浅析汽车悬架的研究现状和发展

摘要：本文主要从汽车悬架的历史和现状简要分析，对悬架的工作原理进行了具体介绍，以及在使用过程中的优缺点进行讨论，最后对其未来的发展进行预测。

关键词：汽车悬架;性能;现状;发展

汽车悬架是汽车上的重要组成部件之一，用来对汽车轮胎和车身之间进行传力，是兩者之间一切传力连接装置的总成。一般汽车悬架的组成原件包括减震器、弹性元件以及导向原件。汽车在行驶过程中，通过悬架将车桥与车架弹性连接，能够减弱汽车在运行过程中所受到的外部冲击力，确保车内人员的舒适度以及物品的完整，可以迅速衰减由弹性系统引起的汽车震动，传递纵向、垂直、侧向返利和力矩，达到导向的作用，保证汽车轮胎能够按照一定的轨迹相对于车身行驶。汽车悬架决定了汽车的舒适性、稳定性以及安全性能，是汽车上非常重要的零部件。

一、悬架的种类

汽车选件按照刚度与阻尼是否跟随行驶条件的改变而改变，被分为三种，分别为：被动悬架、主动悬架、半主动悬架。其中半主动悬架按照阻尼级分成两种：有级式与无级式。传统的汽车悬架系统的阻尼以及刚度式根据经验设计的，有些式优化设计方法进行选择的，一旦选好，汽车在驾驶过程中就没有办法进行调节，汽车的减震性能就会受到限制，这样的悬架叫做被动悬架[1]。

在二十世纪六十年代，国外首先提出了主动悬架的概念，主动悬架的提出能够克服被动悬架所带来的缺陷。主动悬架是在悬架系统中由有源或者无源可控制的元件组合而成，它是一种闭环的控制系统，可以根据汽车的行驶状态以及路面的实时状况主动做出反应，来抑制汽车车体的运动，从而使汽车悬架能够始终保持最好的减振状态。这种主动悬架能够根据外界输入以及车辆状态的改变而进行自适应调整，所以，主动悬架系统就必须有源。

半主动悬架是由无源但是可以控制的阻阻尼组合而成。汽车悬架中，弹性原件不仅仅要吸收和贮藏能量，还要承受汽车车身的重要与载荷，所以，半主动悬架不需要考虑刚度的改变，只需要关注阻尼是否发生变化[2]。这种悬架结构比较简单，在实际工作中，几乎不损耗汽车动力，还能得到类似于主动悬架的使用性能，因此得到了广泛的应用。

二、悬架的工作原理

虽然汽车悬架的种类比较多，结构差异比较大，但是一般的悬架组成件都一样，包括减振原件、弹性元件以及导向构建。悬架的工作原理为：在汽车的车胎遭受到外力冲击时，弹性元件会对冲击进行缓冲，以防损伤汽车构建以及车内人员。弹性元件在遇到冲击时，会持续很长时间的震动，会导致驾驶员疲劳。减振元件的作用就是快速衰弱汽车振动。在车胎收到冲击跳动时候，为了保证汽车的行驶轨迹不受影响，这时候导向构件起到关键作用，能够对汽车行驶方向进行控制，确保汽车平稳运行。

三、悬架的发展现状

目前我国的汽车悬架大多采用被动悬架。我国的主动悬架和半主动悬架的研究相比于国外起步晚，研究差距较大。早在二十世纪八十年代后期，西方国家对半主动悬架的研究理论已经比较成熟，在日产公司和福特公司的汽车上得到了应用，并且效果很好。主动悬架的研究虽然提出比较早，但是由于研究牵涉到的学科比较负责，一直没有得到大幅度的提高和突破。二十世纪九十年代，仍然只有一小部分排耗很大的豪华车被使用，而我国在这方面的研究更少，只有同济大学于北京理工大学等研究机构开展研究[3]。

四、悬架的发展趋势

被动悬架是传统的汽车结构，其阻尼与刚度都不能调节，只能在某些特定的情况下保持好的效果。被动悬架的结构简单、技术成熟、性能稳定，而且成本低廉，是目前应用最为广泛的悬架结构。我国现阶段对被动悬架的研究主要在以下三个方面：第一个方面是通过分析汽车的受力，进行数学建模，再结合计算机仿真技术寻找最优参数;第二个方面是研究阻尼可变的减振器以及刚度可变的弹簧，使得汽车悬架在大部分路况行驶时都能够保证运行平稳;第三个方面是对导向机构的研究，使得汽车悬架不仅能够确保平顺性，还能大大提高运行的稳定性。

半主动悬架目前主要研究以下两个方面：第一个方面是执行策略;第二个方面是执行器研究。阻尼可调减振器目前主要有两种，其中一种是通过改变节流孔的大小进行调节，另一种是通过改变减振液的粘性来调节[4]。第一种调节方式中，节流孔的大小主要通过电磁阀或者步进电机调节，这种调节方式的结构较为负责，而且成本比较高;第二种调节方式种，通过改变减振液粘性的方式来调节阻尼系数，这种方式结构简单、没有噪音、成本低廉，是目前大力发展的研究方向[5]。

主动悬架的研究主要集中在可靠性与执行器两个方面。主动悬架系统引入大量的单片机、传感器、接口与输入输出电路，元器件比较多，大大降低了悬架的可靠性能，因此，通过加大各种元器件的集成程度来调节，是非常必要的阶段。用电动器件来取代液压期间是目前执行器的主要研究方向。在电器动力系统种，直线伺服电动机与永磁直流直线伺服电动机具有较为优良的性能，在将来的研究中将会逐步取代液压执行机构[6]。

五、结束语

本文主要讨论了汽车悬架结构的现状与发展。综合来看，主动悬架在减振性能上比较好，但是元件成本高，运行时耗能大，而且整车的质量会因此则更加;半主动悬架的操纵稳定性比较好，性能可靠，也便于调节，性能与主动悬架相近;相较于主动和半主动悬架，被动悬架在使用性能方面比较差，但其成本低，能耗低，目前仍然应用最为广泛。悬架技术的而发展需要多学科提供理论支撑，互相促进，从而真正实现可持续。

参考文献：

[1].陈家瑞.汽车构造[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]陈兵.车辆智能悬架系统发展趋势研究[J].起重运输机械，2005，（6）.

[3]孙建民，孙风英.汽车悬架系统的发展及控制技术研究现状[J].黑龙江工程学院学报，2001，15（1）：57-60.

[4]曹民，范永法.汽车悬架技术的进展与预测[J].上海汽车，2000，（7）：17-19.

[5]王慧文，孙晓娟，张伟.汽车悬架控制技术的发展[J].森林工程，1998，（1）.

[6]肖生发，罗永革，陶健民，等.汽车工程学基础[M].北京：人民交通出版社，2003.

作者简介：

豆文正（1997—），性别：男，民族：汉，籍贯：河南省永城市，学历：本科，研究方向：汽车主动悬架。