双弹簧悬架系统特性分析

摘 要：主要介绍了双弹簧悬架系统与传统单弹簧悬架系统两者受力特性的区别，并将二者的组成结构进行了分析对比，阐述了双弹簧悬架系统的特性及技术优势。

关键词：双弹簧悬架;车辆工程;特性

中图分类号：U463.33       文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.03.013

作者简介：卫赟理（1996-），男，山西太原人，本科在读，研究方向：汽车服务工程，E-mail：2382701523@qq.com。

操控性和稳定性是衡量车辆性能的重要指标，车辆悬挂通过弹簧装置来缓解路面对车辆的冲击。因受到弹簧在吸收冲击后多次伸缩的物理特性影响，往往在弹簧装置处并联减震器来减少由于弹簧伸缩引起的车身振动。尽管如此，乘客的乘坐舒适性与驾驶员的操作稳定性仍难以协调。而双弹簧悬架由于结构的改进能够更好地满足驾乘人员对于车辆舒适性和稳定性的需求，使车辆性能得到大幅提升。

1 单弹簧悬架与双弹簧悬架的特性分析及对比

由于路面不平导致车身垂直载荷增加影响车身平衡状态，弹簧悬架可以减少因垂直荷载变化引起的车身振动，进而保证驾驶员的操控稳定性以及舒适性。传统造车厂往往在车辆上安装四个单弹簧悬架。弹簧因振动引起的形变f与其受到的荷载F间的特性曲线主要有以下三种：（1）直线型; （2）渐增型;（3）渐减型。车辆悬架系统中的弹簧特性曲线并不固定，有的仅有一种，有的则是组合型特性曲线，是两种甚至三种的组合。

双弹簧悬架系统在平衡静止时其所受的静荷载为G0，主弹簧预紧力为F0，设定F0≥1.2G0，副弹簧预紧力为F2，设定F2≤0.8G0。悬架系统在压缩行程时主弹簧工作，悬架系统在拉伸行程时副弹簧工作。高刚性区间是压缩行程和拉伸行程之间的设计区间，在高刚性区间内，即使悬架荷载发生变化，悬架的行程也可以忽略不计甚至为零。当悬架系统受到激励时，受到的荷载超过了高刚性区间的范围，此时悬架系统控制双弹簧中的一支，使得其特性曲线变为压缩行程或拉伸行程中的一种;如果扰动导致的荷载使悬架系统处于高刚性区间内，则双弹簧均为未激活状态。

由此可知，单弹簧系统的悬架不能区分对待扰动和激励，而双弹簧系统可以对扰动和激励做出不同的响应，使双弹簧系统可以在保证舒适性的同时保持良好的操控性。

2 单弹簧悬架与双弹簧悬架的结构对比

单弹簧悬架系统中只有一个弹簧，不能明确的区分扰动以及激励，弹簧和减震器两种设备始终处于激活状态，悬架只可以对扰动或激励中的一种进行单一响应;双弹簧悬架系统中，可以通过配置两个弹簧的参数来区分扰动以及激励，在受到激励时只激活两个弹簧中的一个，在受到扰动时两个弹簧都不做反应。

3 双弹簧悬架的技术优势

3.1 车辆的平衡稳定

在车辆的悬架系统中设置双弹簧可以实现车身的自动平衡，在此系统中主要受力为主弹簧的预载荷以及副弹簧的组合作用力。根据受力的大小以及弹簧形变行程来设计悬架的三个刚度区间，通过悬架系统过滤路面不平引起的车身振动。当振幅较小，悬架系统不需要形变时，就保持超高刚度维持车辆的驾驶性;在振幅较大，车辆的一个悬架系统需要形变时，保证其他悬架形变较小或不变。

3.2 提高车辆的乘坐舒适性和驾驶稳定性

采用双弹簧悬架系统可以通过主弹簧和副弹簧的组合来保证车辆行驶中的车身平衡及行驶稳定性，减震器的作用被减小，因此可以选用较小的压缩阻尼来削弱由于路面不平所导致的对悬架的影响。同时选用较大的回弹阻尼，使路面振动对车身的影响进一步被减小，在保持车辆稳定性的同时保证了乘坐舒适性。

3.3 性能优势以及使用成本

双弹簧悬架系统可以减小振动引起的车身横摇、纵摇以及斜摇，进而在保持车身稳定的同时减少了弹簧悬架以及其他零件的损耗，提高了车辆的使用寿命，并降低了车辆的养护成本。

双弹簧悬架系统与传统的单弹簧悬架系统相比具有广阔的发展前景和技术优势，是未来汽车悬架技术的一个重要发展方向。

参考文献：

[1]杨荣山，袁仲荣，黄向东，等.车辆操纵稳定性及平顺性的协同优化研究[J].汽车工程，2009（11）.

[2]路優.汽车主动悬架系统控制策略探究[D].武汉：武汉理工大学，2006.

[3]M.Mahmoodi-Kaleibar;I.Javanshir;K.Asadi;A.Afkar;A.Paykani. Optimization of suspension system of off-road vehicle for vehicle improvement[J]. Journal of Central South University.2013.

[4]杨蔚华.半主动悬架电动轮汽车的动力学特性与振动控制研究[D].武汉：武汉科技大学，2015.