悬挂系统分类方法总结

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：悬挂系统按导向装置的不同可分为非独立悬挂系统和独立悬挂系统。非独立悬挂系统的成本较低，结构简单，当车体振动时，定位参数变化较小，普遍应用在火车和大客车上。图1.3非独立悬挂系统示意图2.独立悬挂系统独立悬挂系统是指两侧车轮之间不存在车桥，车轮并未连接在一起，而是分别独立与车体弹性连接，如图1.4所示。独立悬挂系统按照车轮的运动形式可以分成纵臂式、横臂式和麦弗逊式独立悬架。

悬挂系统按导向装置的不同可分为非独立悬挂系统和独立悬挂系统。

1.非独立悬挂系统

非独立悬挂系统是车体两侧的车轮通过整体式车桥而连接在一起的悬挂方式，车桥与车架通过弹性元件相连，如图1.3所示。当其中一侧的车轮颠簸振动时，通过这根车桥会传递给另一侧，因此也叫作相关悬挂。非独立悬挂系统的成本较低，结构简单，当车体振动时，定位参数变化较小，普遍应用在火车和大客车上。但由于左右两侧车轮的相互牵连，在车辆行驶过程中会降低操控稳定性以及乘坐舒适感。

图1.3　非独立悬挂系统示意图

2.独立悬挂系统

独立悬挂系统是指两侧车轮之间不存在车桥，车轮并未连接在一起，而是分别独立与车体弹性连接，如图1.4所示。与上述非独立悬挂系统相比，独立悬挂系统的弹性元件一般为有导向特性的螺旋或扭杆弹簧。

图1.4　独立悬挂系统示意图

由于两侧车轮独立与车架连接，互不影响，可降低车辆在随机路面行驶过程中产生的振动，因此独立悬挂系统可减小车身所受的冲击载荷，提高车辆行驶的平均速度；能够增强车辆行驶的稳定性，保证两侧车轮具有较大的振动空间；同时当悬挂刚度较小时，会使得车体的振动频率降低，从而进一步改善了车辆行驶的平顺性。独立悬挂系统按照车轮的运动形式可以分成纵臂式、横臂式和麦弗逊式独立悬架。

悬挂系统按工作原理可分为被动悬挂系统、半主动悬挂系统和主动悬挂系统，如图1.5所示。

图1.5　悬挂系统的不同工作原理

（a）被动悬挂系统；（b）半主动悬挂系统；（c）主动悬挂系统

1.被动悬挂系统

被动悬挂系统，通常是指只包含弹性元件和减震器，并且元器件的特性参数无法调节的系统。它具有造价低廉、结构简单、不消耗外部资源且稳定可靠等优点，但由于元器件特性参数固定不变，当行驶的路况发生改变时，即使优化了悬挂参数，也只能针对特定工况，并不能在任何行驶状态下都保证车体振动的最优。

相关研究显示，当车体振动频率达到人体共振频率附近时，造成人体不舒适感是由于弹性元件的弹性刚度决定的，而当达到非悬置质量的共振频率时，人体不适感是由阻尼力决定的。提高乘坐舒适度的方法是减小悬挂刚度，但这样容易增加负重轮的动载荷，因此在设计被动悬挂系统时要选择折中的方法来应对这些矛盾，无法通过优化参数来达到最优的性能指标。也就是说，这种被动悬挂系统很难同时保证操纵稳定性和乘坐舒适度。

2.半主动悬挂系统

半主动悬挂的概念是在20世纪70年代提出的，在这类悬挂系统中，被动悬挂系统中的弹性元件被保留下来，但减震器参数变为可调节的。它通过内嵌的控制器来操控减震器，调节阻尼强度，阻尼力的大小被内置控制策略的控制器决定。半主动悬挂系统有着结构简单、低功耗及高可靠性等优势，它更易实现装甲车辆所必备的一些性能。阻尼器的调节有两种方式：连续式和分级式，连续式中的阻尼系数可以在一定范围内连续调节，而分级式只能在几种可供选择的阻尼系数中进行切换。

3.主动悬挂系统

主动悬挂系统指弹性元件和减震器的特性参数可以调节，除了由二者生成的力和力矩之外，还引入了外部控制力，使得车辆在行驶过程中，即使遇到了较大起伏的路面不平度输入，也能保证总和支撑力不至于过大，大大改善了车体的振动。

在该类悬挂系统中，控制器是整个系统的管理中心，它接收各类传感器传送过来的信号，依照控制规律来操控执行机构的运作，降低车体振动，使车体所处的运行工况得到改善。在此系统中，控制算法是整个系统控制好坏的决定性因素。主动悬挂系统的执行机构一般由能产生一定频带宽度的力矩或力的作动器组成。主动悬挂系统被广泛应用后，火炮在机动条件下的射击精度、驾驶人员的工作效能和乘坐舒适性以及车内各部件和设备的寿命等均有明显提高和改善。

悬挂系统分类方法总结

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