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悬架系统的分类及控制功能你了解多少【热门新闻】

2022-11-23 来源:西宁机械信息网

21:26:03来源:贤集 赵媛

现代汽车除了保证其基本性能,即行驶性、转向性和制动性等之外,目前正致力于提高安全性与舒适性,向高附加价值、高性能和高质量的方向发展。对此,尤其作为提高操纵稳定性、乘坐舒适性的轿车悬架必须进行相应的改进。舒适性是汽车最重要的使用性能之一。舒适性与车身的固有振动特性有关,而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。悬架系统是汽车上的重要总成之一,它把车身和车轮弹性地连接在一起。悬架系统的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩,比如支撑力、制动力和驱动力等,并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。悬架系统与汽车的多种使用性能有关,为满足这些性能,悬架系统必须能满足这些性能的要求:首先,悬架系统要保证汽车有良好的行驶平顺性,对以载人为主要目的的轿车来讲,乘员在车中承受的振动加速度不能超过国标规定的界限值。其次,悬架系统要保证车身和车轮在共振区的振幅小,振动衰减快。对于悬架系统,大家想要了解更多吗?下面贤集来为大家介绍悬架系统的分类、悬架系统的控制功能、悬架系统常见故障、悬架系统的控制策略。

悬架系统的分类

一、扭力梁式悬架

扭力梁式悬架属于非独立悬架,是汽车后悬挂类型中的一种。其作用原理是通过安装在车身底盘后部的一根强度较高的横梁来平衡左右车轮的跳动,以保持车辆的平稳。但如果左右车轮中其中一个发生跳动,就势必影响到另一边车轮的稳定性,从而影响车内乘员的乘坐质感。

因此,采取扭力梁式悬架系统的汽车舒适性、平稳性较差。但由于该类悬架系统构造简单、承载力强,所以该类型悬挂多用于载重汽车、普通客车和一些其他特种车辆上,在降低成本的同时还能做出很大的贡献。

二、麦弗逊式悬架

作为一种非常经典的前独立悬架结构,麦弗逊式悬架结构紧凑、占用空间小、制造成本低,实现了成本与操控性之间的统一,是当今世界上应用最广泛的前悬挂之一,甚至保时捷911的前悬架都采用的是麦弗逊式悬架。

麦弗逊式独立悬架的结构类似于飞机前起落架,由螺旋弹簧加上减震器以及A字下摆臂组成,虽然构造较为简单,但却具有非常良好的直线行驶性能。减震器可以完美避免螺旋弹簧受力时向前、后、左、右偏移的发生,让弹簧只能做上下方向的振动;同时可以对减震器的行程、阻尼和螺旋弹簧的硬度进行调校,让麦弗逊式独立悬架的最大化地过滤和吸收来自路面振动。除具备减震效果外,减震器还要担负起支撑车身的作用,所以它的结构必须紧凑且刚度足够。还有一个非常关键的部件——A字型下摆臂,它的作用是为车轮提供横向支撑力,并能承受来自前后方向的预应力。与双叉臂和多连杆等更高级的独立悬架相比,虽然麦弗逊式拥有减震器和螺旋弹簧对车辆上下的晃动起到足够的支撑和缓冲,但仅有的一组A字型下摆臂难以消解各种来自侧向的力量,使得车辆在转向时车身会发生比较明显的侧倾。为减小侧倾,驾驶员在转弯时只能降低行驶速度。

三、双叉臂式悬架

双叉臂式独立悬架由麦弗逊式独立悬架发展而来。与麦弗逊式相比,双叉臂式悬挂拥有上下不等长(上短下长)的两组叉臂,所以又称为双A臂式独立悬挂。前轮转弯时,上下两个叉臂能同时吸收轮胎所受的横向力,所以转弯时的车辆侧倾较小,给整车带来良好的乘坐质感和绝佳的操控性。

双叉臂式独立悬架具有侧倾小,可调参数多、轮胎接地面积大、抓地性能优异等优势,所以一些高端SUV或者轿车的前悬架均采用此结构,如自主品牌里的哈弗H8/9。由于双叉臂式独立悬架具备良好的操控性,不仅成为法拉利、兰博基尼和玛莎拉蒂这些超级跑车们的首选,甚至是现今的F1赛车所使用的悬挂结构依旧能看到双叉臂的影子。同时,两根三角形结构的摇臂还拥有出色的抗扭强度和横向刚性,所以在硬派SUV或者皮卡上也经常会使用双叉臂的悬挂结构。

四、双横臂式悬架

双横臂式悬架和双叉臂式悬架有着许多的共性,只是结构比双叉臂式简单些,可以称为双叉臂式悬架的简化版。同双叉臂式悬架一样,双横臂式悬架的横向刚度也较大。双横臂式悬挂设计偏向运动性,其性能优于麦弗逊式式悬挂,但比起真正的双叉臂式悬挂以及多连杆前悬挂要稍差一些。

五、多连杆式悬架

顾名思义,多连杆式悬架是由(3—5)根连杆组合起来控制车轮位置变化的悬架结构,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。

多连杆式悬挂可以使车轮和地面尽最大可能地保持垂直,维持轮胎的贴地性,减小车身的倾斜,提供良好的舒适性和操控性,是高档轿车的绝佳搭档。但是多连杆悬挂结构相对复杂,材料成本、研发成本和制造成本远高于其它类型的悬挂、而且其占用空间大,中小型车出于成本和空间考虑极少使用这种悬挂。奔驰E级、宝马5系、奥迪A4L及A6L均采用多连杆悬架结构。

悬架系统的控制功能

1、防倾斜控制

使弹簧刚度和减震力变成“坚硬”状态,以抑制倾斜,使汽车姿势变化减至最小,以改善操纵性能。

2、防“点头”控制

使弹簧刚度和减震力变成“坚硬”状态,以拟制汽车制动“点头”而使汽车的姿势变化减至最小。

3、防“下坐”控制

使弹簧刚度和减震力变成“坚硬”状态,以抑制汽车加速时后部“下坐”,使汽车的姿势变化减至最小。

4、高车速控制

使弹簧刚度变成“坚硬”状态和减震力变成“中等”状态,改善汽车高速行驶时的稳定性和操纵性。

5、不平稳道路控制

使弹簧刚度和减震力变成“中等”或“坚硬”状态,以控制汽车在不平坦道路上行驶时的乘坐舒适性。

6、跳动控制

使弹簧刚度和减震力变成“中等”或“坚硬”状态,以抑制汽车在不平坦道路上行驶时的颠簸。

7、自动角度控制

不管乘客和行李质量如何,使汽车保持水平位置。通过操纵高度控制开关使汽车的目标高度变成“正常”或“高”的状态。

8、高车速控制

当高度控制开关在“高”的位置时,汽车高度会降到“正常”状态,这样可改善高速行驶时的空气动力性和稳定性。

9、点火开关控制

当该开关断开后,因乘客和行李质量变化而使汽车高度变为高于目标高度时,能使汽车高度降低到目标高度,从而改变汽车驻车时的姿势。

悬架系统常见故障

一、各球头磨损或球头螺丝松动

1、故障描述:车辆发生颠簸时,底盘发出“咯噔”的响声。

2、故障检查:可把车辆举升起来轻晃轮胎检查间隙大小,也可用撬棍撬动检查各球头间隙以及松动情况。

3、解决办法:紧固螺栓,更换新的连接杆、连接球头等。

二、控制臂橡胶缓冲胶老化

1、故障描述:车辆发生颠簸时,底盘发出“咯噔”的响声。

2、故障检查:用撬棍撬动各缓冲胶,检查其是否破裂老化。

3、解决办法:更换新的摆臂缓冲胶或新的摆臂总成。

三、减震器漏油损坏

1、故障描述:发生颠簸时发出“咯噔”或“咯吱咯吱”的声音。

2、故障检查:检查减振外观是否有漏油迹象,用手按压汽车的四个角,检查车身弹跳情况以及是否有异响。

3、解决办法:更换新的减振器。

四、顶胶或平面轴承异响

1、故障描述:过减速带时会有“咚咚”的异响,原地打方向时也会有“吱吱”的响声。

2、故障检查:可通过原地打方向与把车顶起来了打方向听响声。

3、解决办法:更换新的顶胶或平面轴承,或添加润滑脂。有的响声是由于减振上的螺丝松动发出。

五、平衡杆胶套异响

1、故障描述:在行驶和踩刹车时会有“咯噔咯噔”或“嘎吱嘎吱”的异响。

2、故障检查:看胶套两边是否有干净磨过的部位,还有一些不易发现,一般通过更换排除。

3、解决办法:更换新的平衡杆胶套。

六、连接紧固部位松动

1、故障描述:发生颠簸时出现“咯噔”的异响。

2、故障检查:用撬棍撬动检查各部位是否出现松动。

3、解决办法:拧紧松动的螺丝。

悬架系统的控制策略

1、天棚阻尼控制。美国著名控制专家Karnopp在二十世纪七十年代初提出了天棚阻尼的概念。这种方法的思想就是在车身上安装一个与车身振动速度成正比的阻尼器,使阻尼器产生的力与车身竖直方向的运动相抵抗,便可以有效地防止车身与悬架发生大的共振。这种方法简单,所需要的车身传感器数量也较少,不需要非常复杂的悬架系统模型,实现起来比较简单。后来 karnopp 又提出了开关阻尼的概念,这种方法是天棚阻尼的延伸,目前已被美国通用汽车公司应用于某型号车上,并取得了良好的效果。

2、智能控制。近些年来智能控制取得了很大的发展,最有代表性的便是模糊控制和神经络控制。模糊控制是由美国动控制理论专家扎德(dah)提出来的,通过一定的发展,模糊控制理论已经成为人们所研究的一个热门课题。在汽车悬架控制方面,Yoshimuro 教授将模糊控制理论首先应用到汽车主动和半主动悬架中。汽车悬架可以看作是用一组非线性微分方程来描述的非线性系统,利用模糊推理方法可推导出合适的阻尼力,实验结果显示采用模糊控制理论设计的控制器可使主动悬架的性能得到有效提高,提高了汽车行驶的平顺性。模糊控制和神经络控制能够为特殊条件下的模型处理问题提供有效的方法。可以认为智能控制将是 21 世纪控制领域的核心技术,智能控制的发展必将推动科技的发展,从而对社会进步的推动力是不可估量的。

3、混合控制。当前用于汽车悬架振动的控制策略比较多,单一控制策略可以使某一控制目标达到理想的效果,但很难达到多个控制目标同时满足要求的要求。因为各种控制策略都有自身无法弥补的缺陷,考虑到一方面则往往另一面就会有损失。因此常将多种控制方法结合起来对悬架系统进行混合控制,例如将模糊控制和神经络控制混合设计应用于奔驰高级轿车和重型坦克,这种混合控制策略同样适用于汽车主动悬架这样复杂的非线性系统,仿真结果显示均能取得良好的效果,从长远来看,混合控制方法将是今后悬架控制策略研究的一个很重要方向。

上述是贤集为大家介绍的悬架系统的分类、悬架系统的控制功能、悬架系统常见故障、悬架系统的控制策略。希望这些能够帮助到大家!要知道,悬架系统对于汽车起着至关重要的作用。对汽车悬架系统进行合理定期的检查,能避免校准问题的出现,节省很多维修费用。如下几个主要步骤将帮助您保持汽车悬架系统健康稳定的工作,首先,悬架维修,确保减震器及车轮定位由汽车专家或专业技工进行检查,因为悬架系统的平衡程度较难辨别。如果要自行对悬架系统进行检查,确保按照使用手册上关于悬架部分的数值进行测量。在对悬架进行维修检查时,应能判断出是否在汽车刹车或转向时存在倾斜问题。并测试是否存在轮胎驱动不对称问题,因为这可能是由轮胎装配不合理或校准不平衡所致。减震器的检查,减震器是悬架系统最主要的组成部分,其功能的发挥直接影响悬架的机能表现。因此,减震器的检查不容忽视。通常来说,根据制造商的要求,减震器的检查周期为年。在检查减震器时,主要看是否存在漏油、裂缝或拉伤等问题。如果发现漏油或裂缝,应及时对其进行修补。

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