李澤楠 劉晉宇

摘要：汽車懸架在專用車/乘用車有著非常廣泛的市場前景。就目前而言，汽車懸架的研制及其產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)受到社會各界的廣泛關(guān)注。磁流變液的成功研發(fā)，實現(xiàn)了減振器液體粘度的瞬間可調(diào)，磁流變液已成為實現(xiàn)阻尼可調(diào)減振器的良好液體。目前已經(jīng)進入了商品化這一階段，但是在實際的應(yīng)用過程中還是存在很多的問題，比如說耐久性、溫升以及穩(wěn)定性等這些問題還需要對其進行更多的研究。本文對懸架系統(tǒng)進行了介紹，闡述了現(xiàn)代汽車主流懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點及應(yīng)用，并進行了分析和比較。

關(guān)鍵詞：汽車；懸架系統(tǒng)；操控性

1 汽車懸架系統(tǒng)

作為底盤的“骨骼”結(jié)構(gòu)，懸架系統(tǒng)的主要作用如下。

懸架系統(tǒng)是連接車架（或承載式車身）、車輪、車橋之間所有傳力設(shè)備的統(tǒng)稱[1]，懸架主要由減震器，彈性元件和導(dǎo)向機構(gòu)三部分組成，此外部分轎車的懸架系統(tǒng)還增設(shè)有緩沖塊和橫向穩(wěn)定器。懸架系統(tǒng)的用途主要是將路面作用于車輪的垂直反力（支撐力）、縱向反力（制動力與驅(qū)動力）和側(cè)向反力和因這些力相互作用所產(chǎn)生的力矩傳達至車架（承載式車身）上，并緩解不平整路面所引發(fā)的沖擊載荷，減弱因此產(chǎn)生的承載系統(tǒng)振動，進而確保行車的操縱穩(wěn)定性、平順性和舒適性，提高了汽車行駛的平均速度。

懸架系統(tǒng)按導(dǎo)向機構(gòu)形式不同分為獨立懸架和非獨立懸架。獨立懸掛的車軸分成兩段，車橋選用斷開式車橋，每側(cè)車輪都用彈性懸架單獨與車架（或車身）相連，每一側(cè)的車輪都可以獨自作用，相互之間不產(chǎn)生影響。非獨立懸架與整體式車橋相連，車輪裝于軸兩端，車輪與車橋依靠連接彈性懸架與車架（或車身）連接。當(dāng)其中一側(cè)車輪因路況不平整發(fā)生跳動時，就會引起一側(cè)車輪在汽車橫向平面內(nèi)發(fā)生擺動[2]。

2 典型懸架系統(tǒng)

2.1 麥弗遜式獨立懸架

麥弗遜（McPhersonType）又稱為支柱式懸架系統(tǒng)，此種懸掛常見于前懸掛，是目前汽車市場上采用最多的懸掛之一。麥弗遜懸架包括減振器、彈簧、穩(wěn)定桿、三角臂及副車架等其結(jié)構(gòu)，主要是用螺旋彈簧套在減震器上組成，減震器能防止螺旋彈簧受力時出現(xiàn)前、后、左、右偏移的現(xiàn)象，限制彈簧則只能上下方向的振動，同時可以依靠調(diào)整減震器的行程長短與松緊，來設(shè)定調(diào)整懸掛的軟硬及性能。麥弗遜式懸掛系統(tǒng)的車輪是采用沿主銷滑動方法的懸掛系統(tǒng)。

此類懸掛優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單緊湊輕量化，制造成本低，占用空間小，能自動調(diào)節(jié)車輪外傾角，在車輛過彎時可以更好的適應(yīng)路面，讓輪胎的對地面作用面積最大化，以達到最好的操縱穩(wěn)定性，增加兩前輪內(nèi)側(cè)的空間，便于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與發(fā)動機的安裝。但因其構(gòu)造為直筒式，欠缺對來自于左右方的沖擊的反作用力，懸掛剛度弱，主要表現(xiàn)就是當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時側(cè)傾側(cè)身傾斜角度過大，而且在車輛緊急剎車時剎車點頭明顯。

2.2 拖拽臂式懸架

拖拽臂式非獨立懸架系統(tǒng)是當(dāng)下國內(nèi)在麥弗遜式懸架之后被廣泛運用的另一種懸掛系統(tǒng)，此種懸架是專為后輪而設(shè)計的，它的組成較為簡單，用可上下擺動的拖臂來對車身和車輪進行硬性連接，用螺旋彈簧和液壓減震器組成減震部件，從而起到支撐和車身減震的作用，而方形或圓柱形扭轉(zhuǎn)橫梁連接至左右車輪。某些汽車廠家還稱其為：縱臂扭轉(zhuǎn)梁非獨立懸掛、H型縱向擺臂懸掛等等都屬于拖曳臂式懸掛，只是對其調(diào)教有所不同[3]。

這種懸架結(jié)構(gòu)特點：左右縱向搖臂被一跟粗大的扭轉(zhuǎn)梁焊接在一起，被焊接成H型的懸架整體安裝在車身上，搖臂與車身只有兩個連接點，所以裝配起來也很簡單。

這種懸架的最大的特點是兩側(cè)車輪空間大，車輪的外傾角不發(fā)生變化，輪胎磨損率低，避震器不出現(xiàn)彎曲，摩擦小，結(jié)構(gòu)組成成本低簡便。不足之處是操控性和舒適性均有限，承載性能差，抗側(cè)傾能力較弱，剎車時除了車頭較重會出現(xiàn)下沉外，同時拖曳臂懸掛的后輪也會往下沉平衡車身，無法提供精準的幾何控制。

2.3 雙橫臂式懸架（雙叉臂式懸掛）

雙橫臂懸架又稱為雙叉（雙A）臂式懸掛，它大多選用兩個上下不等長的叉臂，橫向作用力用兩個叉臂同時吸收，支柱只起到承載汽車車身重量的作用，所以橫向剛度大。雙叉臂式懸掛的上下兩個A字形叉臂能精確地定位前輪的所有參數(shù)，當(dāng)前輪轉(zhuǎn)彎時，上下兩個叉臂能同時吸收輪胎所受的橫向力，加上兩叉臂的橫向剛度較大，所以轉(zhuǎn)彎的側(cè)傾較小。雙叉臂式懸掛大多選用上下不等長叉臂（上短下長），讓車輪在上下運動時可以自行改變外傾角同時減小輪距變化達到減小輪胎磨損的目的，并且能自動適應(yīng)路面，使得輪胎接地面積增大，貼地性好。

雙橫臂懸架具有抗側(cè)傾強，橫向剛度大，輪胎與路面的貼合性好、可調(diào)區(qū)間大、抓地優(yōu)越特點。所以純正血統(tǒng)的跑車的前懸掛大多采用雙叉臂式懸掛。但是受結(jié)構(gòu)限制反應(yīng)速度緩慢，橫向安裝空間增大，所以雙叉臂一般都用在體形寬大的轎車或越野車上。

3汽車半主動懸架系統(tǒng)的發(fā)展趨向

3.1集成化

集成化是車輛懸架系統(tǒng)值得研究的一個方向。將對側(cè)傾、垂直、俯仰等三維方向的控制系統(tǒng)實現(xiàn)集成化。另外就是充分結(jié)合主動控制、被動控制、半主動控制，使得它們的優(yōu)點能夠?qū)崿F(xiàn)互補，根據(jù)頻段不同應(yīng)用對應(yīng)的控制方法。想要做更高層次的改造就是集成化ABSCS和先進的懸架系統(tǒng)。對振動控制的發(fā)展，也進一步促進了器件和材料的迅速進展。而另一方面，新器件和新材料的發(fā)展反過來促進了振動控制的更廣泛應(yīng)用。將傳感器、阻尼材料以及作動器做成統(tǒng)一的智能結(jié)構(gòu)，這樣有機結(jié)合了振動控制系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)，這也是未來懸架系統(tǒng)智能化未來新的研究方向。

3.2磁流變液阻尼器

可控制阻尼器的研究是半主動懸架系統(tǒng)研究中最為核心的?，F(xiàn)階段改變阻尼器系數(shù)的手段有兩種，其一就是改變節(jié)流口大小，其二就是改變液體的粘度。對第一種方法的研究已經(jīng)較為廣泛，各種各樣的專利和結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)。因為調(diào)節(jié)節(jié)流口是一種機械運動，其響應(yīng)可靠性較低，并且具有一定的滯后性，另外可以調(diào)節(jié)的范圍還很小等很多無法解決的問題。而第二種調(diào)節(jié)方法是利用磁場或者電場來改變阻尼，這種方式不僅簡單，響應(yīng)滯后性比較小，同時可靠性先對較高、可以調(diào)節(jié)的范圍也很大，調(diào)節(jié)所需要消耗的功率較小等諸多優(yōu)點，目前越來越受到人們的關(guān)注。但是，在懸架系統(tǒng)中應(yīng)用該系統(tǒng)尚有很多問題需要解決。

隨著各種功能材料的不斷出現(xiàn)，比如形狀記憶合金、磁（電）伸縮材料、磁流變液、電流變液等，已經(jīng)有人在研究如何將這些功能材料應(yīng)用到半主動控制裝置當(dāng)中去。已經(jīng)有研究表明，使用磁、電流變體可以使得半主動懸架的阻尼特性得到一定的改變。美國Lord公司已經(jīng)成功研究出用在結(jié)構(gòu)抗震以及車輛座椅中的磁流變阻尼器。Spencer等人在試驗結(jié)果的基礎(chǔ)之上構(gòu)建了磁流變液阻尼器有關(guān)的Bouce-Wen滯回模型。總而言之，近年來，工業(yè)界以及很多不同學(xué)科領(lǐng)域的研究者已經(jīng)充分意識到磁流變液的理論價值和應(yīng)用前景。

4結(jié)語

舒適性是轎車最重要的使用性能之一。舒適性與車身的固有振動特性有關(guān)，而車身的固有振動特性又與懸架的特性相關(guān)。所以，汽車懸架是保證乘坐舒適性的重要部件。同時，汽車懸架做為車架（或車身）與車軸（或車輪）之間作連接的傳力機件，又是保證汽車行駛安全的重要部件。因此，汽車懸架往往列為重要部件編入轎車的技術(shù)規(guī)格表，作為衡量轎車質(zhì)量的指標之一。

參考文獻

[1]苗慶貴.汽車底盤構(gòu)造與維修[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]孫培峰.汽車底盤構(gòu)造與檢修[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2007.

[3]秦民，萬剛.轎車懸架技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].汽車研究與開發(fā)，2004（7）：27-29，45.

[4]高國生，楊紹普，郭京波.汽車懸架控制系統(tǒng)研究動態(tài)與展望[J].機械強度，2003，25（3）：279-284.

（作者單位：華晨汽車工程研究院）