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第3章 汽车悬架系统 教学提示：悬架是汽车的重要组成部分，它对汽车的行驶平顺性、乘坐舒适性及操纵 稳定性等多种使用性能都有很大影响。因此，悬架设计一直是汽车设计人员非常关注的问 题之一。汽车悬架分为被动悬架和主动悬架，主动悬架又分为半主动悬架和全主动悬架。 近年来发展起来的电控空气悬架，同时具备全主动悬架、半主动悬架和被动悬架的特性。 从能量消耗、生产成本及使用性能三个方面综合考虑，电控空气悬架必将成为汽车悬架的 主导产品。 教学要求：本章要求学生掌握被动悬架的评价指标和频域特性，主动悬架的控制技术， 能够分析汽车全主动悬架的最优控制、模糊控制和半主动悬架的自适应控制，对汽车空气 悬架进行较全面研究。 3.1 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。 3.1.1 悬架系统的作用 悬架系统是车架(或承载式车身)与车轴(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称。路面 作用于车轮上的垂直反力(支承力) 、纵向反力(牵引力或制动力)和侧向反力以及这些力所造 成的力矩都要通过悬架传递到车架(或承载式车身) ，以保证汽车的正常行驶。悬架系统一 般由弹性元件、减振装置和导向机构组成，有些还装有横向稳定杆、缓冲块等。 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。 目前轿车上采用的电子控制悬架系统基本上具有三个功能： (1) 车高调节功能。不管车辆负载在规定范围内如何变化，都可以保证车高一定，可 大大减少汽车在转向时产生的侧倾。当车辆在凸凹不平的道路上行驶时可提高车身高度， ·34 · 现代汽车系统控制技术 当车辆高速行驶时，又可使车身高度降低，以减少风阻并提高车辆的操纵稳定性； (2) 衰减力调节功能。其作用是提高车辆的操纵稳定性，在急转弯、急加速和紧急制 动时可以抑制车辆姿态的变化(减少俯仰角、后倾角、侧倾角) ； (3) 控制悬架系统减振力和弹性元件的弹性或刚性系数。利用弹性元件的弹性或刚性 系数的变化，控制车辆起步时的姿势。 表 3-1 是电子控制悬架系统的控制功能的综述。 表 3-1 电子控制悬架系统控制功能的综述 控 制 项 目 控 制 功 能 使弹性元件刚度和减振器的减振力变成“坚硬”模式，能抑制车辆侧倾，并使 防侧倾控制 汽车的姿势变化减至最小，以改善操纵性 使弹性元件刚度和减振器的减振力变成“坚硬”模式，防止汽车在紧急制动时 防前俯控制 产生的前俯仰，而使汽车的姿势变化至最小 使弹性元件刚度和减振器的减振力变成“坚硬”模式，防止紧急加速时车辆后 防后坐控制 坐，使汽车的姿势变化至最小 使弹性元件刚度变成“坚硬”模式和使减振器的减振力变成“中等”模式，使 高速时的控制 车辆高度降低，以改善车辆高速行驶时的操纵稳定性 使弹性元件刚度和减振器的减振力变成“中等”或“坚硬”模式，以抑制车身 不平道路行驶控制