汽車懸架發(fā)展史

關(guān)于汽車懸架發(fā)展史第1頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月懸架定義懸架系統(tǒng)是指車身、車架和車輪之間的一個連接結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，而這個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)包含了避震器、懸架彈簧、防傾桿、懸吊副梁、下控臂、縱向桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、橡皮襯套和連桿等部件。當汽車行駛在路面上時因地面的變化而受到震動及沖擊，這些沖擊的力量其中一部份會由輪胎吸收，但絕大部分是依靠輪胎與車身間的懸架裝置來吸收的。第2頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車懸架的組成示意圖彈性元件縱向推力桿阻尼元件橫向穩(wěn)定桿橫向推力桿第3頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月

在馬車出現(xiàn)的時候，為了乘坐更舒適，人類就開始對馬車的懸架——葉片彈簧進行孜孜不倦的探索。在1776年，馬車用的葉片彈簧取得了專利，直到20世紀30年代，葉片彈簧才逐漸被螺旋彈簧代替。汽車誕生后，相繼相繼出現(xiàn)了扭桿彈簧、氣體彈簧、橡膠彈簧、鋼板彈簧等彈性件，１９３４年世界上出現(xiàn)了第一個由螺旋彈簧組成的被動懸架。被動懸架的參數(shù)根據(jù)經(jīng)驗或優(yōu)化設(shè)計的方法確定，在行駛過程中保持不變，但它很難適應(yīng)各種復(fù)雜路況，減振的效果較差。被動懸架主要應(yīng)用于中低檔轎車上，現(xiàn)代轎車的前懸架一般采用帶有橫向穩(wěn)定桿的麥弗遜式懸架，比如桑塔納、夏利、賽歐等車，后懸架主要有復(fù)合式縱擺臂懸架和多連桿懸架等。半主動懸架的研究工作始于1973年由D.C.Karnopp首先提出，現(xiàn)在仍具有很好的發(fā)展前景。第4頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月按汽車懸架的結(jié)構(gòu)特點分為：

非獨立懸架：兩側(cè)車輪由整體式車橋剛性的連接在一起，只能共同運動的懸架。廣泛應(yīng)用于貨車、客車和轎車后懸架。獨立懸架：兩側(cè)車輪由斷開式車橋連接，車輪單獨通過懸架于車架連接，可以單獨跳動。廣泛應(yīng)用于轎車前懸架。第5頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第6頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月獨立懸架麥弗遜滑柱式獨立懸架，燭式獨立懸架，橫臂式獨立懸架（單橫臂式獨立懸架，雙橫臂式懸架），多連桿式懸架，縱臂式獨立懸架（單縱臂式獨立懸架，雙縱臂式獨立懸架）第7頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月單橫臂式獨立懸架橫臂的內(nèi)端與車身鉸接，外端與車輪相接，彈性元件裝在橫臂與車身之間。當彈性元件變形時，橫臂以鉸接點為中心帶動車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動第8頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月雙橫臂式獨立懸架第9頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月雙橫臂式懸架特點

這種類型的獨立懸架廣泛用于小型卡車的前懸架及客車的前后懸架上。從對駕乘舒適性要求高的高級豪華轎車到需要硬懸架的運動車和賽車，都能看到這種懸架。車身和車橋由兩個懸架臂連接，一個懸架臂稱為上控制臂

(或稱為上連接臂)，另一個懸架臂稱為下控制臂(或稱為下連接臂)。第10頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月麥弗遜式懸架第11頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)構(gòu)：

減振器上端連車身，下端連轉(zhuǎn)向節(jié)

球鉸連橫擺臂

特點：

受力好

車輪上下運動時主銷定位角和輪距變化

第12頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月隨著道路交通的不斷發(fā)展，汽車車速的提高，被動懸架的缺陷逐漸成為提高汽車性能的瓶頸。１９５４年，美國通用汽車公司在懸架設(shè)計中率先提出了主動懸架的概念。它在被動懸架的基礎(chǔ)上，增加可調(diào)節(jié)剛度和阻尼的控制裝置，控制裝置通常由測量系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等組成，可以使汽車的懸架在任何路面上保持最佳的運行狀態(tài)。２０世紀８０年代，世界各大著名的汽車公司和生產(chǎn)廠家競相研制開發(fā)這種懸架，豐田、洛特斯、沃爾沃、奔馳等在汽車上進行了較為成功的試驗。裝備主動懸架的汽車，行駛中車身非常平穩(wěn)，輪胎的噪音小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能耗高、成本昂貴、可靠性存在問題。第13頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月空氣懸架誕生于十九世紀中期，早期用于機械設(shè)備隔振。1947年，美國首先在普耳曼汽車上使用空氣懸架，意大利、英國、法國及日本等國家相繼對汽車空氣懸架作了應(yīng)用研究。經(jīng)歷了一個世紀的發(fā)展，到二十世紀五十年代才被應(yīng)用在載重車、大客車、小轎車及鐵道汽車上。目前國外高級大客車幾乎全部使用空氣懸架，重型載貨車使用空氣懸架的比例已達80%以上，空氣懸架在輕型汽車上的應(yīng)用量也在迅速上升。部分轎車也逐漸安裝使用空氣懸架，如美國的林肯等。在一些特種車輛(如對防震要求較高的儀表車、救護車、特種軍用車及要求高度調(diào)節(jié)的集裝箱運輸車等)上，空氣懸架的使用幾乎為唯一選擇。第14頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第15頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月國外汽車空氣懸架發(fā)展經(jīng)歷了“鋼板彈簧→氣囊復(fù)合式懸架→被動全空氣懸架→主動全空氣懸架(即ECAS電控空氣懸架系統(tǒng))”的變化型式。主動全空氣懸架應(yīng)用了電子控制系統(tǒng)，使傳統(tǒng)的空氣懸架系統(tǒng)的性能得到很大改善，汽車在各種路面、各種工況條件下能實現(xiàn)主動調(diào)節(jié)、主動控制，并增加了許多輔助功能(如故障診斷功能等)。目前ECAS系統(tǒng)在歐洲一些國家的大客車上已經(jīng)大量應(yīng)用，隨著人們生活水平的提高，對汽車舒適性的要求越來越高，可以預(yù)見，ECAS這一先進的空氣懸架系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用將越來越普及。第16頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)展趨勢：被動懸架智能可控懸架在多變環(huán)境或性能要求高且影響因素復(fù)雜的情況下，被動懸架難以滿足期望的性能要求；而智能懸架能夠?qū)π旭偮访?、汽車的工況和載荷等狀況進行監(jiān)測，進而控制懸架本身特性及工作狀態(tài)，使汽車的整體行駛性能達到最佳。智能懸架中主動、半主動懸架在近年來得到了迅速發(fā)展，較好地解決了安全性和舒適性這一對卜矛盾，將其緩和至相對較低。第17頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月主動與半主動懸架對比主動懸架是一個動力驅(qū)動系統(tǒng)，包括測量系統(tǒng)、反饋控制中心、能量源和執(zhí)行器四個部分。其原理是測量系統(tǒng)通過傳感器獲得車輛振動信息，傳遞給控制中心進行處理，進而由控制中心發(fā)出指令給能量源產(chǎn)生控制力，再由執(zhí)行器進行控制，衰減懸架的振動。由于主動懸架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，需要很大的能量消耗，它的發(fā)展受到了一定的制約，只在少數(shù)高級轎車中有所應(yīng)用。與之相比，半主動懸架具有結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、基本不需要消耗能量等優(yōu)點，而對振動的控制效果在一定程度上卻可以接近主動懸架，遠遠優(yōu)于被動懸架，因而越來越受到業(yè)界的重視，得到了飛速發(fā)展。第18頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月由于種種原因，我國的汽車在半主動和主動懸架的研究方面起步晚，與國外的差距大，絕大部分采用被動懸架。在西方發(fā)達國家，半主動懸架在８０年代后期趨于成熟，福特公司和日產(chǎn)公司首先在轎車上應(yīng)用，取得了較好的效果。主動懸架由于控制復(fù)雜，到上世紀９０年代，仍僅應(yīng)用于排氣量大的豪華汽車。第19頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月

汽車行駛的平順性和操縱穩(wěn)定性的要求，使具有安全、智能和清潔的綠色智能懸架將是今后汽車懸架發(fā)展的趨勢，懸架技術(shù)的每次跨越，都和相關(guān)學(xué)科的