主动悬架系统供参习.doc

主动悬架系统 主动悬架是用一个有自身能源的力发生器来代替被动悬架中的弹簧和减振器。根据作动器响应带宽的不同，主动悬架又分为宽带主动悬架和有限带宽主动悬架，也被叫做全主动悬架和慢主动悬架。　　全主动悬架系统所采用的作动器具有较宽的响应频带，以便对车轮的高频共振也加以控制。作动器多采用电液或液气伺服系统，控制带宽一般应至少覆盖0～15Hz，有的作动器响应带宽甚至高达100Hz。结构示意图见上图。从减少能量消耗的角度考虑，也可保留一个与作动器并联的传统弹簧，以用来支持车身静载。　　主动悬架的一个重要特点就是，它要求作动器所产生的力能够很好地跟踪任何力控制信号。因此，它为控制律的选择提供了一个广泛的设计空间，即如何确定控制律以使系统能够让车辆达到最佳的总体性能。近二十年来，有大量关于主动悬架的研究论文及专题回顾文献发表。研究结果表明，主动悬架能够在不同路面情况及行驶条件下显著地提高车辆性能。　　主动悬架的研制工作起始于八十年代。Lotus?制造了第一辆装有主动悬架的样车。其系统的响应可达30Hz，它可使乘坐舒适性和转弯及制动时的车身姿态控制提高约35%。还有一些主动悬架实施的例子，如Lotus?Turbo?Esprit、Damlar?Benz的试验样机系统、BMW?和Ford等。然而，由于这些主动悬架系统具有的高成本、高能耗、增加的重量及复杂程度，使主动悬架仅限于样车及一些赛车等有限的应用上。　　结构上，有限带宽主动悬架通常由作动器与一个普通弹簧串联后，再与一个被动阻尼器并联构成，见上图。这种系统在低频时（一般小于5或6赫兹）采用主动控制，而高于这个频率时，控制阀不再响应，系统特性相当于传统的被动悬架，而被动悬架在高频时的效果也比较好。　　由于有限带宽主动悬架作动器仅需在一窄带频率范围内工作，所以它降低了系统的成本及复杂程度，比全主动悬架便宜得多。尽管如此，它的主动控制仍然覆盖了主要的车身振动，包括纵向、俯仰、侧倾以及转向控制等要求的频率范围，改善了车身共振频率附近的行驶性能，提高了对车身姿态的控制，性能可达到与全主动系统很接近的程度。　　就实用性及商业竞争力而言，有限带宽主动悬架的应用前景较好。专家普遍认为采用气液控制慢主动系统在商用领域最有发展前途，但若想在今后几年内有重大的发展，还得要求在电液阀技术方面有大的突破来降低成本。已有一些装有该类悬架的车辆投入市场，如Nissan?Infiniti?Q45和Toyato?Celica等。两个有限带宽主动悬架系统实施方案见下图。　　实际中限制了主动悬架在商用领域发展的因素，按其重要程度可排列为：造价；能量消耗；增加的重量；安全性和可靠性。另外，一些功能稍差但造价低得多的可控子系统将继续得到工业界的关注。这些子系统有连续可变阻尼器、侧倾控制和车高控制系统。其实，如果这三个子系统能够被运用并且结合得比较好的话，它们能够共同完成一个有限频带宽度系统所能提供的大部分功能，但造价和能量消耗却可能低很多。 4WD和AWD近年来，SUV、皮卡、小型面包车以及旅行车都在不断的研究适于湿滑路面行驶的传动系统，也取得了很大的成效。这些措施包括四轮驱动、全轮驱动以及牵引控制系统，这些林林种种的措施又有些什么不同呢？　　4WD（四轮驱动）通过低比率的传动装置来帮助汽车克服在泥泞和雪地上的打滑，就如同在越野（off-road）、多岩石地形以及起伏的小山丘上驾驶一般。这些汽车必须在停下或者低速行驶的时候进行低比率传动的换档，并且换档是通过一根排挡杆或者按钮来进行的。　　而?AWD?已经变得和?4WD?几乎一样了，唯一的区别就在于?AWD?比?4WD?少了低比率的传动装置，不过?AWD?仍然提供在湿滑路面、恶劣天气以及轻微越野路面的牵引能力。但实际情况是，对一辆车的越野能力起决定性作用的是车辆的离地高度而非?AWD?能力。所有的?AWD?系统是全时四轮驱动的，这也就意味着你不用进行?2?轮驱动或者全轮驱动模式的转换。　　牵引控制系统对于?4WD?和?AWD?来说是一个折中的选择，他的价格较另外二者都便宜，通常都用在两轮驱动的汽车上，目的是保证驱动轮可以获得最大的牵引力。如果系统检测到其中的一个驱动轮发生打滑，它会自动地对那个车轮施加一些制动力，甚至减小引擎的动力。这样车子会立刻停止滑动接着以更大的动力输送给驱动轮。在多数情况下，它可以给汽车提供足够的牵引力，但如果是两个驱动轮都打滑，那牵引控制系统也无能为力了。　　哪套系统适合你取决于你的车子在何种路路况下行驶以及你能够花费多少钱。在雨地和轻微的雪地上行驶，牵引控制系统和?AWD?都能很好的工作，AWD?对于大多数雪地等级公路、森林、沙漠或者泥泞道路都能应付自如，当然这不包括乱石嶙峋、很深的沙地以及陡