低端汽車半主動懸架設(shè)計研究

【摘 要】半主動懸架系統(tǒng)以其價格優(yōu)勢，適于普及在中低端汽車上，本文分析了低端汽車的懸架結(jié)構(gòu)及減震原理，通過分析、計算，提出自己的改進設(shè)計方案，并在實踐中證明方案可行。

【關(guān)鍵詞】懸架；減振器；阻尼

懸架一般由彈性元件、減振器、導(dǎo)向機構(gòu)組成，如圖1所示。車輪受到地面沖擊，通過彈性元件的作用，延長車身受力時間，達到緩沖。車身受到作用力后，會發(fā)生簡諧振蕩，為此必須增設(shè)減振器，減振器的阻尼系數(shù)決定振幅衰減的快慢，同時，也正是阻尼作用，會干擾彈性元件的初始變形量。由于非主動懸架的彈性元件的剛度及減振器的阻尼系數(shù)為恒定值，對于某些路況，其減震效果可能無法滿足乘員的要求。

圖1 懸架結(jié)構(gòu)（示意圖）

一、可調(diào)阻尼減振器設(shè)計

忽略車身及輪胎的彈性變形，簡化為單質(zhì)量振動模型。當車輪遇到一個障礙物（凸包或凹坑）所發(fā)生的顛簸，可表述為車輪（包括車橋）瞬間發(fā)生一個初始垂直位移Z0（地面障礙物的垂直高度，或稱振幅），這個振幅在車輪在離開障礙物時，相當于車身有一個初始變形位移Z0，車身在一段時間內(nèi)近似看做簡諧衰減振蕩，其振動頻率由彈性元件的剛度K決定，而振蕩衰減率由阻尼系數(shù)決定，可用一個二階齊次微分方程描述車身上下運動的軌跡，即： ，（式1）。式中，忽略輪胎質(zhì)量及彈性，m為車身質(zhì)量，c為減振器阻力系數(shù)，k為彈性元件剛度。令ω■=■，δ=■，ω=■，解得車身上下運動的位移方程：z=z0·e-δtcos（ωt+φ），（式2）。阻力系數(shù)過大或彈性元件剛度過大會影響彈性元件減震效果，動態(tài)改變彈性元件的剛度，會對原有懸架做較大的改動，不太適合低端汽車；反之，動態(tài)改變阻尼器的阻尼力系數(shù)，可以在很大程度適應(yīng)路況改變的要求。基于以上原理，可在原有雙向作用筒式減振器基礎(chǔ)上進行適當改進，具體有：（1）活塞桿延長，內(nèi)鉆階梯孔，小徑段為油道，中徑段做滑閥腔并徑向鉆孔與活塞上腔相同，大徑段容納調(diào)壓彈簧；小徑段做油道；（2）增加油嘴，左側(cè)有螺紋，擰入活塞桿中，與防塵罩焊接密封；右側(cè)留有六方及標準液壓接頭用于接控制油路；（3）增加控制滑閥，下部軸向孔通向活塞下腔，徑向孔及環(huán)槽在滑閥下移到一定位置時與活塞桿徑向孔相通，通向活塞上腔。（4）增加一個帶孔（用于聯(lián)通活塞下腔）的絲堵。改進結(jié)構(gòu)示意如圖2所示：

（a）原結(jié)構(gòu) （b）改進后結(jié)構(gòu)

圖2 雙向作用筒式減振器改進前后對比圖（示意圖）

注：1-活塞桿、2-工作缸筒、3-活塞、4-伸張閥、5-儲油缸筒、6-壓縮閥、7-補償閥、8-流通閥、9-導(dǎo)向座、10-防塵罩、11-油封。

通過控制油壓大小，克服彈簧作用力，使滑閥上下移動，活塞上下腔經(jīng)滑閥的油路處于“關(guān)閉/部分開通/全開通”等不同狀態(tài)，從而控制阻尼的大小。其工作原理如圖3所示：

圖3 可調(diào)阻尼工作原理

二、結(jié)論

通過對原有的雙向作用筒式減振器的改進，達到保留原懸架基本結(jié)構(gòu)，并能夠適應(yīng)顛簸路面的需要?？傊?，對減振器進行小改進，并配套相關(guān)低價液壓控制元件，可以改善普通汽車的平順性，這種改進方案具有較高的實際應(yīng)用價值。

參 考 文 獻

[1]劉飛.車輛半主動懸架系統(tǒng)設(shè)計與試驗研究[J].上海汽車.2009（6）

[2]王望予主編.汽車設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006（1）

[3]余志生編著.汽車理論[M].北京：機械工業(yè)出版社，1990（2）