懸架的發展歷史

㈠ 麥弗遜懸掛的發展歷史

麥弗遜式懸掛是復因應前置發動機制前輪驅動(FF)車型的出現而誕生的。FF車型不僅要求發動機要橫向放置，而且還要增加變速箱、差速器、驅動機構、轉向機，以往的前懸掛空間不得不加以壓縮並大幅刪掉，因此工程師才設計出節省空間、成本低的麥弗遜式懸掛，以符合汽車需求。
麥弗遜(Mcpherson)是個人名。他是美國伊利諾斯州人，1891年生。大學畢業後他曾在歐洲搞了多年的航空發動機，並於1924年加入通用汽車公司的工程中心。30年代，通用的雪佛蘭公司想設計一種真正的小型汽車，總設計師就是麥弗遜。他對設計小型轎車非常感興趣，目標是將這種四座轎車的質量控制在0．9噸以內，軸距控制在2．74米以內，設計的關鍵是懸掛。麥弗遜一改當時盛行的板簧與扭桿彈簧的前懸掛方式，創造性地將減振器和螺旋彈簧組合在一起，裝在前軸上。實踐證明這種懸掛形式構造簡單，佔用空間小，而且操縱性很好。後來，麥弗遜跳槽到福特，1950年福特在英國的子公司生產的兩款車，是世界上首次使用麥弗遜懸掛的商品車。麥弗遜懸掛由於構造簡單，性能優越的緣故，被譽為經典的設計。

㈡ 汽車底盤發展史是什麼

汽車底盤來是汽車自的四大組成部分之一。它包括傳動系、行駛系、轉向系和制動系四個系統。隨著汽車的發展，底盤技術也不斷發展。
早年，汽車底盤設計只考慮能量的轉換，以保證汽車的正常使用； 20世紀60年代，由於汽車保有量的增加，交通事故的頻發成了嚴重的社會問題。所以汽車底盤改造了制動裝置，也添加了許多安全裝置；
20世紀70年代，能源危機和環境保護是汽車業的重大問題。底盤設計應考慮如何減少行駛阻力，此時以機械控制和液壓控制系統為主。
20世紀80年代，隨著電子技術的發展，汽車底盤也採用了許多電子控制技術。
如今，汽車底盤已經引進了電腦控制技術，使汽車的安全性、舒適性和環保性大大提高，尤其在汽車的安全性和操作智能化方面更加突出。

㈢ 可變懸掛的歷史

在汽車發明之後的20多年裡，汽車懸掛系統一直沿用馬車的彈性鋼板結構，其效果可想而知。直到1908年，螺旋彈簧的出現為汽車懸掛系統革新提供了新途徑。但是當時工程師們對於這樣的新事物產生了分歧:第一種意見主張安裝剛性較大的螺旋彈簧，以使車輪保持著與路面接觸的傾向，提高輪胎的抓地能力。但是這樣的弊端是乘坐汽車時有較強烈的顛簸感覺。另一種意見認為應該採用較軟的螺旋彈簧，以適應崎嶇不平的路面，提高乘坐汽車時的平穩性及舒適性，但是這樣的汽車操縱性較差。
到了20世紀三四十年代，獨立懸掛開始出現，並得到很大發展。直到1947年，美國首先在普耳曼汽車上使用空氣懸掛，歐洲及日本等國家和地區也相繼對汽車空氣懸掛作了應用研究，這又為汽車懸掛改進提供新的技術支持。減振器也由早期的摩擦式發展為液力式。這些改進無疑提高了懸掛的性能，但此時的懸掛仍然屬於被動式懸掛，在很多方面有很大局限性，例如固定的懸掛剛度和阻尼系數在結構設計上只能是滿足平順性和操縱穩定性之間矛盾的折衷，無法達到懸掛控制的理想境界。盡管被動懸掛在設計上以不斷改進被動元件實現了低成本、高可靠性的目標，但始終無法解決同時滿足舒適性和操縱穩定性之間相矛盾的要求。為此，20世紀五六十年代產生了主動懸掛的概念，它能夠根據懸掛的震動，利用電控液壓部件主動地控制汽車的振動。
隨著電子技術的發展，又出現了可變特性的懸掛控制系統。它運用大量的感測器連續監控路面狀況並分析駕駛者諸如剎車、轉向、加速等操作。電子液壓單元會調整和監控液壓系統的壓力並據此控制懸掛系統，不斷地配合路面條件和駕駛者的駕駛風格，並根據汽車的速度和路面狀況自動進行高度調節。

㈣ 簡述汽車車身的發展歷史

1890-1920 馬車過渡到汽車，金屬車身出現 1885年，德國工程師卡爾·本茨製成了世界上第一輛三輪車，並於1886年1月29日申請並獲得了發明專利，所以，1886年1月29日被認為汽車的誕生日。幾乎同時，,德國工程師戈特利布·戴姆勒也成功研製成一輛公認的以內燃機為動力的四輪汽車.1894年賓士velo是最早的量產汽車. 材料方面,1900年,金屬車身獲得專利,但主體結構仍是木材和連接（以前是這個「他」）它們的鋼材.二十世紀初,JOHN PIERPONT MORGAN創建了美國鋼鐵公司,為迅速成長的汽車工業提供充足原料,1914年Edward G budd 發明了全金屬車身.同年道奇公司生產了第一輛全金屬汽車.1918年義大利藍旗亞公司也開始生產全金屬汽車.非承載式車身向承載式車身轉變,汽車不再是底盤和車身的簡單疊加,而是成為整體. 技術方面,1890年panhard levassor公司(法國)製造的第一批汽車為後來汽車設定了很多標准並沿用至今.如前置發動機後輪驅動布局和最早的變速器.1904年panhard levassor又對汽車布局做出了註解,包括發動機艙罩的身高和乘客座位的降低等,勾勒出了現代汽車雛形. 顏色方面,早期汽車只有黑色,1924年龐蒂亞克前身oakland公司與杜邦油漆公司合作,推出了第一輛彩色汽車(藍色). 代表車型 1886 戈特利步.戴姆勒四輪汽車 1890 Systeme Panhard四輪汽車 1914 道奇Brotherrs 1922 藍旗亞Lambda 1925 奧迪18/70 hp type M型

㈤ 麥弗遜式獨立懸架的發展歷程

在人體構造中，骨頭與骨頭間往往都由軟組織相連接，它能夠起緩沖保護骨頭的作用，並隔絕多餘的振動以免傳遞到大腦損壞腦細胞。在汽車的組成結構中，懸掛系統的作用正好與人體構造中的軟組織相同，懸掛系統就是指由車身與輪胎間的彈性元件、減振器和傳力裝置三部分構成的整個支撐系統，這三個構成部分各自負責緩沖、減振和受力傳遞。懸掛系統的具體職責是支撐車身，過濾掉路面多餘的抖動，為駕乘人員提供一個平穩舒適的乘坐環境。
發展至今，懸掛系統已形成獨立、半獨立以及非獨立三大類型。在現代轎車中，大都採用獨立式懸架，按結構形式不同，獨立懸架又可分為橫臂式、縱臂式、多連桿式、燭式以及麥弗遜式等。而在眾多種類的獨立懸架中，麥弗遜式又以結構簡單、成本低廉、舒適性尚可的優點而被最為廣泛地運用。自發明之日起，麥弗遜式獨立懸架一直沿用至今，不過其結構已發展成為如今可以帶橫向穩定桿甚至副車架的復雜系統。這種懸架之所以能得到廣泛的應用，原因就在於它的結構非常緊湊，佔用空間不大，並且製造成本也不高。從耳熟能詳的微型代步工具奧托到追求速度和操控極限的寶馬M3、保時捷911，無一例外地都在前懸採用了這種結構簡單、延伸性好的懸掛系統，只是為了適應各自不同的市場定位和產品訴求，在彈簧阻尼系數調校和結構匹配上各自有所不同。
麥弗遜式獨立懸架的車輪也是沿著主銷滑動的懸架，但與燭式懸架不完全相同，它的主銷是可以擺動的，麥弗遜式懸架是擺臂式與燭式懸架的結合。與雙橫臂式懸架相比，麥弗遜式懸架的優點是：結構緊湊，車輪跳動時前輪定位參數變化小，有良好的操縱穩定性，加上由於取消了上橫臂，給發動機及轉向系統的布置帶來方便；與燭式懸架相比，它的滑柱受到的側向力又有了較大的改善。麥弗遜式懸架多應用在中小型轎車的前懸架上，保時捷911、國產奧迪、桑塔納、夏利、富康等轎車的前懸架均為麥弗遜式獨立懸架。雖然麥弗遜式懸架並不是技術含量最高的懸架結構，但它仍是一種經久耐用的獨立懸架，具有很強的道路適應能力。
關於麥弗遜懸架，車壇歷史上還有這么一段記載。麥弗遜（Mcpherson）是美國伊利諾斯州人，1891年生。大學畢業後他曾在歐洲搞了多年的航空發動機，並於1924年加入了通用汽車公司的工程中心。30年代，通用的雪佛蘭分部想設計一種真正的小型汽車，總設計師就是麥弗遜。他對設計小型轎車非常感興趣，目標是將這種四座轎車的質量控制在0．9噸以內，軸距控制在2．74米以內，設計的關鍵是懸架。麥弗遜一改當時盛行的板簧與扭桿彈簧的前懸架方式，創造性地將減振器和螺旋彈簧組合在一起，裝在前軸上。實踐證明這種懸架形式的構造簡單，佔用空間小，而且操縱性很好。後來，麥弗遜跳槽到福特，1950年福特在英國的子公司生產的兩款車，是世界上首次使用麥弗遜懸架的商品車。麥弗遜懸架
由於構造簡單，性能優越的緣故，被行家譽為經典的設計。
麥弗遜式懸掛是當今世界用的最廣泛的轎車前懸掛之一。麥弗遜式懸掛由螺旋彈簧、減震器、三角形下擺臂組成，絕大部分車型還會加上橫向穩定桿。主要結構簡單的來說就是螺旋彈簧套在減震器上組成，減震器可以避免螺旋彈簧受力時向前、後、左、右偏移的現象，限制彈簧只能作上下方向的振動，並可以用減震器的行程長短及松緊，來設定懸掛的軟硬及性能。 麥弗遜式懸掛結構簡單所以它輕量、響應速度快。並且在一個下搖臂和支柱的幾何結構下能自動調整車輪外傾角，讓其能在過彎時自適應路面，讓輪胎的接地面積最大化，雖然麥弗遜式懸架並不是技術含量很高的懸架結構，但麥弗遜式懸掛在行車舒適性上的表現還是令人滿意，不過由於其構造為直筒式，對左右方向的沖擊缺乏阻擋力，抗剎車點頭作用較差，懸掛剛度較弱，穩定性差，轉彎側傾明顯。

㈥ 汽車懸架的發展史是怎樣的

在汽車時代遠未到來之前

㈦ 減震器的發展史是什麼

減震器(Absorber) ，減震器主要用來抑制彈簧吸震後反彈時的震盪及來自路面的沖擊。在經過不版平路面時權，雖然吸震彈簧可以過濾路面的震動，但彈簧自身還會有往復運動，而減震器就是用來抑制這種彈簧跳躍的。減震器太軟，車身就會上下跳躍，減震器太硬就會帶來太大的阻力，妨礙彈簧正常工作。在關於懸掛系統的改裝過程中，硬的減震器要與硬的彈簧相搭配，而彈簧的硬度又與車重息息相關，因此較重的車一般採用較硬的減震器。與引震曲軸相接的裝置，用來抗衡曲軸的扭轉震動（即曲軸受汽缸點火的沖擊力而扭動的現象）。
懸架系統中由於彈性元件受沖擊產生震動，為改善汽車行駛平順性，懸架中與彈性元件並聯安裝減震器，為衰減震動，汽車懸架系統中採用減震器多是液力減震器，其工作原理是當車架（或車身）和車橋間震動而出現相對運動時，減震器內的活塞上下移動，減震器腔內的油液便反復地從一個腔經過不同的孔隙流入另一個腔內。此時孔壁與油液間的摩擦和油液分子間的內摩擦對震動形成阻尼力，使汽車震動能量轉化為油液熱能，再由減震器吸收散發到大氣中。在油液通道截面和等因素不變時，阻尼力隨車架與車橋（或車輪）之間的相對運動速度增減，並與油液粘度有關。

㈧ 汽車懸架系統的歷史

汽車懸架控制系統發展概述

1.前言

懸架依據其可控性可以分為不可控的被動懸架和可控的智能懸架兩大類。在多變環境或性能要求高且影響因素復雜的情況下，被動懸架難以滿足期望的性能要求；而智能懸架能夠對行駛路面、汽車的工況和載荷等狀況進行監測，進而控制懸架本身特性及工作狀態，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。

2.主動懸架與半主動懸架

主動懸架是一個動力驅動系統，包括測量系統、反饋控制中心、能量源和執行器四個部分。其原理是測量系統通過感測器獲得車輛振動信息，傳遞給控制中心進行處理，進而由控制中心發出指令給能量源產生控制力，再由執行器進行控制，衰減懸架的振動。由於主動懸架結構復雜，成本高，需要很大的能量消耗，它的發展受到了一定的制約，只在少數高級轎車中有所應用。與之相比，半主動懸架具有結構簡單、成本較低、基本不需要消耗能量等優點，而對振動的控制效果在一定程度上卻可以接近主動懸架，遠遠優於被動懸架，因而越來越受到業界的重視，得到了飛速發展。圖1為主動懸架的原理圖，其中F代表力發生器。圖2為一種典型半主動懸架的結構示意圖。

半主動懸架與主動懸架結構相似，只是半主動懸架用可調剛度的彈性元件或是可調阻尼的減振器代替主動懸架的力發生器。圖2的半主動懸架系統中，一個連續可調的阻尼器與一個傳統的普通彈簧並聯，需要假定系統中的阻尼器能夠完全獨立於懸架的相對運動，且能根據力控制信號做出反應。

懸架控制系統的發展概況可以從控制策略、執行機構以及實際應用幾個方面來分析。

3.控制策略研究

目前應用於懸架控制系統的控制理論比較多，主要有天棚控制、最優控制、預測控制、模糊控制、自適應控制、神經網路控制以及復合控制等等。

3.1 天棚阻尼與開關陰尼控制思想

1974年，美國學者karnopp等提出了天棚阻尼控制思想。原理是在車身上安裝一個與車身振動速度成正比的阻尼器，可以完全防止車身與懸架系統產生共振，達到衰減振動的目的。在天棚控制方式中，控制力取決於車體的絕對速度的反饋，不需要很多感測器也不需要復雜的數學模型，可靠性較好。控制力可以表示為：

式中Csky為比例系數；x為車體垂直振動速度。

但是天棚阻尼是理論上的理想狀態。karnopp為實現「天棚」控制思想又提出了開關阻尼的概念。原理是根據控制信號調節阻尼器阻尼的「軟」、「硬」設置，進而調整阻尼力的大小。其優點是作動器消耗振動能量。最早應用於實車的是美國lord公司的產品，反映效果良好。開關阻尼控制思想的阻尼力演算法可用以下公式表示：

式中：Fd為阻尼力；c為比例系數；x為簧載質量的垂直運動速度，y為非簧載質量的垂直運動速度。目前開關阻尼的控制已經有所應用。

3.2 最優控制

在車輛上運用的最優控制方法常用的有線性最優控制、H∞最優控制等。線性最優控制理論是早期經典控制理論的代表，已經過了理論到實踐的考驗，是目前比較成熟和完整的半主動懸架控制理論。其中使用LQR演算法的理論及實踐應用比較成熟，演算法概要如下：

設懸架自由度彈簧陰尼系統動力方程為：

f （t）表示外部激勵的（r）階向量u （t）是（m）維控制力向量；D是（nXm）控制力位置矩陣；E是（n×r）外部激勵位置矩陣。

狀態空間表達式的形式為：

式中：x（t）為狀態向量（2n）；A為系統矩陣（2nX 2n）；B為控制力位置矩陣（2nXm）；H為外部激勵位置矩陣（2n×r）。

採用LQR模態控制演算法設計主動最優控制力：

國內在相關領域研究比較深人的是裝甲兵工程學院關於履帶車輛懸掛系統的半主動控制策略研究。

3.3 預測控制

預測控制方法提出比較早，它可以預先確定前方路面的信息，並利用這一信息和車輛當時信息來決定控制行為。由於預測控制是利用車輛前輪的擾動信息預估路面的干擾輸入，將車輛的前輪懸架的狀態參數值反饋給控制器進行控制，因此，控制系統有一定的時間來採取措施。然而信息的獲得來自前輪，因此要求系統對信息進行處理並由控制器採取動作歷時很短。鑒於此，目前最優預測控制多採用超聲波感測器等測量方法對車輛前方道路的實際情況進行採集，用此信息來控制懸架執行機構的動作。1984年日產公司研製出聲納式半主動懸架，它能通過聲納裝置預測前方路面信息，及時調整懸架減振器的狀態。

預測控制的問題表現在預測距離是一定的，因此預測提前時間取決於車速，這樣必然具有時變性，而預測控制仍以線性時不變系統為研究對象，測量、參數的時變性和非線性對系統的影響還沒有得到解決。另外，用預測信息來控制懸架執行機構的動作的核心技術是信號的獲取精度問題，要求不受干擾地真實反映路面信息，這往往導致成本、可靠性方面的投人相應增大，應用中要重點考慮。

3.4 自適應控制策略

自適應控制方法應用於汽車懸架控制系統的有自校正控制和模型參考自適應控制兩類。自適應控制考慮了車輛系統參數的時變性，通過自動檢測系統的參數變化來調節控制策略，從而使系統實時逼近最優狀態。自校正控制是一種將受控對象參數在線識別與控制器參數整定相結合的控制方法。

自適應控制存在的問題表現在自校正控制過程需要在線辨識大量的結構參數，所以導致計算量大，實時性不好。而模型參考自適應控制方法涉及路面信息獲得的精度問題，這一點與預測控制存在的問題相似。另外，當懸掛系統參數由於突然的沖擊而在較大的范圍變化時，自適應控制的魯棒性將變壞。

3.5 模糊控制與神經網路控制

在過去的20年中，基於專家知識和經驗的模糊控制及神經網路控制逐步成為解決具有非線性、復雜和不確定因素系統的有效方法。

在車輛懸架控制領域較早應用模糊控制的是Yoshimura教授，他將模糊控制方法應用到汽車主動、半主動懸架當中。該車輛系統由非線性微分方程模型描述，通過模糊推理從若干類阻尼力中選擇合適的阻尼力。模擬結果顯示應用模糊控制的半主動懸架系統大大減小了車身振動加速度。隨後進行的實車試驗取得了較為理想的結果。

模糊控制和神經網路控制是建立在專家知識和經驗的基礎上的，因此人為因素在其中占據著很重要的角色。專家的知識在一定程度上是「主觀」的，如果專家知識的集合不能真實或准確地反應車輛的狀態，那麼控制就失去了准確性。

3.6 復合控制

當前應用於汽車懸架振動控制的控制策略很多，而得到的效果只能說是優越於被動懸架。原因是各種控制策略都有自身無法彌補的缺陷，解決辦法就是將兩種甚至多種控制策略相結合，對懸架進行復合控制。縱觀車輛主動、半主動控制領域，只運用一種控制策略的成功案例並不多見，而採用復合控制策略的成功應用卻很多。近期的文獻記載的控制策略設計有應用於越野車輛（坦克等）的自適應控制與LQG控制的聯合控制，最優預見控制與神經網路控制的復合，以及模糊控制與神經網路控制的復合等等。研究表明，利用復屍合控制方法更適用於汽車、懸架這樣復雜非線性系統的建模與控制，可以預見復合控制方法是今後控制策略研究的一個重要方向。

4.執行機構研究

控制策略最終是通過執行機構對懸架的振動特性進行調解的，因此，執行機構往往代表著半主動懸架系統的發展狀態。根據半主動懸架的結構特點，執行機構分為兩種，即懸架剛度調解系統和減振器阻尼力調節系統。對懸架剛度的調節是通過對懸架彈簧的彈性系數進行調節，應用較多的為空氣彈簧。

相比之下，阻尼調節應用較多。其中阻尼連續可調減振器被認為比較有發展前景。如增大摩擦力的辦法改變阻尼力；採用壓電陶瓷材料改變懸架阻尼；改變減振器節流孔開度以及改變減振器工作液（智能材料）粘度來改變陰尼力等。

調解阻尼最常用的一種方式還是使用粘性連續可控的新型智能材料（電流變或磁流變液體等）作為減振器工作液，從而實現阻尼連續調節。磁流變液阻尼器是當今被認為最有發展前景的，雖然其發展晚於電流變液阻尼器，但是已經得到了飛速的發展和廣泛的應用。磁流變液是一種隨著外加磁場強度的改變其流變性能隨著改變的智能材料。由於磁流變液體是非牛頓液體，其剪切應力是由液體的粘性和屈服應力兩部分組成的。流變特性的改變隨著磁場強度的增加而增加，對外加磁場強度的控制可以在毫秒級對其流變特性進行改變，由液態變為半固態。磁流變液優點很多：其剪切應力較大，可達到50-100 kPa；剪切應力具有對溫度的穩定性和對不存介質的不敏感性；通過對磁場強度的控制來控制剪切應力，耗能很低，同時更安全。

磁流變液也存在著一定的應用問題，主要是減振器內液體紊流產生的雜訊較大和產生強磁場需要的金屬線圈重量問題，這些問題有關研究人員正在研究解決。

5.應用實例

近十多年以來，懸架控制系統的發展日新月異，成果較多。如福特公司生產的雷鳥轎車上的行駛平順性程序控制懸架系統（PRC）。PRC中的減振器配置了一種快速作用旋轉式螺管電磁開關，在感測器和一台6805微處理器為基礎的電子系統的配合下，根據駕駛員的指示和車輛的運行狀態，電磁開關可以調節阻尼。其他成功的應用還有賓士車的自適應阻尼控制懸架系統、凱迪拉克轎車的路感懸架系統（RSS），以及對阻尼和剛度進行綜合控制的豐田電子懸架控制系統和凌志LS400的電子控制空氣懸架系統等。

在軍用汽車領域，磁流變液阻尼器得到了應用。美國內華達大學的研究人員將磁流變阻尼器應用於美軍高機動多用途輪式車輛（HMMWV），圖3為該車應用的阻尼器。

為了對應用磁流變阻尼器的車輛性能進行評估，試驗人員將安裝磁流變阻尼器的「悍馬」與使用傳統被動懸架的HMMWV進行了對比試驗，分別在平順性、操縱穩定性等方面作了比較。結果顯示，應用磁流變半主動懸架的車輛行駛平順性和操縱穩定性比使用傳統懸架的車輛均有所提高。可見，軍用輪式車輛領域是半主動懸架系統的一個重要應用方向。

更高層次的改進是將ABS，TCS，ASR等控制系統與懸架控制系統的集成，即組成汽車動力學集成控制系統，這將是車輛懸架系統與車輛其他控制系統集成化發展的方向。

6.結論與展望

從懸架控制系統的發展狀況可以看出，當前的研究主要集中於控制策略和執行機構。將來的發展應該從這兩方面人手，並加快實車應用的進度。

6.1 控制規律的復合

我們看到，各種控制方法對懸架的振動控制都有一定的有效性，但是都存在著固有的缺陷，這是由其控制原理所決定的。由於汽車懸架系統屬於復雜的非線性系統，單一的控制手段已經不能滿足要求，需要兩種甚至多種控制策略的協同控制，因此，復合控制應該是今後研究工作的一個重點。

6.2 集中力量加快以磁流變減振器為執行機構的半主動懸架的研發進程

當前磁流變液減振器半主動懸架的發展最為整個汽車工業界所關注。在這方面國外成果及應用實例較多，國內還處於理論研究和試驗階段，應用實例很少，問題主要是磁流變液減振器的工作性仍然不穩定，成本較高。因此，當前乃至今後應該以此為重點，展開技術攻關，從研製高性能磁流變材料、優化磁路及結構設計入手，為磁流變半主動懸架的開發作先期基礎性研究。

6.3 越野汽車將是半主動懸架的重要應用領域

目前，半主動懸架技術主要應用在高級轎車上，原因是該技術的實現成本較高。而對該技術需求更為迫切的是越野汽車行業，集中體現在軍用越野汽車領域。隨著車輛裝備信息化建設的逐漸深入，軍用越野汽車也逐漸形成了自身鮮明的發展方向，高機動性就是其發展特色之一，表現在車輛行駛的地域更加廣泛，通過崎嶇、苛刻路面的能力增強，這就要求車輛的行駛平順性與之相適應。任何一項尖端技術從出現到應用到實際都有一個，漫長的過程，半主動懸架技術在國內已經有著廣泛的研究基礎，相關研究機構應該積極開展預研工作，以越野汽車的懸架系統為切人點，將該領域的技術逐漸推廣。

汽車主動懸架的發展及其最新技術
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作者：-
自從汽車發明以來，工程師們就一直在研究如何將汽車的懸架系統設計得更好。最初的汽車懸架系統是使用馬車的彈性鋼板，效果當然不會很好。1908年螺旋彈簧開始用於轎車，當時就曾經有兩種截然不同的意見。第一種意見主張安裝剛性較大的螺旋彈簧，以使車輪保持著與路面接觸的傾向，提高輪胎的抓地能力。但是這樣的弊端是乘坐汽車時有較強烈的顛簸感覺。另一種意見認為應該採用較軟的螺旋彈簧，以適應崎嶇不平的路面，提高乘坐汽車時的平穩性及舒適性。但是這樣的汽車操縱性較差。到了三四十年代，獨立懸架開始出現，並得到很大發展。減振器也由早期的摩擦式發展為液力式。這些改進無疑提高了懸架的性能，但無論怎樣改良，此時的懸架仍然屬於被動式懸架，仍然在很多方面有很大局限性。
衡量懸架性能好壞的主要指標是汽車行駛的平順性和操縱穩定性，但這兩個方面是相互排斥的性能要求，往往不能同時滿足。怎樣在二者之間取得合理的平衡以達到最好的效果，一直是工程師們的研究課題。

平順性一般通過車體或車身某個部位(如車底板、駕駛員座椅處)的加速度響應來評價，操縱穩定性則可以通過車輪的動載來度量。例如，若降低彈簧的剛度，則車體加速度減少使平順性變好，但同時會導致車體位移的增加。由此產生車體重心的變動將引起輪胎負荷變化的增加，對操縱穩定性產生不良影響；另一方面，增加彈簧剛度會提高操縱穩定性，但硬的彈簧將導致汽車對路面不平度很敏感，使平順性降低。所以，理想的懸架應該在不同的使用條件下具有不同的彈簧剛度和減振器阻尼，既能滿足平順性要求又能滿足操縱穩定性要求。

但是普遍使用的被動懸架不可能達到設計師們的理想要求。被動懸架因為具有固定的懸架剛度和阻尼系數，在結構設計上只能是滿足平順性和操縱穩定性之間矛盾的折衷，無法達到懸架控制的理想境界。在使用上，為了使被動懸架能夠對不同的路面具有一定的適應性，通常將懸架的剛度和減振器的阻尼設計成具有一定程度的非線性，比如採用變節距螺旋彈簧和三級阻力控制的液壓減振器。

表1 可變特性懸架主要部件動能表

部件名稱
功能
作用

衰減力轉換
穩定器剛性轉換

手動選擇開關
●
●
選擇擋位，變換懸架特性

顯示器
●
●
顯示手動選擇開關擋位

減振器驅動器
●

驅動減振器內回轉閥

前支柱、後減振器
●

內裝回轉閥，可變化衰減力

穩定器驅動器

●
通過穩定器纜繩，開閉穩定器桿內的油路

穩定器纜繩

●
連接穩定器驅動器和穩定器桿，傳遞驅動器動作

穩定器桿

●
具有油缸的結構，可變換穩定器剛性

電子控制裝置
●
●
根據手動選擇開關狀態，控制各驅動器

註：「●」為此部件具有此功能。

表2 手動選擇開關擋位特點

擋位
減振器的衰減力
穩定器的剛性
特點

「SPORT」擋位
增強
提高
具有高級跑車的優良轉彎性能與靈活的操縱性能

「TOURING」擋位
減弱
降低
具有高級旅行車的高速操縱穩定性與舒適性

由於被動懸架設計的出發點是在滿足汽車平順性和操縱穩定性之間進行折衷，對於不同的使用要求，只能是在滿足主要性能要求的基礎上犧牲次要性能。所以盡管被動懸架在設計上以不斷改進被動元件而實現了低成本、高可靠性的目標，但始終無法解決同時滿足平順性和操縱穩定性之間相矛盾的要求。

為此，自五六十年代起產生了主動懸架的概念，它能夠根據懸架質量的加速度，利用電控液壓部件主動地控制汽車的振動。在這方面的研究，各大汽車製造公司均不遺餘力。典型的例子，早期有雪鐵龍公司在1955年發展的一種液壓-空氣懸架系統，可以使汽車具有較好的行駛性能和舒適性，但是它的製造工序太復雜，最終難以普及。到90年代，日產公司在無限Q45轎車上應用了新式主動懸架，進一步提高了轎車適應崎嶇路面的能力。

隨著電子技術的發展，出現了可變特性懸架控制系統。它可根據運行條件與路面狀況，以手動控制懸架特性變化。手動開關可選擇兩種擋位：1.「SPORT」擋位，剛性高，相當於高級跑車的懸架特性。2.「TOURING」擋位，柔性，相當於高級旅行車的懸架特性。圖 1為可變特性懸架的構造，表1為其主要部件功能，表2為手動選擇開關擋位特點。

現時引人注意的是賓士公司發展的ABC(Active Body Control)系統，可算是相對先進的主動懸架系統代表。

ABC系統的設計人員從一開始就沒有將注意力放在傳統的思路上，而是另闢蹊徑，集中研究車身在行駛時的跳動。他們認為，從穩定性考慮，通過抑制車身在行駛時的起伏、傾斜及跳動，可以最大限度地提高舒適性，而且更簡單直接。對駕駛而言，採用剛性較大的螺旋彈簧，可以使汽車優越的操縱駕駛性得到保證。早在多年前，研究人員已經進行過這方面的驗證。隨著近年來電子技術及電腦控制在轎車上大量應用，這種新型主動懸架變為現實的條件越來越成熟。最新面世的系統採用了大量電子控制技術，賓士公司稱之為主動式車身控制系統，簡稱ABC 。

傳統的懸架系統工作方式主要是通過厚重的車身跳動，推壓液壓油，通過阻尼減振器抑制車身的振動，並由螺旋彈簧將跳動能量吸收。這種完全被動的方式當然有許多不足之處。而ABC系統則通過感應最輕微的車輪及車身動作，在任何大的車身振動之前及時對懸架系統作出調整，保持車身的平衡。該系統能夠很好地適應各種路面情況，即使在異常崎嶇不平的地方，轎車也能保持優越的操縱性、舒適性及方向穩定性。

為了達到理想的效果，ABC系統在各條懸架滑柱內裝有一套新型的液力調節伺服器，可動態調整的液壓缸根據不同的路面情況自動調節螺旋彈簧座的位置，這一點很重要。當車輪遇到障礙物時，ABC系統通過感測器感知，自動調節彈簧座，並在彈簧座上施加壓力，使之能最大限度地抵消傳遞給車身的跳動能量。同樣的方法，ABC系統還能夠避免轎車在制動、加速及轉彎時產生的車身傾斜。當汽車制動或拐彎時的慣性引起彈簧變形，懸架感測器會檢測出車身的傾斜度和橫向加速度。微電腦根據感測器的信息，與預先設定的數值進行比較計算，並立即確定在什麼位置上將多大的負載加到懸架上，使車身的傾斜減到最小。幾乎可以說，車身在任何狀態下都能保持水平位置。

ABC系統的控制感應裝置由兩個微型處理器及13個感測器組成，每10μs對懸架系統作一次掃描和調整。各感測器分別向微處理器傳送車速、車輪制動壓力、踏動油門踏板的速度、車身垂直方向的振幅及頻率、轉向盤角度及轉向速度等數據。電腦不斷接收這些數據並與預先設定的臨界值進行比較。同時，電腦能獨立控制每一個車輪上的執行元件，從而能在任何時候、任何車輪上產生符合要求的懸架運動以適應汽車的每一種行駛狀況。

ABC系統使汽車對側傾、俯仰、橫擺、跳動和車身高度的控制都能更加迅速、精確，即使在路況較差的路面上，汽車的跳動也很小。而且汽車高速行駛和轉彎的穩定性大大提高。車身的側傾小，車輪外傾角度變化也小，輪胎就能較好地保持與地面垂直接觸，使輪胎對地面的附著力提高，以充分發揮輪胎的驅動制動作用。此外汽車的載重量無論如何變化，汽車始終能保持一定的車身高度，所以懸架的幾何關系也可以確保不變。

目前，這種主動式車身控制系統已經應用在賓士最新的C系列轎車上，雖然價格不菲，但也贏得極佳的口碑，被譽為是動力性能和乘坐舒適性改進的一個里程碑。

㈨ 麥弗遜式懸掛系統的歷史

麥弗遜式懸掛是應前置發動機前輪驅動(ff)車型的出現而誕生的。ff車型不僅要求發動機要橫向放置，而且還要增加變速箱、差速器、驅動機構、轉向機，以往的前懸掛空間不得不加以壓縮並大幅刪掉，因此工程師才設計出節省空間、成本低的麥弗遜式懸掛，以符合汽車需求。
麥弗遜（Macphersan）是這套懸掛系統發明者的名字，他是美國伊利諾伊州人，1891年生。大學畢業後他曾在歐洲搞了多年的航空發動機，並於1924年加入通用汽車公司的工程中心。30年代，通用的雪佛蘭公司想設計一種真正的小型汽車，總設計師就是麥弗遜。他對設計小型轎車非常感興趣，目標是將這種四座轎車的質量控制在0．9噸以內，軸距控制在2．74米以內，設計的關鍵是懸掛。麥弗遜一改當時盛行的板簧與扭桿彈簧的前懸掛方式，創造性地將減振器和螺旋彈簧組合在一起，裝在前軸上。實踐證明這種懸架形式的構造簡單，佔用空間小，而且操縱性很好。後來，麥弗遜跳槽到福特，1950年福特在英國的子公司生產的兩款車，是世界上首次使用麥弗遜懸架的商品車。
實踐證明這種懸掛形式構造簡單，佔用空間小，而且操縱性很好。後來麥弗遜跳槽到福特，世界上第一輛裝配麥弗遜式獨立懸架的商品車就誕生在了福特英國公司，以其名字命名的麥弗遜式懸掛也由此誕生。而麥弗遜懸掛也由於構造簡單、性能優越的突出表現，被行家譽為經典的設計。

㈩ 雙叉臂式獨立懸架的發展歷史

雙叉臂式獨立懸架有一個有趣的名字——雙願骨式懸架（Double wish bone）。據說這個有趣的名字來源於西方聖誕節上人們喜歡吃的一種火雞的骨頭，當人們開始吃的時候要對火雞身上一根類似V字形的骨頭許願，而這根骨頭就叫願骨（Wish bone）。因為在雙叉臂懸架結構中有兩根「願骨」，故得名雙願骨式懸架。
雙叉臂式懸架的誕生和麥弗遜式懸架有著緊密的血緣關系，它們的共同點為：下控制臂都由一根V字形或A字形的叉形控制臂構成，液壓減震器充當支柱支撐整個車身。不同處則在於雙叉臂式懸架多了一根連接支柱減震器的上控制臂，這樣一來有效增強了懸架整體的可靠性和穩定性。
從結構上來看，麥弗遜懸架只有一根下控制臂和一根支柱式減震器，結構上的最簡單化使它的組成部件通常要一專多能。例如支柱減震器需充當轉向主銷，除要承受車輛本身的重量外，還要應對來自於路面的抖動和沖擊。如果車輛在運動中，一側的麥弗遜懸架受到慣性壓縮，那麼車輪的外傾角變化將增大，於是懸架越是壓縮得厲害，這種形變就越是難以得到控制。所以麥弗遜懸架的應用范圍多為小型或中型轎車，車型級別再往上走，結構簡單的麥弗遜懸架便會有些力不從心了。
要改善麥弗遜懸架「脆弱」的特點，就有必要在懸架的組成結構上進行調整。由於麥弗遜懸架只有下控制臂和支柱減震器兩個連接部件，這樣一來就形成了一個「L」形的結構，如果能在「L」形頂端再增加一根控制臂，那麼懸架的結構將得到加強。於是通過對麥弗遜懸架植入上控制臂，雙叉臂式懸架結構便應運而生。雙叉臂懸架相對麥弗遜懸架在物理學特性上的改變顯而易見：當一側懸架因慣性收縮時，車輪的外傾角變化也相對較小，不過車輪外傾角的變化大小還可以通過改變上下控制臂的相對長度來改善。因此，工程師在設計和匹配雙叉臂懸架時自由度更大，更能針對汽車的某一種特性如運動或舒適性作出最為合理的調校。
事實上，在車輛的底盤設計之初，設計師便開始考慮如何在底盤上布置復雜的懸架結構，給車輛帶來更好的操控性或更平穩的舒適性。為了使車輪能隨時隨地貼合地面，達到運動性和乘坐舒適性的統一，設計師往往會採用雙叉臂懸架結構，增加減震器阻尼和螺旋彈簧的硬度也是應對措施之一。在這點上，麥弗遜懸架會因為控制臂的單薄而使車輪外傾角增大，同時使車胎內側負荷增大而加劇磨損。
由於傳統的雙叉臂懸架採用單導向結構，即上下控制臂與支柱減震器相連，實現對車輪上下運動方向的控制，轉向拉桿和主銷相連完成對車輪左右方向的控制。由此看來，減震和轉向是由兩個獨立機構控制，但兩個機構都只具備單導向性。隨著懸架結構的不斷優化改進，目前雙叉臂懸架已衍生出可同時負責車輪轉向和上下抖動的雙向控制結構。在標致407上，前懸採用了名為「獨立軸頸雙叉前輪系統」的雙向控制改進型雙叉臂懸架。改進的懸架用轉向節和轉向節支架取代了只用上下控制臂來對車輪進行約束的狀況，車輪轉向通過安裝在轉向節支架間的轉向節鉸鏈完成。在帶轉向機構的前懸中，轉向節支架連接著轉向節球形鉸鏈、穩定桿、液壓減震器以及上下臂。車輪的跳動和轉向分別由這兩個新部件負責，新結構使每個零件承受的力較傳統雙叉臂要小很多，可靠性提高不少。此外動態效能也大為改善，新型雙叉臂懸架獲得了較小的主銷傾角和外傾角，同時方向盤自動回正效果更明顯。