麦弗逊悬架减振器侧向力研究综述

薛少科，曾庆东，刘慧军，康全全，宋荣华

（辽宁工业大学汽车与交通工程学院，辽宁 锦州 121001）

前言

现如今，麦弗逊悬架减振器作为一种传统的被动悬架，凭借它结构简单[1]、空间占用率率小、制造成本低等优点深受各大汽车厂家喜爱，被广泛应用于中低端车型。但也正由于它的结构特殊性导致麦弗逊悬架减振器会受到侧向力的作用，减振器在长期受到侧向力的作用下会发生减振器失效，从而缩短减振器使用寿命[2]，降低麦弗逊悬架的性能。前人对麦弗逊悬架减振器侧向力优化已经做了许多工作，本人针对前人的研究进行了总结，并提出了自己的意见。

1 麦弗逊悬架减振器侧向力形成原因及研究状况

1.1 麦弗逊悬架减振器侧向力形成原因

如图1a 所示，以麦弗逊悬架减振器以及车轮整体为研究对象，减振器受到来自地面的反力W，作用点在B 点（不考虑簧下质量），方向垂直地面向上；减振器受到来自下摆臂的约束作用力Fc，作用点在C 点，方向沿下摆臂由C 指向D。减振器受到来自减振器上支点的约束作用力FA，作用点在E点。如图1 b 所示，由三力平衡，根据W 以及Fc 的大小方向可以确定FA 的大小与方向[3]。如图1 a 所示，由于减振器上支点受到的约束作用力FA 作用线与减振器中心轴线并不是重合的，所以将减振器上支点约束作用力FA 分解为沿减振器中心轴线的作用力FAy 与垂直减振器中心轴线的作用力FAX ，分解结果如图1c 所示。

图1 麦弗逊悬架受力图

如图2 所示，我们以减振器整体作为研究对象，任意一点所受力矩必须平衡，我们以C 点来分析力矩平衡，在C 点，E 点的作用力W 与A 点的作用力FA 力矩平衡，E 点产生的力矩M=W×e，由力矩M 作用，其减振器导向套与油封处产生力F1 作用力，其减振器活塞处B 点产生F2 作用力。F1 作用力、F2 作用力、FAx 便是减振器受到的侧向力，其中导向套与油封处所受的侧向力F1 最大，这也是导致减振器漏油、减振器失效的主要原因。

图2 减振器受力图

1.2 麦弗逊悬架减振器侧向力研究状况

2009 年，王玉顺、刘江分析了麦弗逊悬架的结构特征与减振器受侧向力的原因并发现一种利用香蕉簧来减小麦弗逊悬架减振器所受侧向力的方法，利用多体动力学软件ADAMS 进行了仿真分析，得到了香蕉簧所受的侧向力力曲线，并与普通螺旋弹簧所受的力曲线进行了对比，实验结果证明香蕉簧可以有效的减小侧向力，为弹簧的设计做出了贡献。

2011 年，景立新、郭孔辉、芦荡整理了麦弗逊悬架减振器侧向力优化的方法，建立了一种可以考虑S 形弹簧、更改弹簧座倾角、改变螺旋弹簧轴线偏置[4]等问题的多体动力学悬架模型，以多个角度实验优化了麦弗逊悬架减振器所受侧向力，整理了自己的一套思路，使得麦弗逊悬架减振器侧向力优化效率大大提高。

2014 年，余亮浩、杨德强针对麦弗逊悬架减振器侧向计算方法的计算误差，提出了一套通过空间结构进行侧向力的想法，并建立自己的计算理论，根据自己设定的计算建减振器侧向力的程序，在Excel[5]上能够快速的进行减振器侧向力的计算，对以后的减振器侧向力计算具有很强的应用实践价值。

2 麦弗逊悬架减振器侧向力改善方法与展望

2.1 麦弗逊悬架减振器侧向力改善方法

目前麦弗逊悬架减振器侧向力的改善方法主要有一下几种：

（1）将普通圆柱螺旋弹簧结构改为C 形螺旋弹簧；

（2）将减振器弹簧座倾斜一定角度；

（3）将弹簧中心线与减振器中心轴线偏移一定角度；

（4）将普通螺旋弹簧缩小圈偏置。

2.2 麦弗逊悬架减振器侧向力展望

通过对前人关于麦弗逊悬架减振器侧向力的分析计算等研究，发现很多学者都是针对于一方面来进行麦弗逊悬架减振器侧向力的减小研究，本人认为可以结合两个方面来进行麦弗逊悬架减振器侧向力的优化研究，如图3 所示，我们可以从改变减振器弹簧托倾角并且结合C 形弹簧的特殊结构，从而使侧向力的优化得到最佳。由于C 形弹簧安装在不等平面的弹簧座之箭，C 形弹簧左侧受到的预压力大于C 形弹簧右侧受到的预压力，两个力的合力会指向减振器右侧，这样减振器便会受到一个向右的弯矩M右，该弯矩M右将抵消一部分减振器本身所受到的弯矩M，如果这两个弯矩大小相等，方向相反，那么理论上可以认为该减振器所受到的侧向力最小化。该想法属于本人假设，后期实验验证还需多体动力学、有限元分析以及实车实验验证，本人学识拙浅，如有错误，还望大家积极指出。

图3 麦弗逊悬架结构图

3 总结

通过对麦弗逊悬架减振器的结构进行分析，指出了麦弗逊悬架减振器所受侧向力的原因。

对近几年前人关于麦弗逊悬架减振器侧向力优化的研究进行了总结，并提出了自己的一种改善减振器侧向力的想法。