文档介绍：第3章汽车悬架系统
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概述
传统的悬架只能保证在一种特定的道路状态和速度下达到性能最优。随着高速公路的迅速发展,以及人们对汽车平顺性和安全性要求的提高,传统的悬架已不能满足要求,人们希望悬架的刚度、减振器的阻尼系数、车身高度能随汽车载荷、行驶速度、路面状况等行驶条件变化而变化,使悬架性能总是处于最佳状态附近。同时满足汽车行驶平顺性、操纵稳定性等方面的要求,于是现代各种悬架控制技术和方案得到了长足的发展,各种形式的电子控制悬架系统相继在一些高级轿车上采用。
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悬架系统的作用
悬架系统的作用除传递作用于车轮、车架或车身之间的一切力和力矩之外,还应具有以下基本功能:
(1) 具有良好的减振和缓冲性能,以缓和路面不平传给车架或车身的冲击,使汽车行驶平顺、乘坐舒适;
(2) 车轮跳动时使车轮定位参数变化小,保证良好的汽车操纵稳定性;
(3) 使车轮与地面有良好附着性,减小车轮动载变化,以保证良好的安全性。
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悬架分类及特点

被动悬架由弹性元件(弹簧)与减振器(阻尼器)组成,在汽车行驶过程中,这种悬架的弹性刚度和阻尼系数不随路况的改变而改变,它只能使汽车的某些性能在一定的路况下得到一定的改善。即使采用优化方法设计也只能使其有限度地适应某些路况。另外,汽车在不同的工况下,如汽车在加速、减速、超车、转弯以及载荷变化时,其要求与之相适应的悬架参数就不尽相同。因此,汽车被动悬架系统由于其弹性元件的刚度和减振器的阻尼在汽车行驶过程中无法进行调节,从而使汽车的许多性能在很大程度上受到限制。
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主动悬架与被动悬架相比,有以下特点:
(1) 主动悬架能供给能量和调节能量,被动悬架只能靠弹性元件变形储存和释放能量;
(2) 主动悬架能产生许多变量函数的力,从而适应外部环境广泛的干扰。
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悬架的评价指标
根据汽车整车性能对悬架的要求,通常用以下三个参数来评价悬架的优劣,即:
(1) 车身垂直加速度(舒适性);
(2) 车轮相对动载(安全性);
(3) 悬架动挠度(防止悬架冲击缓冲块)。
在设计时,这三个参数应尽可能小,但在客观上存在矛盾,特别是被动悬架。在悬架设计时,要综合考虑这些参数的选取。
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汽车被动悬架
目前,多数汽车的悬架都为被动悬架,即汽车的车轮和车身状态只能被动地取决于路面及行驶状况、汽车的弹性元件、减振器和导向机构等。汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性是一对矛盾,如果要保证汽车的乘坐舒适性,就要求悬架比较柔和;要保证汽车的操纵稳定性,就要求悬架具有较大的弹簧刚度和阻尼较大的减振器。
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汽车被动悬架系统模型
汽车悬架系统是一个多输入多输出系统,但为了研究问题的方便,在研究悬架系统时,普遍采用单轮模型,它是二自由度线性系统。
在建立汽车被动悬架系统模型时,作如下假设:
(1) 取1/4汽车作为分析模型;
(2) 只考虑垂直方向振动;
(3) 不考虑非线性因素;
(4) 认为轮胎不离开地面。
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在随机路面输入下的悬架评价参数
在随机路面输入下,车身上的干扰力忽略不计。路面不平度的测量统计资料表明,杂乱无章的路面起伏有其统计规律。路面的不平度大体符合正态分布规律,而且路面不平度的频谱构成也大同小异。路面不平的典型功率谱密度函数为
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被动悬架的频域特性
对式
进行傅里叶变换并整理可得
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