关于汽车底盘悬架结构设计的探讨

杨豹 王奎 曾智钦

摘 要：笔者融合被动悬架与主动悬架的优势创设了一类多功能独立悬架与控制系统，当中以装配纵臂独立悬架的某小型车为实例进行论述，运算底盘抬升功能。当中，控制系统包含安全碰撞、主动巡航与人工录入，控制模块完成多类车载传感设备采集讯号的额精算并发出命令控制汽车底盘抬升或降低高度;让汽车在交通条件欠佳的路面上能够平稳通过，在平顺公路上操作更为平稳。

关键词：汽车底盘;悬挂系统;结构设计;优化

1 主动悬架发展态势

1954年美国GM企业的Erspiel Labrosse率先给出主动悬架的定义。1965年，W.O.Obson与L.R.Allen有完成了相同的研究。随后，T.H.Rochwell等进行了服务器主动元件的学术研究。初期的研究数学模型忽视了非簧载质量与轮胎性能的单自由度系统。1976年，Thompson率先把全状态回馈最优管控学说使用在主动悬架的研发方面。1984年，Thompson有使用局部状态回馈最优控制学说建立了最优反馈阵。

使用特性数据Pi来显示主动、半主动与被动悬架的特性，其间的比率是1：1.5：4.5（当中Pi越小效果越好）。对既定的加权运算虚拟激励成果表明：车座的加速率的方根数据假如使用半主动悬架会降低到57%，假如使用主动悬架要降低87%;汽车的垂直加速率使用半主动悬架会降低56%，使用主动悬架要降低78%;横向震动加速率使用半主动悬架要降低52%，使用主动悬架要降低68%;纵向震动加速率使用半主动悬架要降低30%，使用主动悬架要降低60%。因为主动悬架在学术与实践中的优异特性，全球的汽车企业把主动悬架额研究置于首位。当中，法国Citroen汽车企业研发出一款液压—空气悬架设备，其能够让汽车的驾驶舒适度与稳定性得到较大幅度的提升，然而制作工序太过繁琐，最后并未大规模投用。

主动悬架的优势在于：适度缩短上下臂的外沿长度，降低制动力传导到悬臂根端产生的力矩;其次，增大上臂到下臂间的强度，让上下臂横向力消除，降低下臂对桥壳的拉动力;再次，油气簧下端外移，维持很大的倾斜角，力线延长线通过轮胎接地点，让下臂不再承受垂直力，并且降低了悬臂架轴套承担的垂直力，因此对摆臂实施了减重调试，让悬架更为轻盈并牢固。改进后悬架整体质量降低了12%，同种工况下应力降低30个百分点，获得了满意的效果。

2 汽车底盘悬架的结构设计

2.1 主动悬架

在21世纪初叶，单片机、管控学说与运算模式开始出现，主动悬架科技也逐渐普及，常规的控制算法包含最优管控、预描管控、自适应管控、模糊管控与神经网络管控，此悬架体系的实质是于摆动悬架体系上添加一部闭环设备。此部设备通常由传感设备组成的测试系统、闭环回馈管控系统、能源供应系统与执行系统四大版块构成。当中，测试系统会对汽车的状态进行分析，为闭环管控系统提供计算的根据。闭环管控系统的功效是处置讯号参数并把计算成果以管控命令的模式发出，其中心原件为单片设备。能源提供系统是为悬架系统各部分提供能量。执行系统是通过管控系统发出命令，常规的力发生设备包含气缸、液压缸、服务电动设备或电磁铁等。在汽车震动全频段范畴内全自动悬架可以让行车更为安全与舒适，并且不让两者形成冲突;降低车轮动负荷、提升轮胎的性能，改良操控特性，增加轮胎的生命周期;依照需要，调整底盘标高，提升通过特性。

2.2 被动悬架

汽车悬架依照阻尼与强度能够分成被动、半自动和主动悬架三个品种。当中，被动悬架是无能源供应悬架，主动与半自动悬架是有能源提供相加。被动悬架包含减震设备、悬架弹簧、引导元件等，由于其成本低廉、结构合理、隔振功能良好，被动悬架由于弹力部件的强度与减震设备的阻尼均是无法调试的，所以对繁杂的道路的减震功能一般。尽管非线性强度弹簧可以解决该问题，然而弹簧强度与汽车负载的关联性依然存在。

2.3 高度可调悬架结构分析

创设高度可调试的悬架包含可收缩下臂、减振设备总控制元件、上臂与轮胎稳固杆;车架、可收缩下臂、轮胎稳固杆与上臂构成四连杆形状与几条稳固杆能够让驾驶平稳度提升，并且能够选择优化与解读后的行驶线路;可收缩下臂、车架与减振设备构成三角外形从而确定悬架高。

2.4 高度可调悬架结构设计

例如，使用Solidworks软件构建智能独立悬架的集成3D图，并使用Motion Simulation元件来完成运动仿真，以汽车1/4悬架为例，运算此单独悬架抬升科技数据;虚线绘出的图片为悬架升高以前各元件的方位与长度数据，实现绘出的图像是悬架升高以后各元件的方位长度数据。悬架抬高前下臂长度是a，下臂液压设备收拢导致悬架提高，此刻下臂长度是a，假定减振设备集成长度是S，并且在悬架抬高阶段没有数据波动，悬架抬高前减振设备集成与汽车Z轴间的角度为δ'，抬高后与Z轴的角度是δ，那么通过余弦公式能够得到：

3 结束语

综上所述，与当代科技对比，笔者的设计的优越性是—简约的结构创设，在汽车上装设便利，可移动性强;在双纵臂单独悬架位置装设设计出的下臂，能够在不变更以往悬架数据的前提下确保悬架的操纵平稳性;本控制模式能够在事故以前抬高汽车底盘高度，应对交通突发情况;此外，不用另外添加举升设备，使用避震设备就能够然汽车的底盘得以提升。

参考文献：

[1]浙江亚太机电股份有限公司.一种汽车悬架系统及四轮独立转向的分布式驱动底盘平台：CN201920196788.6[P].2019-11-15.

[2]深圳市元征科技股份有限公司.元征X-431PAD V实测：路虎揽胜空气悬架降低的维修方法[J].汽车维修与保养，2019（12）：53.

[3]浙江亚太机电股份有限公司.汽车悬架系统及四轮独立转向的分布式驱动底盘平台：CN201910114274.6[P].2019-04-23.

作者简介：杨豹（1983-），男，安徽蕪湖人，本科，研究方向：汽车底盘悬架结构设计。