汽车底盘技术

1、周口职业技术学院毕叶论文2008级班级论文题目：名字：学生编号：讲师：职称：2011年月日目录概况.2悬架的基本功能.3主动悬挂.7悬浮分类.6麦弗逊悬架.7拖臂悬架.8多连杆悬架.9主动悬挂.10空气悬挂.11结论.12汽车底盘技术的发展早年生产的汽车是人们的交通工具，当时的汽车将生产的能量转化为机械能。20世纪50年代以后，汽车设计主要考虑人机工程学和汽车外观的完美流线。20世纪60年代，随着汽车保有量和速度的提高，频繁的交通事故成为一个严重的社会问题。为了防止将来发生交通事故，除了制定新的交通法规加以限制外，还对制动装置进行了改进，并增加了许多安全装置。20世纪70年代以后，能源危机和环

2、境保护主要是机械控制系统或液压控制系统。20世纪80年代，随着电子技术的发展，汽车上的电子系统可以说是无处不在，电子控制已经成为汽车的主要控制方式。如今，它已经从传统的电器发展到以计算机和传感器为核心的电子技术。计算机和先进传感器等电子元件广泛应用于现代汽车中，极大地改善了汽车性能，提高了经济性、操作便利性、工作可靠性、维护简便性和乘坐舒适性，并更好地控制了排气污染，尤其是在汽车安全和智能运行方面。在汽车底盘方面，随着计算机控制的引入，汽车运行状态下的各种动作。可以进行更精确的控制。例如，当行驶条件允许时，车速被控制在一定范围内，使得车辆以恒定速度行驶，并且驾驶员只需要操作方向盘。总之，电控系

3、统可以增加控制项目，提高精度，增强功能，稳定特性。目前，汽车底盘电子控制技术发展迅速。防抱死制动系统和气囊的使用大大提高了制动安全性和碰撞后的安全性。因此，防抱死制动系统和气囊不仅用于一些汽车，也用于许多卡车。防抱死制动系统和气囊已经逐渐成为现代汽车的标准装备。近年来，汽车防滑转动电子控制系统也在一些汽车上得到应用。自动驾驶仪的应用提高了汽车在这些条件下的起步、加速和通过湿滑路面的能力以及运行稳定性。电控自动变速器与早期纯液压控制的自动变速器相比是一大进步，其控制精度和控制范围是纯液压控制的自动变速器所不能达到的。电控自动变速器通过及时、准确的自动换档控制提高了汽车的操控性、舒适性和安全性，同

4、时也使汽车的油耗可能低于使用普通变速器的汽车。电控悬架可以根据不同的路面和车速自动控制悬架的刚度和阻尼以及车身的高度，从而进一步提高车辆的乘坐舒适性和运行稳定性。此外，电子控制装置如动力转向电子控制系统和汽车行驶速度控制系统的使用进一步提高了汽车的可操作性、安全性和舒适性。现代汽车正从传统的机械结构向高科技电子化和智能化发展。电子设备在汽车中的比重大大增加，大大提高了汽车的舒适性、安全性和驾驶行为。随着能源、排放、安全等法律法规的不断加强和完善，以及人们对舒适、豪华和方便的不断追求，对汽车性能提出了越来越高的要求，电子技术的发展使得汽车性能的进一步提高成为现实。随着汽车的发展，机械系统的发展空

5、间已经非常有限。只有引入电子技术，才能进一步提高汽车的性能、安全性、舒适性和环保性。随着电子信息技术的发展，几乎所有先进的电子信息技术和设备都可以应用到汽车上。业内专家预测，在21世纪，汽车的概念将发生质的变化。目前，汽车是带有一些电子控制的机械装置，但在未来，汽车将转变为带有一些辅助机械的电子装置，汽车的主要部分将转移到消费电子产品上。汽车底盘控制电子系统将越来越广泛地应用在汽车上，这对汽车的使用和维护提出了更高的要求。因此，为了修理这些装有电子设备的汽车，不仅要有相应的机械知识，还要有电子技术和电子设备的知识以及排除故障的基本技能。悬架的基本功能汽车悬架装置是连接车身和车轮的所有零部件的总

6、称，主要由弹簧(如板簧、螺旋弹簧、扭杆等)组成。)、减震器和导向机构。当汽车行驶在不同的道路上，车轮受到随机激励时，悬架装置实现了车身与车轮之间的弹性支撑，有效地抑制和减小了车身和车轮的动载荷和振动，从而保证了汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性，达到了提高平均行驶速度的目的。图5.1.1显示了由螺旋弹簧和液压缸减震器组成的普通悬架。这种悬架在结构确定后，其减震器的弹簧刚度K和阻尼系数C在汽车行驶过程中不能人为控制和改变，即具有固定的悬架刚度和阻尼系数，因此也称为被动悬架。这种悬架产生的弹力和阻尼力取决于道路和车速。虽然它不能适应各种路况，但由于加工简单、成本低廉，它仍是汽车上的领先设备产品。平顺性和

7、操纵稳定性是衡量悬架性能的主要指标，但这两个方面是相互排斥的性能要求。乘坐舒适性通常通过车身或车身某一部分(如汽车地板、驾驶员座椅等)的加速度响应来评估。)，并且操纵稳定性可以通过车轮的动态负载来测量。图5.1.2显示了当弹簧刚度和减振器阻尼不同时，车身加速度和轮胎载荷变化之间的关系。例如，如果弹簧的刚度降低，车体的加速度会减小，从而提高乘坐舒适性，但同时车体的位移会增加，车体重心的变化会引起轮胎载荷变化的增加，这将对操纵稳定性产生不良影响；另一方面，增加弹簧刚度会提高操纵稳定性，但硬弹簧会使汽车对路面不平度敏感。降低平滑度。因此，理想的悬架应该在不同的使用条件下具有不同的弹簧刚度和阻尼，以满

8、足平顺性和操纵稳定性的要求。被动悬架具有固定的悬架刚度和阻尼系数，因此结构设计只能满足乘坐舒适性和操纵稳定性之间的矛盾折衷，不能达到悬架控制的理想目标。如图5.1.2所示，由于行驶速度高、路况复杂，有必要确保良好的操纵稳定性，因此要以牺牲一定的乘坐舒适性为代价；一般来说，豪华车的驾驶环境是好的。为了确保良好的乘坐舒适性，牺牲了一定的操纵稳定性。为了使被动悬架适应不同的路况，悬架的刚度和减振器的阻尼通常被设计成具有一定程度的非线性，如变螺距螺旋弹簧和三级阻力控制的液压减振器。图为汽车被动悬架中常用的双缸液压减振器，它以液压油为工作介质。当液体流过节流阀时，产生与车身和车轮振动速度相反方向的节流阻

9、力，从而阻尼车身和车轮的振动。减震器工作时，工作缸与活塞相对较远的过程(对应车轮弹跳到地面)称为恢复行程，而工作缸与活塞相对较近的过程(对应车轮弹跳到车身)称为压缩行程。汽车行驶时，减振器处于“压缩-恢复”两个冲程的连续交替过程中，工作流体流经工作缸内的活塞阀和工作缸与储油室之间的底阀系统，两个阀系统之间的相互配合构成了始终与振动方向相反的减振阻力。减振器产生的阻尼力与其工作速度(定义为活塞与工作缸之间的相对速度)之间的关系称为减振器的速度特性。如图5.1.4所示。速度特性是评价减振器性能和悬架匹配设计的基础。在图中，Fe和Ve代表恢复阻力和恢复速度，而Fc和Vc代表压缩阻力和压缩速度。当速度

10、相同时，通常fc=(0.25 0.50) Fe。图中速度特性曲线可分为三个阶段，即恒定节流阶段，其中阻尼系数为ce和Cc，Fe=Cev，Fe=Cev之后，阀门被弹性元件节流，弹性元件也具有近似的线性阻尼系数(可以用Ce和Cc表示)。第三，弹性元件达到最大变形，控制阀达到最大开度。此时，在较大的恒定通孔节流的基础上，形成了较高的工作阻力，近似的线性阻尼系数可用ce和Cc表示。这样，整个非线性速度特性可以看作是分段线性的。由于减振器提供的阻尼力在不同阶段不同，这三个速度阶段阻尼力的变化关系也称为被动悬架的“三级阻力控制”。阻力和速度之间的关系直接影响乘坐舒适性和操纵稳定性电控汽车悬架的基本目的是通

11、过控制和调节悬架的刚度和减振器的阻尼来突破被动悬架的限制。使汽车的悬架特性适应道路条件，保证平顺性和操纵稳定性这两个相互排斥的性能要求得以满足。目前，电控悬架主要包括主动悬架和半主动悬架。半主动悬架已经达到商业化水平，而主动悬架还处于理论研究和样机开发阶段。主动悬挂由于被动悬架设计的出发点是在满足车辆平顺性和操纵稳定性之间进行折衷，对于不同的使用要求，只能在满足主要性能要求的基础上牺牲次要性能，不能适应大范围的性能要求和路况。虽然被动悬架在设计上通过不断改进被动元件实现了低成本、高可靠性的目标，但它并不能完全解决乘坐舒适性和操纵稳定性之间的矛盾。因此，自20世纪60年代以来，主动悬架的概念就出

12、现了，随着现代控制理论和电子技术的发展及其在汽车上的广泛应用，主动悬架为从根本上解决平顺性和操纵稳定性之间的矛盾提供了一条新途径。主动悬架的组成如图所示，电动液压执行机构用于替代被动悬架的弹簧和减震器。主动悬架既没有固定的刚度，也没有固定的阻尼系数，可以随着路况的变化和驾驶需求的不同而自动改变弹簧刚度和阻尼系数。悬架控制的最终目标是独立控制每个车轮。主动中止一般包括两个部分：决策和执行。决策部分由电子控制单元和传感器组成的闭环控制系统组成。通过监测路况、汽车运行状态和驾驶员需求，按照设定的控制规则及时向执行器发送控制命令；执行部分包含安装在每个车轮上的电动液压执行器悬挂结构介绍简而言之，汽车悬

13、架包括三个部分：弹性元件、减震器和导向装置，它们分别起到缓冲、阻尼和传力的作用。就汽车而言，弹性元件主要指的是螺旋弹簧，它只承受垂直载荷，缓解和抑制不平整路面对车身的冲击，具有占用空间小、质量小、不需要润滑的优点，但由于没有摩擦，没有减振效果。减振器也称液压减振器，其功能是加速和衰减车身振动，也是悬架系统中最精密、最复杂的机械部件。导向装置是指叉形的钢架、转向节和车架上下摆臂等其他部件，用于传递纵向力、横向力和力矩，保证车轮相对于车架有一定的相对运动规律。悬浮分类(1)非独立悬架：非独立悬架的车轮安装在一个整体车轴的两端，当一个车轮运行和跳动时，会影响另一个车轮作出相应的跳动，引起全身振动或倾

14、斜。一般来说，采用这种悬架系统的汽车稳定性和舒适性较差，但由于其结构简单、承载能力大，这种悬架主要用于卡车、普通客车和其他一些特种车辆。(2)独立悬挂：独立悬挂的车轴分为两段，每个车轮独立安装在带卷簧的车架下，这样当一个车轮跳动时，另一个车轮不受影响，车身的振动大大降低，汽车的舒适性大大提高，尤其是在高速公路上行驶时，还可以提高汽车的行驶稳定性。然而，这种悬架结构复杂，承载能力小，这也使汽车的驱动系统和转向系统变得复杂。目前，大多数汽车的前后悬架都采用独立悬架的形式，这已经成为一种发展趋势。独立悬架结构分为烛式、麦弗逊式、连杆式等，其中烛式和麦弗逊式形状相似。两者都将螺旋弹簧和减震器结合在一起

15、，但它们的结构不同。烛式采用车轮沿主销轴方向移动的悬挂形式，以烛形命名。其特点是主销位置和前轮定位角度不随车轮上下跳动而变化，有利于汽车的控制和稳定。麦弗逊型是一种由扭曲支柱和下横臂组成的悬挂形式。减震器也可用作转向主销，转向节可绕其旋转。其特点是主销位置和前轮定位角度随车轮上下跳动而变化，这与蜡烛悬挂正好相反。该悬架具有结构简单、布局紧凑、前轮定位变化小、行驶稳定性好的优点。因此，麦弗逊悬架是目前应用最广泛的汽车独立悬架。弹性元件有不同的优点和缺点(1)钢板弹簧：由几块长度和曲率不等的钢板组成。安装后，两端自然向上弯曲。板簧除了缓冲之外，还具有一定的阻尼作用，纵向布置时还具有导向和传力的功能

16、。非独立悬架大多采用板簧作为弹性元件，可以省去导向装置和减震器，结构简单。(2)螺旋弹簧：它只有缓冲功能，主要用于汽车的独立悬挂装置。因为没有减振和传力功能，所以必须提供特殊的减震器和导向装置。(3)油气弹簧：以气体为弹性介质，以液体为传力介质，不仅具有良好的缓冲能力，还具有减振功能，还能调节车架的高度，适用于重型车辆和公共汽车。(4)扭杆弹簧：由弹簧杆制成的扭杆一端固定在车架上，另一端通过摆臂与车轮连接，利用车轮跳动时扭杆的扭转变形起到缓冲作用，适用于独立悬架。筒式减震器更受欢迎减震器的上端与车身或车架连接，下端与车轴连接。当汽车在不平的路面上行驶时，车身会振动。减震器可以快速衰减车身的振动，并利用其自身的油流阻力来消耗振动能量。大多数现代汽车使用筒式减震器。当车架和车桥相对运动时，减振器内的油液与孔壁之间的摩