111（1）未安装主动悬架（2）安装主动悬架2023/7/29112半主动悬挂

悬挂的刚度和阻尼参数可以根据需要控制改变，但悬挂不具有做功能力，又称为无源主动悬挂。因为它没有动力源为悬挂系统提供能量输入，所以在半自动悬挂系统中改变弹簧刚度要比改变阻尼状态困难得多，因此在半主动悬挂系统中以可变阻尼悬挂系统最为常见。半主动悬挂系统的最大优点是工作时几乎不消耗外部动力。无车高、车姿调节功能

2023/7/29113半主动悬架的组成目前采用的半主动悬架主要是通过电磁阀控制可调阻尼减振器，其控制方法有的和主动悬架类似是实时闭环控制的。

2023/7/29114半主动悬挂系统基本结构2023/7/29115阻尼控制不同等级的阻尼的车速范围：起步、制动、急转弯和高速：选择运动（硬）改善车辆的操纵稳定性；低速：选择舒适（软）得到好的平顺性；中速：选择正常（中）兼顾平顺性与操纵稳定性。

2023/7/29116刚度可调式空气弹簧具有副气室的空气弹簧，由刚度控制阀改变主、副气室的体积，得到软、中、硬不同的刚度，其控制与由车速控制的有级可调阻尼半主动悬挂有类似之处。

2023/7/29117车高控制悬架车身高度控制装置式指车身的高度可以根据汽车内乘坐人员或车辆载重情况自动做出调整，以保持汽车行驶所需要的高度及汽车行驶姿态的稳定。

2023/7/29118车高控制悬架的组成2023/7/29119智能悬架的研究热点一般说来，智能悬架研究的目的主要是为解决以下几个问题，并根据车辆的用途对某些方面的要求有所侧重。（1）提高车辆的乘坐舒适性提高车辆的乘坐舒适性。这是大多数有关悬架理论和应用研究的目的，其主要的评价指标是减小车身加速度值和俯仰角加速度值；减小悬架动行程以降低悬架击穿概率。2023/7/29120

（2）提高车辆的行驶速度车辆在不恶化乘坐环境的同时，提高车辆行驶速度，通过提高车辆的车速可以更好地发挥车辆作为交通载运工具的作用。采用智能悬挂系统后，可以明显提高车辆在相同振动条件时的行驶车速。（3）提高车辆的操纵稳定性从车辆驾驶安全性角度考虑，降低车轮离地概率。减小轮胎与地面的动态接触力的变化范围，以及特殊工况下的防滑。2023/7/29121

（4）降低车轮动载荷降低车辆轮胎对地面的动态作用力，以提高道路的使用寿命。据欧洲有关重型车辆的研究文献介绍：采用智能悬架后一般可以将轮胎动载荷降低10～20%左右，相应的，可以将路面损害的程度减少70％。2023/7/29122

（5）经济性要尽量降低智能悬架所需消耗的发动机功率，因为悬架控制所需能源由车辆的发动机提供，如果功率消耗太大，当超过发动机的功率范围时，在原理上无法实现，而且对悬架的可控性研究失去意义；而且能耗过大，必然导致经济性下降，使得先进悬架失去市场竞争力，有悖于“环保、节能”的大趋势。2023/7/29123展望车辆悬架的发展经历了从被动悬架到智能悬架的历程。智能悬架代表了车辆悬架的发展方向，其所特有的优越性将取代被动悬架在车辆悬架的主体地位。由于车辆高速的行驶稳定性要求，以及人们对车辆乘坐舒适性的要求，智能悬架系统将是今后车辆悬架发展的趋势和方向。2023/7/29124

随着控制理论和微机技术的迅猛发展，为智能悬架的实现提供了物质基础，可以说智能悬架全面取代被动悬架是悬架发展的必然趋势。对车辆悬架性能的研究要走理论指导和仿真、试验相结合的道路，但是目前智能悬架在一些关键行技术上还未取得实质性的突破。这包括：执行机构的实时响应能力、传感器的成本和可靠性、以及适用的车辆控制技术、高性能微处理器技术等，这些方面将是智能悬架进一步研究的突破点。2023/7/29125五、悬架设计1）保证汽车有良好的行驶平顺性。2）具有合适的衰减振动能力。3）保证汽车具有良好的操纵稳定性。4）汽车制动或加速时要保证车身稳定，减少车身纵倾；转弯时车身侧倾角要合适。5）有良好的隔声能力。6）结构紧凑、占用空间尺寸要小。7）可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量要小的同时，还要保证有足够的强度和寿命。设计要求2023/7/29126五、悬架设计独立悬架评价指标

1）侧倾中心高度

侧倾中心位置高，它到车身质心的距离缩短，可使侧倾力臂及侧倾力矩小些，车身的侧倾角也会减小。但侧倾中心过高，会使车身倾斜时轮距变化大，加速轮胎的磨损。2）车轮定位参数的变化若主销后倾角变化大，容易使转向轮产生摆振；若车轮外倾角变化大，会影响汽车直线行驶稳定性，同时也会影响轮距的变化和轮胎的磨损速度。2023/7/29127五、悬架设计独立悬架评价指标5）悬架占用的空间尺寸

占用横向尺寸大的悬架影响发动机的布置和从车上拆装发动机的困难程度；占用高度空间小的悬架，则允许行李箱宽敞，而且底部平整，布置油箱容易。4）横向刚度悬架的横向刚度影响操纵稳定性。若用于转向轴上的悬架横向刚度小，则容易造成转向轮发生摆振现象。3）悬架侧倾角刚度车厢侧倾角与侧倾力矩和悬架总的侧倾角刚度大小有关，并影响汽车的操纵稳定性和平顺性。2023/7/29128五、悬架设计不同形式悬架的特点2023/7/29129五、悬架设计前、后悬架方案的选择采用的方案

前轮和后轮均采用非独立悬架；前轮采用独立悬架，后轮采用非独立悬架；前轮与后轮均采用独立悬架。2023/7/29130五、悬架设计前轮和后轮均采用非独立悬架前、后悬架均采用纵置钢板弹簧非独立悬架的汽车转向行驶时，内侧悬架处于减载而外侧悬架处于加载状态，于是内侧悬架受拉抻，外侧悬架受压缩，结果与悬架固定连接的车轴（桥）的轴线相对汽车纵向中心线偏转一角度α。2023/7/29131五、悬架设计对前轴，这种偏转使汽车不足转向趋势增加对后桥，则增加了汽车过多转向趋势

轿车将后悬架纵置钢板弹簧的前部吊耳位置布置得比后边吊耳低，于是悬架的瞬时运动中心位置降低，与悬架连接的车桥位置处的运动轨迹b所示，即处于外侧悬架与车桥连接处的运动轨迹是oa段，结果后桥轴线的偏离不再使汽车具有过多转向的趋势。2023/7/29132五、悬架设计悬架的静挠度、动挠度的选择悬架主要参数的确定汽车满载静止时悬架上的载荷Fw与此时悬架刚度c之比，即fc=Fw/c。静挠度指从满载静平衡位置开始悬架压缩到结构允许的最大变形（通常指缓冲块压缩到其自由高度的1/2或2/3）时，车轮中心相对车身的垂直位移

动挠度2023/7/29133五、悬架设计使悬架系统由较低的固有频率汽车前、后悬架与其簧上质量组成的振动系统的固有频率，是影响汽车行驶平顺性的主要参数之一。因现代汽车的质量分配系数ε近似等于1，于是汽车前、后轴上方车身两点的振动不存在联系

。式中，c1、c2为前、后悬架的刚度（N/cm）；

m1、m2为前、后悬架的簧上质量（kg）。汽车前、后部分的车身的固有频率n1和n2（亦称偏频）可用下式表示2023/7/29134五、悬架设计当采用弹性特性为线性变化的悬架时，前、后悬架的静挠度可用下式表示fc1=m1g/c1

fc2=m2g/c2

式中，

g为重力加速度（g=981cm/s2）。将fc1、fc2代入上式得到2023/7/29135五、悬架设计希望fc1与fc2要接近，单不能相等（防止共振）希望fc1>fc2(从加速性考虑，若fc2大，车身的振动大）n1与n2的匹配要合适若汽车以较高车速驶过单个路障，n1/n2＜1时的车身纵向角振动要比n1/n2＞1时小，故推荐取fc2=（0.8~0.9）fc1。考虑到货车前、后轴荷的差别和驾驶员的乘坐舒适性，推荐fc2=（0.6~0.8）fc1。为了改善微型轿车后排乘客的乘坐舒适性，有时取后悬架的偏频低于前悬架的偏频。要求：方法：2023/7/29136五、悬架设计通常根据不同的车和不同路面条件选定偏频以后，再利用前述公式即可计算出悬架的静挠度。以运送人为主的轿车对平顺性的要求最高，大客车次之，载货车次之：对普通级以下轿车满载的情况，前悬架偏频要求1.00~1.45Hz，后悬架则要求在1.17~1.58Hz。对高级轿车满载的情况，前悬架偏频要求在0.80~1.15Hz，后悬架则要求在0.98~1.30H