楊豹 王奎 曾智欽

摘 要：筆者融合被動懸架與主動懸架的優(yōu)勢創(chuàng)設(shè)了一類多功能獨立懸架與控制系統(tǒng)，當(dāng)中以裝配縱臂獨立懸架的某小型車為實例進(jìn)行論述，運算底盤抬升功能。當(dāng)中，控制系統(tǒng)包含安全碰撞、主動巡航與人工錄入，控制模塊完成多類車載傳感設(shè)備采集訊號的額精算并發(fā)出命令控制汽車底盤抬升或降低高度;讓汽車在交通條件欠佳的路面上能夠平穩(wěn)通過，在平順公路上操作更為平穩(wěn)。

關(guān)鍵詞：汽車底盤;懸掛系統(tǒng);結(jié)構(gòu)設(shè)計;優(yōu)化

1 主動懸架發(fā)展態(tài)勢

1954年美國GM企業(yè)的Erspiel Labrosse率先給出主動懸架的定義。1965年，W.O.Obson與L.R.Allen有完成了相同的研究。隨后，T.H.Rochwell等進(jìn)行了服務(wù)器主動元件的學(xué)術(shù)研究。初期的研究數(shù)學(xué)模型忽視了非簧載質(zhì)量與輪胎性能的單自由度系統(tǒng)。1976年，Thompson率先把全狀態(tài)回饋最優(yōu)管控學(xué)說使用在主動懸架的研發(fā)方面。1984年，Thompson有使用局部狀態(tài)回饋最優(yōu)控制學(xué)說建立了最優(yōu)反饋陣。

使用特性數(shù)據(jù)Pi來顯示主動、半主動與被動懸架的特性，其間的比率是1：1.5：4.5（當(dāng)中Pi越小效果越好）。對既定的加權(quán)運算虛擬激勵成果表明：車座的加速率的方根數(shù)據(jù)假如使用半主動懸架會降低到57%，假如使用主動懸架要降低87%;汽車的垂直加速率使用半主動懸架會降低56%，使用主動懸架要降低78%;橫向震動加速率使用半主動懸架要降低52%，使用主動懸架要降低68%;縱向震動加速率使用半主動懸架要降低30%，使用主動懸架要降低60%。因為主動懸架在學(xué)術(shù)與實踐中的優(yōu)異特性，全球的汽車企業(yè)把主動懸架額研究置于首位。當(dāng)中，法國Citroen汽車企業(yè)研發(fā)出一款液壓—空氣懸架設(shè)備，其能夠讓汽車的駕駛舒適度與穩(wěn)定性得到較大幅度的提升，然而制作工序太過繁瑣，最后并未大規(guī)模投用。

主動懸架的優(yōu)勢在于：適度縮短上下臂的外沿長度，降低制動力傳導(dǎo)到懸臂根端產(chǎn)生的力矩;其次，增大上臂到下臂間的強度，讓上下臂橫向力消除，降低下臂對橋殼的拉動力;再次，油氣簧下端外移，維持很大的傾斜角，力線延長線通過輪胎接地點，讓下臂不再承受垂直力，并且降低了懸臂架軸套承擔(dān)的垂直力，因此對擺臂實施了減重調(diào)試，讓懸架更為輕盈并牢固。改進(jìn)后懸架整體質(zhì)量降低了12%，同種工況下應(yīng)力降低30個百分點，獲得了滿意的效果。

2 汽車底盤懸架的結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 主動懸架

在21世紀(jì)初葉，單片機、管控學(xué)說與運算模式開始出現(xiàn)，主動懸架科技也逐漸普及，常規(guī)的控制算法包含最優(yōu)管控、預(yù)描管控、自適應(yīng)管控、模糊管控與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)管控，此懸架體系的實質(zhì)是于擺動懸架體系上添加一部閉環(huán)設(shè)備。此部設(shè)備通常由傳感設(shè)備組成的測試系統(tǒng)、閉環(huán)回饋管控系統(tǒng)、能源供應(yīng)系統(tǒng)與執(zhí)行系統(tǒng)四大版塊構(gòu)成。當(dāng)中，測試系統(tǒng)會對汽車的狀態(tài)進(jìn)行分析，為閉環(huán)管控系統(tǒng)提供計算的根據(jù)。閉環(huán)管控系統(tǒng)的功效是處置訊號參數(shù)并把計算成果以管控命令的模式發(fā)出，其中心原件為單片設(shè)備。能源提供系統(tǒng)是為懸架系統(tǒng)各部分提供能量。執(zhí)行系統(tǒng)是通過管控系統(tǒng)發(fā)出命令，常規(guī)的力發(fā)生設(shè)備包含氣缸、液壓缸、服務(wù)電動設(shè)備或電磁鐵等。在汽車震動全頻段范疇內(nèi)全自動懸架可以讓行車更為安全與舒適，并且不讓兩者形成沖突;降低車輪動負(fù)荷、提升輪胎的性能，改良操控特性，增加輪胎的生命周期;依照需要，調(diào)整底盤標(biāo)高，提升通過特性。

2.2 被動懸架

汽車懸架依照阻尼與強度能夠分成被動、半自動和主動懸架三個品種。當(dāng)中，被動懸架是無能源供應(yīng)懸架，主動與半自動懸架是有能源提供相加。被動懸架包含減震設(shè)備、懸架彈簧、引導(dǎo)元件等，由于其成本低廉、結(jié)構(gòu)合理、隔振功能良好，被動懸架由于彈力部件的強度與減震設(shè)備的阻尼均是無法調(diào)試的，所以對繁雜的道路的減震功能一般。盡管非線性強度彈簧可以解決該問題，然而彈簧強度與汽車負(fù)載的關(guān)聯(lián)性依然存在。

2.3 高度可調(diào)懸架結(jié)構(gòu)分析

創(chuàng)設(shè)高度可調(diào)試的懸架包含可收縮下臂、減振設(shè)備總控制元件、上臂與輪胎穩(wěn)固桿;車架、可收縮下臂、輪胎穩(wěn)固桿與上臂構(gòu)成四連桿形狀與幾條穩(wěn)固桿能夠讓駕駛平穩(wěn)度提升，并且能夠選擇優(yōu)化與解讀后的行駛線路;可收縮下臂、車架與減振設(shè)備構(gòu)成三角外形從而確定懸架高。

2.4 高度可調(diào)懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計

例如，使用Solidworks軟件構(gòu)建智能獨立懸架的集成3D圖，并使用Motion Simulation元件來完成運動仿真，以汽車1/4懸架為例，運算此單獨懸架抬升科技數(shù)據(jù);虛線繪出的圖片為懸架升高以前各元件的方位與長度數(shù)據(jù)，實現(xiàn)繪出的圖像是懸架升高以后各元件的方位長度數(shù)據(jù)。懸架抬高前下臂長度是a，下臂液壓設(shè)備收攏導(dǎo)致懸架提高，此刻下臂長度是a，假定減振設(shè)備集成長度是S，并且在懸架抬高階段沒有數(shù)據(jù)波動，懸架抬高前減振設(shè)備集成與汽車Z軸間的角度為δ'，抬高后與Z軸的角度是δ，那么通過余弦公式能夠得到：

3 結(jié)束語

綜上所述，與當(dāng)代科技對比，筆者的設(shè)計的優(yōu)越性是—簡約的結(jié)構(gòu)創(chuàng)設(shè)，在汽車上裝設(shè)便利，可移動性強;在雙縱臂單獨懸架位置裝設(shè)設(shè)計出的下臂，能夠在不變更以往懸架數(shù)據(jù)的前提下確保懸架的操縱平穩(wěn)性;本控制模式能夠在事故以前抬高汽車底盤高度，應(yīng)對交通突發(fā)情況;此外，不用另外添加舉升設(shè)備，使用避震設(shè)備就能夠然汽車的底盤得以提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]浙江亞太機電股份有限公司.一種汽車懸架系統(tǒng)及四輪獨立轉(zhuǎn)向的分布式驅(qū)動底盤平臺：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實測：路虎攬勝空氣懸架降低的維修方法[J].汽車維修與保養(yǎng)，2019（12）：53.

[3]浙江亞太機電股份有限公司.汽車懸架系統(tǒng)及四輪獨立轉(zhuǎn)向的分布式驅(qū)動底盤平臺：CN201910114274.6[P].2019-04-23.

作者簡介：楊豹（1983-），男，安徽蕪湖人，本科，研究方向：汽車底盤懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計。