電動(dòng)汽車(chē)懸架、底盤(pán)系統(tǒng).doc

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第二章 懸架、底盤(pán)系統(tǒng) 1、懸架、底盤(pán)系統(tǒng)概況 早年生產(chǎn)的汽車(chē)是人們的代步工具，當(dāng)時(shí)的電動(dòng)汽車(chē)是將生產(chǎn)的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。50年代后，汽車(chē)設(shè)計(jì)主要是考慮人體工學(xué)和汽車(chē)外觀完美的流線型。60年代，隨著汽車(chē)保有量和汽車(chē)速度的增加，交通事故頻發(fā)成了比較嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。未來(lái)防止交通事故的發(fā)生，除指定新的交通法規(guī)加以限制外，還改造了制動(dòng)裝置和添加了許多安全裝置。70年代后，能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)是汽車(chē)以機(jī)械控制系統(tǒng)或液壓控制系統(tǒng)為主。到了80年代，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)上的電子系統(tǒng)可以說(shuō)無(wú)處不見(jiàn)，電子控制成為電動(dòng)汽車(chē)上的主要控制。如今，已由傳統(tǒng)電器發(fā)展到電腦、傳感器為核心的電子技術(shù)階段?，F(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)廣泛采用電腦及先進(jìn)的傳感器等電子部件，使電動(dòng)汽車(chē)性能大為改善，提高了經(jīng)濟(jì)性和操作方便性、工作可靠性、維修簡(jiǎn)便性與乘坐舒適性，排氣污染也得到了較好的控制，尤其是在電動(dòng)汽車(chē)的安全性、操作智能化方面更加突出。在電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)方面，隨著電腦控制的引入，電動(dòng)汽車(chē)行駛狀態(tài)中各種動(dòng)作。都可以進(jìn)行更加精密的控制。如電動(dòng)汽車(chē)速度自動(dòng)控制系統(tǒng)，在行駛條件許可時(shí)，將車(chē)速控制在一定的范圍內(nèi)，使電動(dòng)汽車(chē)恒速行駛，駕駛員只需操作轉(zhuǎn)向盤(pán)。總之，電子控制系統(tǒng)使電動(dòng)汽車(chē)控制項(xiàng)目增多，精度提高，功能增強(qiáng)，特性穩(wěn)定。 目前，電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)電子控制技術(shù)已得到了迅速發(fā)展。制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）和空氣氣囊的使用，對(duì)汽車(chē)制動(dòng)安全性和碰撞后的安全性起到了很大改善作用。因此，ABS和空氣氣囊不僅在一些轎車(chē)上使用，許多貨車(chē)上也都使用，ABS和空氣氣囊逐漸成為現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)上的標(biāo)準(zhǔn)配備。近些年來(lái)，汽車(chē)防滑轉(zhuǎn)電子控制系統(tǒng)（ASR）也在一些電動(dòng)汽車(chē)上得到應(yīng)用。ASR的應(yīng)用，提高了汽車(chē)的起步、加速、通過(guò)滑溜路面的能力和汽車(chē)在這些情況下的操作穩(wěn)定性。電子控制自動(dòng)變速器比較早的純液力控制的自動(dòng)變速器又前進(jìn)了一大步，其控制精度和控制范圍是純液力控制自動(dòng)變速器無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。電子控制自動(dòng)變速器通過(guò)適時(shí)、準(zhǔn)確地自動(dòng)換擋控制，提高了汽車(chē)操縱行、舒適性和安全性，也使汽車(chē)燃油消耗有可能比使用普通變速器的汽車(chē)更低。電子控制懸架可根據(jù)不同的路面、車(chē)速等情況自動(dòng)控制懸架的剛度和阻尼以及車(chē)身的高度，使得汽車(chē)的乘坐舒適性和操作穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。此外，動(dòng)力轉(zhuǎn)向電子控制系統(tǒng)、汽車(chē)行駛速度控制系統(tǒng)等電子控制裝置的使用都使汽車(chē)的操作性、安全性和舒適性等得到了進(jìn)一步的提高。 現(xiàn)代汽車(chē)正從傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)向高科技電子化、智能化方面發(fā)展。電子器件在汽車(chē)中所占的比例大幅度提高，這使汽車(chē)在舒適性、安全性、駕駛操縱行等方面大為改善。隨著能源、排放、安全等法規(guī)不斷強(qiáng)化和完善，以及人們對(duì)舒適、豪華、便利的不斷追求，對(duì)汽車(chē)性能提出了越來(lái)越高的、幾乎是苛刻的要求，而電子技術(shù)的發(fā)展使汽車(chē)性能進(jìn)一步提高和改善成為了現(xiàn)實(shí)。 汽車(chē)發(fā)展到今天，機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)展空間已經(jīng)非常有限，只有引進(jìn)電子技術(shù)，汽車(chē)的性能及安全、舒適、環(huán)保等指標(biāo)才能進(jìn)一步提高。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，幾乎所有先進(jìn)的電子信息技術(shù)及設(shè)備均可應(yīng)用在汽車(chē)上。 業(yè)內(nèi)專(zhuān)家預(yù)言，在21世紀(jì)，汽車(chē)的概念將發(fā)生質(zhì)的變化——現(xiàn)在汽車(chē)是帶有一些電子控制的機(jī)械裝置，而將來(lái)的汽車(chē)將轉(zhuǎn)變?yōu)閹в幸恍┹o助機(jī)械的電子裝置，汽車(chē)的主要部分將向消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品轉(zhuǎn)移。 汽車(chē)底盤(pán)控制電子系統(tǒng)在汽車(chē)上的應(yīng)用將越來(lái)越普遍，這對(duì)汽車(chē)的使用與維修提出了更高的要求。因此，檢修這些裝備了電子裝置的汽車(chē)，除需要具備相應(yīng)的機(jī)械知識(shí)外，還需要具備電子技術(shù)和電子設(shè)備知識(shí)及故障檢修基本技能。 2、懸架的基本功能 汽車(chē)的懸架裝置是連接車(chē)身和車(chē)輪之間全部零件和部件的總稱(chēng)，主要由彈簧(如板簧、螺旋彈簧、扭桿等)、減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)三部分組成。當(dāng)汽車(chē)行駛在不同路面上而使車(chē)輪受到隨機(jī)激勵(lì)時(shí)，由于懸架裝置實(shí)現(xiàn)了車(chē)體和車(chē)輪之間的彈性支承，有效地抑制、降低了車(chē)體與車(chē)輪的動(dòng)載和振動(dòng)，從而保證汽車(chē)行駛的平順性和操縱穩(wěn)定性，達(dá)到提高平均行駛速度的目的。圖表示了由螺旋彈簧和液壓筒式減振器所組成的普通懸架，這種懸架當(dāng)結(jié)構(gòu)確定后，其彈簧剛度K和減振器的阻尼系數(shù)C在汽車(chē)行駛過(guò)程中都不能人為地加以控制改變，即具有固定的懸架剛度和阻尼系數(shù)，因而也稱(chēng)之為被動(dòng)懸架。這種懸架所產(chǎn)生的彈性力和”阻尼力由道路和車(chē)速等條件決定，雖然不能適應(yīng)廣泛的道路狀況，但因其加工容易、成本低，目前仍然是汽車(chē)上的主導(dǎo)裝備產(chǎn)品。 　　汽車(chē)行駛的平順性和操縱穩(wěn)定性是衡量懸架性能好壞的主要指標(biāo)，但這兩個(gè)方面是相互排斥的性能要求。平順性一般通過(guò)車(chē)體或車(chē)身某個(gè)部位(如車(chē)底板、司機(jī)座椅處等)的加速度響應(yīng)來(lái)評(píng)價(jià)，操縱穩(wěn)定性則可以借助車(chē)輪的動(dòng)載來(lái)度量。圖5.1.2表示出的彈簧剛度和減振器阻尼不同時(shí)車(chē)體加速度與輪胎負(fù)荷變化之間的關(guān)系。例如，若降低彈簧的剛度，則車(chē)體加速度減小使平順性變好，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致車(chē)體位移的增加，由此產(chǎn)生車(chē)體重心的變動(dòng)將引起輪胎負(fù)荷變化的增加，對(duì)操縱穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響；另一方面，增加彈簧剛度會(huì)提高操縱穩(wěn)定性，但硬的彈簧將導(dǎo)致汽車(chē)對(duì)路面不平度很敏感。，使平順性降低。因此，理想的懸架應(yīng)在不同的使用條件下具有不同的彈簧剛度和減振器阻尼，既能滿足平順性要求又能滿足操縱穩(wěn)定性要求。被動(dòng)懸架因具有固定的懸架剛度和阻尼系數(shù)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上只能在滿足平順性和操縱穩(wěn)定性之間矛盾的折衷，無(wú)法達(dá)到懸架控制的理想目標(biāo)。如圖所示，賽車(chē)由于行駛速度高，道路條件復(fù)雜多變，需要確保良好的操縱穩(wěn)定性，為此以犧牲一定的平順性為代價(jià)；豪華轎車(chē)一般行駛環(huán)境良好，為確保良好的平順性，則以犧牲一定的操縱穩(wěn)定性為代價(jià)。為了使被動(dòng)懸架能夠?qū)Σ煌牡缆窏l件具有一定的適應(yīng)性，通常將懸架的剛度和減振器的阻尼設(shè)計(jì)成具有一定程度的非線性，如采用變節(jié)距螺旋彈簧和三級(jí)阻力控制的液壓減振器等。 　　圖所示為一種汽車(chē)被動(dòng)懸架中常用的雙筒液壓減振器，以液壓油液為工作介質(zhì)，由于液體流過(guò)節(jié)流閥時(shí)產(chǎn)生與車(chē)體和車(chē)輪振動(dòng)速度相反方向的節(jié)流阻力，從而起到衰減車(chē)體和車(chē)輪振動(dòng)的效果。減振器工作時(shí)，將工作缸和活塞相對(duì)遠(yuǎn)離(相應(yīng)于車(chē)輪彈向地面)的過(guò)程叫作復(fù)原行程，而把工作缸和活塞相對(duì)移近(相應(yīng)于車(chē)輪彈向車(chē)體)的過(guò)程叫作壓縮行程。汽車(chē)行駛時(shí)，減振器處于“壓縮一復(fù)原”兩個(gè)行程的連續(xù)交變過(guò)程中，工作液體流經(jīng)工作缸中的活塞閥和工作缸與儲(chǔ)油腔之間的底閥系，兩個(gè)閥系之間的相互協(xié)調(diào)配合便構(gòu)成了產(chǎn)生始終與振動(dòng)方向相反的減振阻力。 減振器所產(chǎn)生的阻尼力隨著其工作速度(定義為活塞與工作缸筒的相對(duì)速度)變化的關(guān)系稱(chēng)為減振器的速度特性。如圖5.1.4所示。速度特性是評(píng)價(jià)減振器性能好壞和進(jìn)行懸架匹配設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。圖中的Fe和Ve代表復(fù)原阻力和復(fù)原速度，F(xiàn)c和Vc代表壓縮阻力和壓縮速度。當(dāng)速度相同時(shí)，通常Fc=(0.25～0.50)Fe。圖示的速度特性曲線可分為三個(gè)階段，即常通孔節(jié)流階段，此時(shí)阻尼系數(shù)為Ce和Cc，且有Fe=Cev，F(xiàn)c＝Ccv；以后是以彈性元件控制閥門(mén)進(jìn)行節(jié)流的階段，也有一個(gè)近似線性的阻尼系數(shù)(可以用Ce和Cc來(lái)表示)，第三是彈性元件達(dá)到最大的變形量，控制閥達(dá)到最大開(kāi)度的階段，此時(shí)以較大的常通孔節(jié)流為基礎(chǔ)，形成更高的工作阻力，并且有近似線性的阻尼系數(shù)(可以用Ce和Cc來(lái)表示)。這樣，可把整個(gè)非線性速度特性看成是分段線性的。由于在不同的階段減振器所提供的阻尼力不同，這三種速度階段的阻尼力變化關(guān)系也稱(chēng)為被動(dòng)懸架的“三級(jí)阻力控制”。阻力隨速度變化關(guān)系的好壞直接影響著汽車(chē)的平順性和操縱穩(wěn)定性。低工作速度階段對(duì)應(yīng)于低車(chē)速或較好路面，此時(shí)以平順性為主要矛盾，所提供的阻尼力較低，高工作速度階段對(duì)應(yīng)于高車(chē)速或較壞路面，此時(shí)以操縱穩(wěn)定性為主要矛盾，所提供的阻尼力較高。 電子控制汽車(chē)懸架的基本目的是通過(guò)控制調(diào)節(jié)懸架的剛度和減振器阻尼，突破被動(dòng)懸架的局限區(qū)域；使汽車(chē)的懸架特性與行駛的道路狀況相適應(yīng)，保證平順性和操縱穩(wěn)定性?xún)蓚€(gè)相互排斥的性能要求都能得到滿足。目前，采用電子控制的懸架主要有主動(dòng)和半主動(dòng)懸架兩種，電子控制的半主動(dòng)懸架已經(jīng)達(dá)到了商品化的程度，而主動(dòng)懸架目前還處在以理論研究和樣機(jī)研制為主的階段。 3、主動(dòng)懸架 由于被動(dòng)懸架設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是在滿足汽車(chē)平順性和操縱穩(wěn)定性之間進(jìn)行折衷，所以，對(duì)于不同的使用要求，只能是在滿足主要性能要求的，基礎(chǔ)上犧牲次要性能，無(wú)法適應(yīng)廣泛的性能需求和道路條件。盡管被動(dòng)懸架在設(shè)計(jì)上以不斷改進(jìn)被動(dòng)元件而實(shí)現(xiàn)了低成本、高可靠性的目標(biāo)，但始終無(wú)法徹底解決同時(shí)滿足平順性和操縱穩(wěn)定性之間相矛盾的要求。為此，自60年代起產(chǎn)生了主動(dòng)懸架的概念，并且隨著現(xiàn)代控制理論和電子技術(shù)的發(fā)展及其在汽車(chē)上的廣泛應(yīng)用，為從根本上 解決平順性和操縱穩(wěn)定性之間相矛盾的要求展示出了新的途徑。 　　主動(dòng)懸架的組成如圖所示，采用電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)取代了被動(dòng)懸架的彈簧和減振器。主動(dòng)懸架既無(wú)固定的剛度又無(wú)固定的阻尼系數(shù)，可以隨著道路條件的變化和行駛需要的不同要求而自動(dòng)地改變彈簧剛度和減振器阻尼系數(shù)。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)每個(gè)車(chē)輪進(jìn)行單獨(dú)控制，是懸架控制的最終目標(biāo)。主動(dòng)懸架一般包括決策和執(zhí)行兩大部分，決策部分由ECU和傳感器等組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)監(jiān)測(cè)道路條件、汽車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)和駕駛員的需求，按照所設(shè)定的控制規(guī)律向執(zhí)行機(jī)構(gòu)適時(shí)地發(fā)出控制命令；執(zhí)行部分包含裝在每個(gè)車(chē)輪上的電液執(zhí) 4、懸架的結(jié)構(gòu)介紹 簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，汽車(chē)懸掛包括彈性元件、減振器和導(dǎo)向裝置三部分，分別起緩沖、減振和受力傳遞的作用。 從轎車(chē)上來(lái)講，彈性元件多指螺旋彈簧，它只承受垂直載荷，緩和及抑制不平路面對(duì)車(chē)體的沖擊，具有占用空間小、質(zhì)量小、無(wú)需潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)，但由于本身沒(méi)有摩擦而沒(méi)有減振作用。減振器又指液力減振器，其功能是為加速衰減車(chē)身的振動(dòng)，它也是懸掛系統(tǒng)中最精密和復(fù)雜的機(jī)械件。導(dǎo)向裝置則是指車(chē)架的上下擺臂等叉形鋼架、轉(zhuǎn)向節(jié)等元件，用來(lái)傳遞縱向力、側(cè)向力及力矩，并保證車(chē)輪相對(duì)于車(chē)架有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律. 5、懸架分類(lèi) (l)非獨(dú)立式懸掛：將非獨(dú)立懸掛的車(chē)輪裝在一根整體車(chē)軸的兩端，這樣當(dāng)一邊車(chē)輪運(yùn)轉(zhuǎn)跳動(dòng)時(shí)，就會(huì)影響另一側(cè)車(chē)輪也作出相應(yīng)的跳動(dòng)，使整個(gè)車(chē)身振動(dòng)或傾斜。采取這種懸掛系統(tǒng)的汽車(chē)一般平穩(wěn)性和舒適性較差，但由于其構(gòu)造較簡(jiǎn)單，承載力大，該懸掛多用于載重汽車(chē)、普通客車(chē)和一些其他特種車(chē)輛上。 (2)獨(dú)立式懸掛：獨(dú)立懸掛的車(chē)軸分成兩段，每只車(chē)輪用螺旋彈簧獨(dú)立地安裝在車(chē)架下面，這樣當(dāng)一邊車(chē)輪發(fā)生跳動(dòng)時(shí)，另一邊車(chē)輪不受波及，車(chē)身的震動(dòng)大為減少，汽車(chē)舒適性也得以很大的提升，尤其在高速路面行駛時(shí)，它還可提高汽車(chē)的行駛穩(wěn)定性。不過(guò)，這種懸掛構(gòu)造較復(fù)雜，承載力小，還會(huì)連帶使汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)變得復(fù)雜起來(lái)。目前大多數(shù)轎車(chē)的前后懸掛都采用了獨(dú)立懸掛的形式，并已成為一種發(fā)展趨勢(shì)。 獨(dú)立懸掛的結(jié)構(gòu)分有燭式、麥弗遜式、連桿式等多種，其中燭式和麥弗遜式形狀相似，兩者都是將螺旋彈簧與減振器組合在一起，但因結(jié)構(gòu)不同又有重大區(qū)別。燭式采用車(chē)輪沿主銷(xiāo)軸方向移動(dòng)的懸掛形式，形狀似燭形而得名，特點(diǎn)是主銷(xiāo)位置和前輪定位角不隨車(chē)輪的上下跳動(dòng)而變化，有利于汽車(chē)的操控和穩(wěn)定性。麥弗遜式是絞結(jié)式滑柱與下橫臂組成的懸掛形式，減振器可兼做轉(zhuǎn)向主銷(xiāo)，轉(zhuǎn)向節(jié)可以繞著它轉(zhuǎn)動(dòng)，特點(diǎn)是主銷(xiāo)位置和前輪定位角隨車(chē)輪的上下跳動(dòng)而變化，與燭式懸架正好相反。這種懸架構(gòu)造簡(jiǎn)單、布置緊湊、前輪定位變化小，具有良好的行駛穩(wěn)定性。所以，目前轎車(chē)使用最多的獨(dú)立懸掛是麥弗遜式懸掛。 彈性元件優(yōu)劣各異 (1)鋼板彈簧：由多片不等長(zhǎng)和不等曲率的鋼板疊合而成。安裝好后兩端自然向上彎曲。鋼板彈簧除具有緩沖作用外，還有一定的減振作用，縱向布置時(shí)還具有導(dǎo)向傳力的作用。非獨(dú)立懸掛大多采用鋼板彈簧做彈性元件，可省去導(dǎo)向裝置和減振器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 (2)螺旋彈簧：只具備緩沖作用，多用于轎車(chē)獨(dú)立懸掛裝置。由于沒(méi)有減振和傳力的功能，還必須設(shè)有專(zhuān)門(mén)的減振器和導(dǎo)向裝置。 (3)油氣彈簧：以氣體作為彈性介質(zhì)，液體作為傳力介質(zhì)，它不但具有良好的緩沖能力，還具有減振作用，同時(shí)還可調(diào)節(jié)車(chē)架的高度，適用于重型車(chē)輛和大客車(chē)使用。 (4)扭桿彈簧：將用彈簧桿做成的扭桿一端固定于車(chē)架，另一端通過(guò)擺臂與車(chē)輪相連，利用車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)扭桿的扭轉(zhuǎn)變形起到緩沖作用，適合于獨(dú)立懸掛使用。 筒式減振器更受歡迎 減振器上端與車(chē)身或者車(chē)架相連，下端與車(chē)橋相連。當(dāng)轎車(chē)在不平坦路上行駛，車(chē)身會(huì)發(fā)生振動(dòng)，減振器能迅速衰減車(chē)身振動(dòng)，利用本身油液流動(dòng)的阻力來(lái)消耗振動(dòng)的能量?，F(xiàn)代轎車(chē)大多都是采用筒式減振器，當(dāng)車(chē)架與車(chē)軸相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減振器內(nèi)的油液與孔壁間的摩擦形成了對(duì)車(chē)身振動(dòng)的阻力，這種阻力工程上稱(chēng)為阻尼力。阻尼力會(huì)將車(chē)身的振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，被油液和殼體所吸收。人們?yōu)榱烁玫貙?shí)現(xiàn)轎車(chē)的行駛平穩(wěn)性和安全性，將阻尼系數(shù)不固定在某一數(shù)值上，而是隨轎車(chē)運(yùn)行的狀態(tài)而變化，使懸掛性能總是處在最優(yōu)的狀態(tài)附近。因此，有些轎車(chē)的減振器是可調(diào)式的可根據(jù)傳感器信號(hào)自動(dòng)選擇. 傳力裝置必須另設(shè)獨(dú)立懸掛上的彈性元件，大多只能傳遞垂直載荷而不能傳遞縱向力和橫向力，必須另設(shè)導(dǎo)向傳力裝置，如上、下擺臂和縱向、橫向穩(wěn)定器等。 目前這些懸掛在中高級(jí)及以下車(chē)型上普遍運(yùn)用，特別是麥弗遜式懸掛作為一種經(jīng)典的懸架系統(tǒng)在小車(chē)上基本成為了標(biāo)配的前懸，而后懸掛系統(tǒng)目前小車(chē)上多是運(yùn)用扭力梁式懸掛系統(tǒng)。而在高級(jí)點(diǎn)的就是雙叉臂式獨(dú)立懸掛。而名聲和質(zhì)量最高的要算多連桿式獨(dú)立懸掛了。 5.1、麥弗遜式懸掛 麥弗遜（Macphersan）式懸掛是獨(dú)立懸掛的一種，是當(dāng)今最為流行的獨(dú)立懸掛之一，一般用于轎車(chē)的前輪。簡(jiǎn)單地說(shuō)，麥弗遜式懸掛的主要結(jié)構(gòu)即是由螺旋彈簧加上減震器組成，減震器可以避免螺旋彈簧受力時(shí)向前、后、左、右偏移的現(xiàn)象，限制彈簧只能作上下方向的振動(dòng)，并可以用減震器的行程長(zhǎng)短及松緊，來(lái)設(shè)定懸掛的軟硬及性能。 雖然麥弗遜式懸掛在行車(chē)舒適性上的表現(xiàn)令人滿意，其結(jié)構(gòu)體積不大，可有效擴(kuò)大車(chē)內(nèi)乘坐空間，但也由于其構(gòu)造為直筒式，對(duì)左右方向的沖擊缺乏阻擋力，抗剎車(chē)點(diǎn)頭作用較差。 麥弗遜式懸掛是因應(yīng)前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)（FF）車(chē)型的出現(xiàn)而誕生的。FF車(chē)型不僅要求發(fā)動(dòng)機(jī)要橫向放置，而且還要增加變速箱、差速器、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)，以往的前懸掛空間不得不加以壓縮并大幅刪掉，因此工程師才設(shè)計(jì)出節(jié)省空間、成本低的麥弗遜式懸掛，以符合汽車(chē)需求?，F(xiàn)在一般轎車(chē)的前后懸掛基本都是麥弗遜式或其變型。 麥弗遜（Mcpherson）是個(gè)人名。他是美國(guó)伊利諾斯州人，1891年生。大學(xué)畢業(yè)后他曾在歐洲搞了多年的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，并于1924年加入通用汽車(chē)公司的工程中心。30年代，通用的雪佛蘭公司想設(shè)計(jì)一種真正的小型汽車(chē)，總設(shè)計(jì)師就是麥弗遜。他對(duì)設(shè)計(jì)小型轎車(chē)非常感興趣，目標(biāo)是將這種四座轎車(chē)的質(zhì)量控制在0.9噸以?xún)?nèi)，軸距控制在2.74米以?xún)?nèi)，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是懸掛。麥弗遜一改當(dāng)時(shí)盛行的板簧與扭桿彈簧的前懸掛方式，創(chuàng)造性地將減振器和螺旋彈簧組合在一起，裝在前軸上。實(shí)踐證明這種懸掛形式構(gòu)造簡(jiǎn)單，占用空間小，而且操縱性很好。后來(lái)，麥弗遜跳槽到福特，1950年福特在英國(guó)的子公司生產(chǎn)的兩款車(chē)，是世界上首次使用麥弗遜懸掛的商品車(chē)。麥弗遜懸掛由于構(gòu)造簡(jiǎn)單，性能優(yōu)越的緣故，被行家譽(yù)為經(jīng)典的設(shè)計(jì)。 5.2、拖曳臂式懸掛 拖曳臂式懸掛本身具有非獨(dú)立懸掛的存在的缺點(diǎn)但同時(shí)也兼有獨(dú)立懸掛的優(yōu)點(diǎn)，拖曳臂式懸掛的最大優(yōu)點(diǎn)是左右兩輪的空間較大，而且車(chē)身的外傾角沒(méi)有變化，避震器不發(fā)生彎曲應(yīng)力，所以摩擦小。這種懸掛的舒適性和操控性均有限，當(dāng)其剎車(chē)時(shí)除了車(chē)頭較重會(huì)往下沉外，拖曳臂懸掛的后輪也會(huì)往下沉平衡車(chē)身，無(wú)法提供精準(zhǔn)的幾何控制。 不同廠家對(duì)這種懸掛的稱(chēng)謂不同：如：縱臂扭轉(zhuǎn)梁獨(dú)立懸掛，縱臂扭轉(zhuǎn)梁非獨(dú)立懸掛，H型縱向擺臂懸掛等等。歸根結(jié)底他們都是同一種懸掛結(jié)構(gòu)——拖曳臂式懸掛，只是調(diào)教稍有不同。 在拖曳臂式懸掛的設(shè)計(jì)過(guò)程中，橫梁在縱臂上的安裝位置不同其表現(xiàn)出來(lái)的性能會(huì)非常的大，若橫梁安裝越靠近縱臂與車(chē)身的連接點(diǎn)，車(chē)子的舒適性就會(huì)越好但轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)傾也會(huì)大些。若橫梁的安裝在越靠近縱臂接近車(chē)輪中心，舒適性能會(huì)大打折扣，表現(xiàn)出來(lái)的特性則是以通過(guò)性和承載性為主。也更接近整體橋的設(shè)計(jì)。國(guó)內(nèi)采用拖曳臂式后懸掛的主要有：東風(fēng)標(biāo)致206、廣州本田飛度、一汽豐田卡羅拉、上海大眾桑塔納等。 拖曳臂式懸掛系統(tǒng)是專(zhuān)為后輪設(shè)計(jì)的懸掛系統(tǒng)，像標(biāo)致車(chē)系、雪鐵龍車(chē)系、歐寶車(chē)系等歐洲轎車(chē)比較喜歡采用這種懸掛系統(tǒng)。對(duì)于拖曳臂式懸吊的復(fù)雜結(jié)構(gòu)由于專(zhuān)業(yè)性過(guò)強(qiáng)，我們?cè)诖瞬蛔鹘榻B。您只需要了解拖曳臂式懸掛系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是左右兩輪的空間較大，而且車(chē)身的外傾角沒(méi)有變化，避震器不發(fā)生彎曲應(yīng)力，所以摩擦小，乘坐性佳，當(dāng)其剎車(chē)時(shí)除了車(chē)頭較重會(huì)往下沉外，拖曳臂懸吊的后輪也會(huì)往下沉平衡車(chē)身；而其缺點(diǎn)是無(wú)法提供精準(zhǔn)的幾何控制。所以某些車(chē)廠就會(huì)結(jié)合一些連桿來(lái)解決，形成復(fù)雜的多連桿懸掛。 5.3、多連桿懸掛 多連桿懸掛系統(tǒng)，又分為5連桿后懸掛和4連桿前懸掛系統(tǒng)。顧名思義，5連桿后懸掛系統(tǒng)包含5條連桿，分別為控制臂、后置定位臂、上臂、下臂和前置定位臂，其中控制臂可以調(diào)整后輪前束。5連桿懸掛的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、重量輕，減少懸掛系統(tǒng)占用的空間。5連桿后懸掛能實(shí)現(xiàn)主銷(xiāo)后傾角的最佳位置，大幅度減少來(lái)自路面的前后方向力，從而改善加速和制動(dòng)時(shí)的平順性和舒適性，同時(shí)也保證了直線行駛的穩(wěn)定性，因?yàn)橛陕菪龔椈衫旎驂嚎s導(dǎo)致的車(chē)輪橫向偏移量很小，不易造成非直線行駛。在車(chē)輛轉(zhuǎn)彎或制動(dòng)時(shí)，5連桿后懸掛結(jié)構(gòu)可使后輪形成正前束，提高了車(chē)輛的控制性能，減少轉(zhuǎn)向不足的情況。同時(shí)緊湊的結(jié)構(gòu)增加了后排座椅和行李廂空間。 由于這種懸掛優(yōu)點(diǎn)顯著，易于調(diào)整，因而受到廣泛的歡迎。而全新的4連桿前懸掛系統(tǒng)多用于豪華轎車(chē)，它通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理巧妙地將牽引力、制動(dòng)力和轉(zhuǎn)向力分離，同時(shí)賦予車(chē)輛精確的轉(zhuǎn)向控制。4連桿式懸掛系統(tǒng)在奧迪A4、A6以及中華轎車(chē)上都可以看到。所以車(chē)主們?cè)谶x購(gòu)輕巧型轎車(chē)的時(shí)候，懸掛的最佳搭配應(yīng)該是前輪麥佛遜式或者燭式懸掛系統(tǒng)，后輪拖曳臂式懸掛系統(tǒng)，如果是非獨(dú)立懸掛的最好不要采用。在選購(gòu)高檔車(chē)輛的時(shí)候不用說(shuō)當(dāng)然是選擇多連桿的懸掛系統(tǒng)了。 5.4、主動(dòng)懸掛系統(tǒng) 主動(dòng)懸掛系統(tǒng)是近十幾年發(fā)展起來(lái)的、由電腦控制的一種新型懸掛系統(tǒng)。它匯集了力學(xué)和電子學(xué)的技術(shù)知識(shí)，是一種比較復(fù)雜的高技術(shù)裝置。例如裝置了主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的法國(guó)雪鐵龍桑蒂雅，該車(chē)懸掛系統(tǒng)系統(tǒng)的中樞是一個(gè)微電腦，懸掛系統(tǒng)上的5種傳感器分別向微電腦傳送車(chē)速、前輪制動(dòng)壓力、踏動(dòng)油門(mén)踏板的速度、車(chē)身垂直方向的振幅及頻率、轉(zhuǎn)向盤(pán)角度及轉(zhuǎn)向速度等數(shù)據(jù)。電腦不斷接收這些數(shù)據(jù)并與預(yù)先設(shè)定的臨界值進(jìn)行比較，選擇相應(yīng)的懸掛系統(tǒng)狀態(tài)。同時(shí)，微電腦獨(dú)立控制每一只車(chē)輪上的執(zhí)行元件，通過(guò)控制減振器內(nèi)油壓的變化產(chǎn)生抽動(dòng)，從而能在任何時(shí)候、任何車(chē)輪上產(chǎn)生符合要求的懸掛系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。因此，桑蒂雅轎車(chē)備有多種駕駛模式選擇，駕車(chē)者只要扳動(dòng)位于副儀表板上的“正?！被颉斑\(yùn)動(dòng)”按鈕，轎車(chē)就會(huì)自動(dòng)設(shè)置在最佳的懸掛系統(tǒng)狀態(tài)，以求最好的舒適性能。 主動(dòng)懸掛系統(tǒng)具有控制車(chē)身運(yùn)動(dòng)的功能。當(dāng)汽車(chē)制動(dòng)或拐彎時(shí)的慣性引起彈簧變形時(shí)，主動(dòng)懸掛系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與慣力相對(duì)抗的力，減少車(chē)身位置的變化。例如德國(guó)奔馳2000款Cl型跑車(chē)，當(dāng)車(chē)輛拐彎時(shí)懸掛系統(tǒng)傳感器會(huì)立即檢測(cè)出車(chē)身的傾斜和橫向加速度。電腦根據(jù)傳感器的信息，與預(yù)先設(shè)定的臨界值進(jìn)行比較計(jì)算，立即確定在什么位置上將多大的負(fù)載加到懸掛系統(tǒng)上，使車(chē)身的傾斜減到最小。 主動(dòng)懸掛系統(tǒng)能根據(jù)需要改變汽車(chē)的懸掛狀態(tài)，從而使原本運(yùn)動(dòng)與舒適無(wú)法兼顧的情況得到徹底改善。 5.5、空氣懸架 5.5.1、空氣懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 1、空氣懸架系統(tǒng)包括空氣彈簧、減振器、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和車(chē)身高度控制系統(tǒng)。 2、空氣懸架系統(tǒng)一般采用囊式空氣彈簧。 3、減振器主要用來(lái)衰減車(chē)身的振動(dòng)。 4、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由縱向推力桿和橫向推力桿等組成，用來(lái)傳遞車(chē)身和車(chē)橋之間的縱向力、側(cè)向力及驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的力矩。 5、車(chē)身高度控制系統(tǒng)分為機(jī)械式控制系統(tǒng)和電控控制系統(tǒng)。 空氣懸架系統(tǒng)的原理 利用空氣彈簧內(nèi)密閉氣體受壓縮后的剛性遞增性，也就是隨著空氣彈簧不斷被壓縮，其剛度逐漸增加，同時(shí)，其內(nèi)部氣體隨空氣彈簧被壓縮或拉長(zhǎng)而壓入或排出，導(dǎo)致空氣懸架系統(tǒng)具有接近理想的動(dòng)態(tài)彈性特性。 5.5.2、空氣懸架系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 1、當(dāng)客車(chē)乘員的數(shù)量和貨車(chē)的載重量變化及汽車(chē)處在各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)車(chē)身高度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。 2、空氣彈簧具有相對(duì)恒定的低自然振動(dòng)頻率，可以提高汽車(chē)行駛的平順性。 3、改善路面不平度激勵(lì)向車(chē)身的傳遞，減少不良振動(dòng)造成汽車(chē)零部件的早期損壞。 4、對(duì)道路的磨損量可以減少50%，道路粗糙狀態(tài)可以改善15%。 5、通過(guò)空氣彈簧內(nèi)氣體的連通原理，可以方便地實(shí)現(xiàn)多橋軸荷和制動(dòng)力的平衡。 6、當(dāng)汽車(chē)發(fā)生偏載時(shí)，汽車(chē)仍可以保持水平。 7、延長(zhǎng)汽車(chē)及其零部件的使用壽命，減少維修停工時(shí)間，提高汽車(chē)的營(yíng)運(yùn)效率。 中國(guó)市場(chǎng)上的車(chē)用空氣懸架系統(tǒng)的種類(lèi) 第一類(lèi)：是隨著引進(jìn)車(chē)型整體進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)上的空氣懸架系統(tǒng)。西安沃爾沃、常州依維柯、亞星奔馳等引進(jìn)車(chē)型上的空氣懸架系統(tǒng)就屬于這一類(lèi)。這一類(lèi)在中國(guó)車(chē)用空氣懸架系統(tǒng)市場(chǎng)上占有主導(dǎo)地位。 第二類(lèi)：是直接從國(guó)外引進(jìn)的車(chē)用空氣懸架系統(tǒng)。這一類(lèi)車(chē)用空氣懸架系統(tǒng)供貨周期一般在三個(gè)月以上，難以適應(yīng)中國(guó)人在一個(gè)月以?xún)?nèi)供貨的習(xí)慣，而且運(yùn)輸成本高。其最大的弊病是在中國(guó)不服水土，因?yàn)檫M(jìn)口空氣懸架系統(tǒng)是國(guó)外企業(yè)按照國(guó)外的路況、車(chē)況和運(yùn)輸特點(diǎn)設(shè)計(jì)的，和中國(guó)的路況、車(chē)況和運(yùn)輸特點(diǎn)不相匹配。中國(guó)有的企業(yè)在自己生產(chǎn)的汽車(chē)上用了進(jìn)口空氣懸架系統(tǒng)，卻陷入了非常尷尬的境地。 第三類(lèi)：是有的企業(yè)以引進(jìn)消化吸收國(guó)外先進(jìn)的車(chē)用空氣懸架系統(tǒng)技術(shù)為基礎(chǔ)，兼顧中國(guó)汽車(chē)狀況、道路情況和運(yùn)輸特點(diǎn)，堅(jiān)持先進(jìn)性和可靠性相結(jié)合的原則，依據(jù)用戶的具體車(chē)型進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和個(gè)性化設(shè)計(jì)，確保結(jié)構(gòu)匹配的合理性和科學(xué)性，量體裁衣，改善底盤(pán)的整體性能。 5.5.3、空氣懸架系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn) 與大多數(shù)轎車(chē)目前采用的傳統(tǒng)的不可變高度的螺旋彈簧懸掛系統(tǒng)相比，空氣懸掛系統(tǒng)可以根據(jù)道路的起伏不同調(diào)高或調(diào)低底盤(pán)高度，使得車(chē)輛能夠適應(yīng)多種路況條件下的駕駛需求。出于這種設(shè)計(jì)目的，空氣懸掛系統(tǒng)多用于經(jīng)常在惡劣的路況條件下行駛的越野車(chē)上，以保證車(chē)輛能夠順利地通過(guò)泥濘、涉水、砂石等路面?？諝鈶覓煜到y(tǒng)是一種很先進(jìn)實(shí)用的配置，但是卻很“脆弱”。由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其出現(xiàn)故障的幾率和頻率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于螺旋彈簧懸掛系統(tǒng)，而用空氣作為調(diào)整底盤(pán)高度的“推進(jìn)動(dòng)力”，減振器的密封性還需要進(jìn)一步提高，倘若空氣減振器出現(xiàn)漏氣，那么整個(gè)系統(tǒng)就將處于“癱瘓”狀態(tài)。而且如果頻繁地調(diào)整底盤(pán)高度，還有可能造成氣泵系統(tǒng)局部過(guò)熱，會(huì)大大縮短氣泵的使用壽命。 懸架簡(jiǎn)單說(shuō)就是連接車(chē)輪和車(chē)身的那一套東西。有時(shí)也說(shuō)懸掛，英國(guó)話叫suspension。懸架很重要，評(píng)價(jià)車(chē)好不好，首先兩個(gè)基本要求：操控性和平順性。懸架對(duì)這兩項(xiàng)性能都起到至關(guān)重要的作用。所以，搞汽車(chē)的人都說(shuō)，先有好的懸架再有好的整車(chē)。懸架的作用除了減震，還要控制車(chē)輪的跳動(dòng)，這個(gè)控制不是不讓車(chē)輪不跳動(dòng)，而是引導(dǎo)車(chē)輪跳動(dòng)。車(chē)輪跳動(dòng)對(duì)汽車(chē)的操控性影響很大。