汽车悬架分类及半主动悬架
悬架 分类问题回答
悬架分类
悬架是汽车中非常重要的一个部件，它承载着车身和发动机等重要部件，同时也起到缓冲和减震的作用。
根据不同的分类标准，悬架可以
分为多种类型。
按照结构分类，悬架可以分为独立悬架和非独立悬架两种。
独立悬架
是指每个车轮都有独立的悬架系统，这种悬架可以更好地适应路面的
不平整，提高车辆的稳定性和操控性。
非独立悬架则是指前后轮之间
通过横梁或者拖拉杆等连接在一起，这种悬架结构相对简单，成本也
较低。
按照弹性元件分类，悬架可以分为螺旋弹簧悬架、气囊悬架、液压悬
架和复合悬架等。
螺旋弹簧悬架是最常见的一种，它通过螺旋弹簧来
支撑车身和减震。
气囊悬架则是利用气囊来支撑车身，具有更好的减
震效果和可调节性。
液压悬架则是通过液压缸来实现减震和支撑，具
有更好的舒适性和稳定性。
复合悬架则是将多种弹性元件组合在一起，以达到更好的减震效果和适应性。
按照应用场景分类，悬架可以分为普通悬架和运动悬架两种。
普通悬
架适用于一般的城市道路和公路行驶，它注重舒适性和稳定性。
运动
悬架则是为了适应高速行驶和激烈驾驶而设计的，它注重悬架刚性和
悬挂高度的调整，以提高车辆的操控性和稳定性。
总之，悬架是汽车中非常重要的一个部件，不同类型的悬架适用于不同的场景和需求。
在选择汽车时，消费者应该根据自己的需求和预算来选择适合自己的悬架类型。
同时，在日常使用中，也要注意保养和维护悬架，以确保车辆的安全和舒适性。
汽车悬架知识
独立悬架中多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧作为弹性元件。
1、横臂式独立悬架：
单横臂式独立悬架（不用于转向桥）
双横臂式独立悬架： 两摆臂等长悬架
(用于转向桥)
两摆臂不等长悬架
用于转向桥
单横臂式独立悬架： （少用）
优点：结构简单、紧凑，布置方便。用于后桥。 缺点：1、当悬架变形时车轮平面将产生倾斜，从
而改变两侧车轮的轮距， 使车轮侧向滑移、磨损严 重。2、该悬架用于转向轮时，会使主销内倾角、车 轮外倾角发生较大变化，对转向操纵有一定影响。
一、纵置板簧式非独立悬架（有如下几种安装方式）
1、一端固定，一端可摆动：
保证弹簧变形时，两卷耳中心线间的距离有改变的 可能，从而减小弹簧的变形量。
空 载
满 载
钢板弹簧工作过程演示
2、滑板式结构：弹簧长度可随变形的增加而增加。弹簧第二片后端带
有直角弯边，弹簧下落时借此直角弯边支靠于支架下端的限位螺栓上，以 防止钢板弹簧从支架中脱出而发生事故。
三、 减振器的分类： 按其作用方式不同分为：
弹性元件 车桥
1：双向作用减振器：在压缩、伸张两行程中均起减振作用。
2：单向作用减振器：仅在伸张行程中起减振作用。
1、双向作用筒式减振器
结构：
活塞杆 储油钢桶
防尘罩
伸张阀
流通阀
导向座
活塞
压缩阀
补偿阀
工作原理
压缩行程：当汽车滚上凸起或滚出凹坑时，车轮靠近车架。
2、一端固定，一端滑板
3、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。 两端直接插入固定于车架的橡胶支承垫块中
悬架系统介绍
工作过程:
主动悬架系统的控制中枢是一个微电脑控制模块，在整车行驶过程中，悬架上 的多种传感器分别收集各种行车信息（车速、制动力、踏板速度、车身垂直方向 的振幅及频率、转向盘角度及转向速度等数据 ），电脑不断接收这些数据并与预 先设定的临界值进行比较，选择相应的悬架状态。 同时，微电脑独立控制每一只车轮上的执行元件，通过动力装置产生的作用 力控制执行单元相应的功能特性，从而能在任何时候、任何车轮上产生符合要求 的悬架运动。 另外，主动悬架具有控制车身运动的功能。当汽车制动或拐弯时的惯性引起 弹簧变形时，主动悬架会产生一个与惯性力相对抗的力，减少车身位置的变化。 例如当车辆拐弯时悬架传感器会立即检测出车身的倾斜和横向加速度，电脑根据 传感器的信息，与预先设定的临界值进行比较计算，立即确定在什么位置上将多 大的负载加到悬架上，使车身的倾斜减到最小。
４）多连杆式独立悬架 所谓多连杆悬挂，顾名思义就是通过各种连杆配置把车轮与车身相连的 一套悬挂机构。而连杆数量在3根以上才称为多连杆，目前主流的连杆数量 为5连杆。因此其结构要比双叉和麦弗逊复杂很多。
电控悬架控制系统PPT课件
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❖（8）加速度传感器
❖只有凌志400ucF20车则才装有加速 度传感器，两个前加速度传感器分别 装在前左、前右高度传感器内；一个 后加速度传感器装在行李箱右侧的下 面，车身后左位置的垂直加速度则由 悬架ECU从这3个加速度传感器所获 得的数据推导出来。
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❖2、防后倾功能
❖悬架ECU根据节气门位置或加速度传 感器信号，对两个后悬架减振器进行 调节，使其阻尼系数增大。
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❖3、防侧倾功能
❖悬架ECU根据转向角度传感器信号； 对单侧悬架进行调节；使其阻尼系数 或弹性刚度增大
❖4、车门控制车身功能
❖悬架ECU根据门边开关传感器信号， 对所有悬架高度进行调节。当开启车 门、车身降低，关闭车门车身升高。
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❖3、空气弹簧：
❖空气弹簧安装于可调减振器上端，与可调 式减振器一起构成悬架支柱，上端与车架 相连接，下端装在悬架摆臂上。主副气室 之间由连通阀相连，连通阀由悬架控制执 行器通过连通阀控制杆来控制，以连通或 关闭主、副气室之间的空气通道，使空气 弹簧的有效工作容积改变，从而使空气弹 簧的刚度发生变化。
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三、悬架执行器
❖1、 悬架控制执行器
❖装在各空气弹簧和可调减振器的上方， UcF10的悬架控制执行器是一个有3步动 作的电磁阀；ucF20的则是一个有9步动 作的步进电机。执行器同时驱动减振器的 转阀和空气弹簧的连通阀，以改变减振器 的减振阻尼和空气弹簧的刚度； 对于ucF20车型，执行器只驱动减振器的 转阀。
汽车主动悬架设计介绍 080821
应用 ：货车、大客车的前、后悬架以及某些轿车的后悬架
2） 独立悬架
簧下质量小；
悬架占用的空间小；
优点
可以用刚度小的弹簧，改善了汽车行驶平顺性； 由于有可能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下
降，又改善了汽车的行驶稳定性；
左、右车轮各自独立运动互不影响，可减少车身的倾斜和
振动，同时在起伏的路面上能获得良好的地面附着能力。
4.3主动悬架装置介绍
(1)电子控制空气悬架 (2)电子控制油气悬架 (3)电子控制液压悬架
4.3.1电子控制空气悬架的特点
（1）弹簧刚度和减振器阻尼力控制
高速感应控制
前后关联控制 良好路面形式控制
（2）车身高度控制
主动悬架控制系统在轿车上的示意图
主动悬架各零件在轿车上的位置
而主动悬架的控制环节中安装了能够产生驱动的装置，采用 一种以力抑力的方式来抑制路面对车身的冲击力及车身的倾斜力。 由于这种悬架能够自行产生作用力，因此称为主动悬架。
主动悬架是近十几年发展起来的，由电脑控制的一种新型悬 架，具备三个条件： （1）具有能够产生作用力的动力源； （2）执行元件能够传递这种作用力并能连续工作； （3）具有多种传感器并将有关数据集中到微电脑进行运算并决定 控制方式。
可控阻尼减振器所起的作用与主动悬架中执行元件的作用类似， 都是通过系统内的力闭环控制，实现控制单元提出的力要求。
所不同的是执行元件要做功，而减振器则是通过调节阻尼力控 制耗散掉的能量的多少，几乎不消耗汽车发动机的能量。显然， 在半主动悬架中，必须并联弹簧以支持悬挂质量，一般情况下 该弹簧刚度是不变的。
实际设计时，考虑一种状态，如某个速度下或某个路况，优化选 定一个刚度和阻尼系数，不断去试验，改善两着间的关系。所以 称之为被动悬架。
“天棚”阻尼控制
“天棚”阻尼控制“天棚”阻尼是D.Karnopp 利用最优控制理论在1974 年提出来的一种悬架系统主动控制策略，其控制性能优越，具有一定的鲁棒性，但由于它是基于悬架速度的负反馈主动控制，对于移动的车辆来说无法实现。
但将“天棚”阻尼悬架系统作为控制的参考模型，即把“天棚”系统作为实际系统控制的动态目标得到广泛的应用。
但由于可调参数只有“天棚”阻尼系数，系统性能无法进一步提高。
本文采用天棚阻尼悬架作为研究对象，将分数阶微积分引入到“天棚”阻尼控制系统中，取代原来的整数阶导数。
以B级路面为输入信号，根据优化理论找到最优的阶数和阻尼系数。
最终，通过分析比较分数阶“天棚”阻尼悬架、整数阶“天棚”阻尼悬架和被动悬架，得出分数阶“天棚”阻尼悬架能够全面提高整数阶“天棚”阻尼悬架的性能。
1 车辆半主动悬架模型车辆悬架按振动控制的方法分为被动、半主动、主动3 个类型，其中主动悬架可很好地提高车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性，但因其价格昂贵、能耗高、结构复杂、可靠性差，限制了它的推广;被动悬架系统减震器的阻尼特性不能根据路面状况和车辆运行状态进行实时的调节，因而控制效果有限;半主动悬架相比于主动悬架，结构相对简单，能量消耗少，价格低廉，而性能接近主动悬架，特别是磁流变材料的出现，其应用前景非常良好。
以具有两自由度的1/4 车辆悬架模型作为研究对象，具有磁流变阻尼器的半主动悬架模型如图1 所示，其动力学方程:式中，m——簧载质量，m——簧下质量; s——悬架结构阻尼; k——悬架stcs 刚度，k ——轮胎刚度;x ——车身位移， x ——轮胎位移， x——路面位移; tstgF ——半主动控制力， Fb——磁流变阻尼器的可调阻尼系数。
d 半主动悬架是1974 年由美国加州大学戴维斯分校机械工程系D. E. Karnopp 教授等提出的，并利用天棚阻尼控制理论给出半主动悬架的控制策略，近十多年来，基于各种控制理论和磁流变阻尼器技术的半主动悬架控制策略相继发表，例LQR/LQG 控制、滑模变结构控制、自适应控制、人式神经网络控制、模糊控制、鲁棒控制等，相比较优这些较复杂的控制理论，天棚阻尼控制方法以其简单有效一直在半主动振动控制方面占有重要的一席之地。
汽车底盘新技术介绍(PPT 93张)
ABS+EBD
EBD—Electric Brakeforce Dis-tribution 针对ABS不能根据车辆制动时的实际情况合理分配四个车 轮的制动力 汽车制动的瞬间，高速计算出四个轮胎由于附着不同而导 致的摩擦力数值，调整制动装置，达到制动力与摩擦力的 匹配，以保证车辆的平稳和安全。 EBD是ABS的功能的扩充
第五章
底盘新技术
（车架、车桥、车轮和悬架）
行驶系的组成
传动系的组成
转向系的组成
制动系的组成
5.1 悬架系统新技术
5.1.1 概述 悬架特性——弹簧、阻尼元件决定 平顺性——弹簧-阻尼系统软 操纵稳定性——弹簧-阻尼系统硬
矛盾
电子控制悬架
电子控制悬架
1、半主动悬架 ——只改变悬架的阻尼，不改变刚度
ASR——防止驱动轮打滑，提高汽车操纵稳定 性和动力性
汽车驱动防滑控制系统（ASR） 汽车牵引力控制系统（TCS）
——ABS系统的延伸
ABS ?
目的、措施、原理
ABS系统
目的： 提高汽车制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力，缩短 制动距离 措施： 控制滑移率S
ABS的基本原理 滑移率——汽车实际车速与车轮滚动的圆周速度之间的差 异
根据各种复杂工况对悬架系统的不同要求，及时 改变悬架的刚度、阻尼系数和车身高度，以保证 汽车行驶中的操纵稳定性和乘坐舒适性
(1)主动悬架的控制功能
软 —— 低、中、高 主动悬架 硬 —— 低、中、高 控制内容： 车速及路面感应 车身姿态 车身高度
1）车速与路面感应控制
A、车速高——提高行驶稳定性 增大K、C B、前轮振动——减小车身振动和冲击 减小后轮K、C C、坏路面———抑制车身产生大的振动 增大K、C
悬架系统介绍
➢按作用原理分：被动悬架，半被动悬架，主 动悬架，半主动悬架
一.定义
非独立悬架是指两侧的车轮安装在一根整体式的 车桥上,车桥通过弹性元件与车架相连的悬架。该悬架 当一侧车轮跳动时，将要影响另一侧车轮的工作。优 点是结构简单，制造方便。
(车轮在汽车横向平面内运动 ) 1) 单横臂式:应用较少 2) 双横臂式：摆臂等长的独立悬架 、摆臂不等 长的独立悬架
横臂式独立悬挂
一.定义 横臂式悬架是指车轮在汽车横向平面内摆动的
独立悬架,按横臂数量的多少又分为双横臂式和单 横臂式悬架。
单横臂式具有结构简单，侧倾中心高，有较强 的抗侧倾能力的优点。但随着现代汽车速度的提 高，侧倾中心过高会引起车轮跳动时轮距变化大， 轮胎磨损加剧，目前应用不多。
纵臂式悬挂
双纵臂式悬架的两个摆臂一般做成等 长的,形成一个平行四杆结构，这样，当车 轮上下跳动时主销的后倾角保持不变。双 纵臂式悬架多应用在转向轮上。
烛式悬挂
一.定义 烛式悬架的
结构特点是车轮 沿着刚性地固定 在车架上的主销
轴线上下移动。
烛式悬挂
➢ 烛式悬架的优点是:当悬架变形时,主销的定 位角不会发生变化，仅是轮距、轴距稍有变化， 因此特别有利于汽车的转向操纵稳定和行驶稳 定。 ➢ 烛式悬架有一个大缺点：就是汽车行驶时的 侧向力会全部由套在主销套筒的主销承受，致 使套筒与主销间的摩擦阻力加大，磨损也较严 重。烛式悬架现已应用不多
杆配置，使悬挂在收缩时能自动调整外倾角，前束角以及 使后轮获得一定的转向角度。 工作原理
其原理就是通过对连接运动点的约束角度设计使得悬 挂在压缩时能主动调整车轮定位，而且这个设计自由度非 常大，能完全针对车型做匹配和调校。 结论