基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的应用技术研究
Research on the application technology of automobile active vibration control suspension system based on magnetorheological intelligent spring
湘潭大学土木工程与力学学院
游世辉
(按国家自然科学基金项目申请书编写）
摘要
磁流变材料主要包括磁流变液、磁流变泡沫和磁流变弹性体等，基于磁流变技术，可以开发出磁流变阻尼器和磁流变智能弹簧等器件。一般的主动振动控制系统应可以实时调控刚度、阻尼和高度（位移或车辆动态姿态），而目前的汽车减振悬架系统的研究主要集中在基于调整阻尼的磁流变阻尼器的半主动悬架系统。为此，本项目希望发展一种基于磁流变技术、集成智能弹簧和阻尼器、可实时调控刚度、阻尼和高度的汽车主动减振悬架系统。本项目主要研究：1）磁流变智能弹簧的多学科设计与优化，基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的集成设计。2）基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的动力学模型及动态性能匹配设计。3）基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的移频控制理论，以及集成磁流变智能弹簧与磁流变阻尼器的汽车主动减振悬架系统的混合移频控制和调控阻尼的主动控制策略。4）磁流变智能弹簧和汽车主动减振悬架系统的实验和应用技术。
Abstract
Magnetorheological materials mainly include magnetorheological fluids, magnetorheological foams and magnetorheological elastomers, based on magnetorheological technology, and the device such as the magnetorheological damper and the magnetorheological intelligent spring can be developed. The general active vibration control system should control real-time stiffness, damping and height (displacement), but the suspension system of automobile are mainly concentrated in the semi-active suspension system adjusting damping based on magnetorheological damper. Therefore, we hope to develop an active vibration control suspension system of adjusting stiffness, damping and the height of the automobile integrated magnetorheological intelligent spring and damper. The project mainly studies：1) multidisciplinary design and optimization of the magnetorheological intelligent spring, and the integrated design of active suspension system of automobile based on magnetorheological intelligent spring. 2) the dynamic model and the matching design of the dynamic performance of active suspension system of automobile based on magnetorheological intelligent spring. 3)the frequency shift control theory of active vibration control suspension system of automobile based on magnetorheological intelligent spring, and active control strategy for hybrid frequency control and damping regulation of active suspension system of integrated magnetorheological intelligent spring and damper of automobile. 4)the experiments and application techniques of the active suspension system of automobile and the magnetorheological intelligent spring.
报告正文
（一）立项依据与研究内容（不超过10000字）
1. 项目的立项依据（研究意义、国内外研究现状及发展动态分析,需结合科学研
究发展趋势来论述科学意义; 或结合国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键科技问题来论述其应用前景。附主要参考文献目录）
自1948年美国国家标准署工程师Jacob Rabinow发现了磁流变效应以来，磁流变(Magnetorheological，MR)技术就引起了人们的广泛关注，一直到20世纪80年代初，由于材料科学的快速发展，特别是工程领域对机电一体化的迫切要求大大增加了对新型功能材料的需求，这再次引起了磁流变技术的研究热潮。
磁流变材料主要包括磁流变液(MR Fluids)、磁流变泡沫(MR Foams)和磁流变弹性体(MR elastomers)等。磁流变材料由于具有在外部磁场作用下流变性能急剧变化的机电耦合特性和其它相关的高技术特征，且其响应速度快、可逆性好，以及可以通过调节磁场大小来控制材料的力学、电学、磁学等性能连续变化的特点，近年来磁流变材料在航空航天、车辆、机械、建筑和振动控制等领域显现出广泛的应用前景。
目前，磁流变液和相关器件已经在机械工程、航空航天、精密加工、汽车工业、建筑工程等领域得到了广泛的应用。
磁流变弹性体是一类由柔软弹性基体嵌入磁性敏感颗粒制成的磁弹性智能材料，兼有磁流变材料和弹性体的优点，如响应快、可逆性好、可控能力强等。这种复合材料能承受大应变和表现出磁弹性效应，如磁致应力、变形和有效模量的变化[1] [2]。
磁流变弹性体材料具有许多潜在的应用，如变刚度轴衬、可调吸振器和阻尼器、减噪系统、隔振器、冲击缓冲器、磁流变弹性体夹层梁、梁式吸振器和传感器[1] [2]和磁流变（弹性体）橡胶空气弹簧[3]等。
为了提高磁流变弹性体的力学性能，游仕平和申请人等（2010, 2012）使用天然橡胶和合成橡胶混合的并用橡胶，并在基体中加入短纤维和尼龙帘线来使材料达到可实用化的机械性能[4] [5]。
将普通的橡胶空气弹簧的主体外囊橡胶材料改造成短纤维和尼龙帘线增强型磁流变橡胶材料，并在适当的位置配置可变化的外加磁场，可以制成磁流变（弹性体）橡胶空气弹簧（申请人等，2008)[6]。磁流变橡胶空气弹簧是一种在磁场变化条件下可以实时控制和改变高度和刚度的弹簧。在外加磁场和控制系统失效时，可保持一般普通橡胶空气弹簧的正常工作。
将普通的橡胶空气弹簧与磁流变液相结合，并在适当的位置配置可变化的外加磁场，可以制造出磁流变液压橡胶弹簧（申请人等，2010)[7]。磁流变液压橡胶弹簧可以通过改变磁流变液压按其机械响应时间在较大范围内调整其刚度和高度，其在较大范围内调整的刚度和高度与普通液压橡胶弹簧类似。同时，磁流变液压橡胶弹簧还可以通过改变电磁体与线圈产生的电磁场强度在一定范围内对其刚度和高度进行实时地调整。在外加磁场和控制系统失效时，可保持一般普通液压橡胶弹簧的正常工作。
将普通的橡胶空气弹簧与磁流变液压橡胶弹簧相结合，并在适当的位置配置可变化的外加磁场，可以制造出磁流变液压橡胶空气弹簧（申请人等，2010) [8]。磁流变液压橡胶空气弹簧通过改变气压和磁流变液压按其机械响应时间在较大范围内可以调整其刚度和高度，其在较大范围内调整的刚度和高度与普通橡胶空气弹簧和磁流变液压橡胶弹簧相类似。磁流变液压橡胶空气弹簧还可以通过改变电磁体与线圈产生的电磁场强度对其刚度和高度进行实时地调整。在外加磁场和控制系统失效时，可保持一般普通液压橡胶空气弹簧的正常工作。
磁流变橡胶空气弹簧、磁流变液压橡胶弹簧和磁流变液压橡胶空气弹簧等基于磁流变技术的智能弹簧可以广泛应用于航空、航天、汽车、火车、舰船、机械和土木工程等领域。
一般的主动振动控制系统（如车辆动态姿态的控制系统）需要具有实时刚度和高度控制特性的（空气）弹簧来实现，而磁流变体阻尼器在磁场变化条件下可以实时控制和改变阻尼；从而可以将两者集成为一种实时可控刚度、阻尼和高度的智能型主动振动控制系统。
在国家政策支持方面，“低能耗与新能源汽车”、“智能材料与结构技术”均已经被列入了国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006年-2020年）。国家“十二五”科学和技术发展规划包括“新能源汽车”，“现代交通技术”和“高端装备制造”。国家自然科学基金“十二五”发展规划中，“复杂机电系统的功能原理与集成科学” 被列为重点领域。2012年国家自然科学基金委和中国科学院联合出版的“未来10年中国学科发展战略”包括下列相关的支持方向：“随机系统动力学与控制”、“动力学系统的演化模式、设计方法与控制理论”、“多场耦合理论与智能材料及结构力学”、“振动与噪声控制与利用”和“面向机-电-液-声-光-磁-信息等多学科交叉、多场耦合分析与设计的方法研究”[9]。
在国民经济发展需求和学科发展趋势的驱使下，我们提出本项研究课题，探讨基于磁流变技术的智能弹簧在汽车主动减振悬架系统中的应用技术以及相关的实验技术，可以为汽车减振降噪提供理论基础。
下面，我们综合分析国内外基于磁流变技术的汽车主动和半主动悬架系统的
应用技术的研究现状及发展动态[10]。
美国Lord公司是世界上最大的磁流变液供应商，也是磁流变技术商业开发的先驱，其工程技术人员开发了一种汽车磁流变半主动座椅悬架系统--Motion Master，并申请了专利。
美国马里兰大学航空工程系在磁流变阻尼器的设计理论方面一直处于领先
地位，代表世界先进水平，他们也开发了充气补偿结构的汽车磁流变阻尼器。
世界最大的汽车零部件制造和系统集成商--美国德尔夫(Delphi)公司与Lord
公司合作开发了汽车磁流变半主动悬架系统MagneRide，并获得了1999年度世界百大科技成果奖。在2005年底特律北美国际汽车展上又向公众展示了应用于通用公司轿车上的磁流变减振器。
美国维吉尼亚工学院车辆动力学高级实验室(AVDL)利用Lord公司提供的磁
流变阻尼器设计了半主动控制系统，并在Volvo VN重型卡车和Future car轿车的
悬架上进行了道路试验。
内华达大学机械工程系复合智能材料实验室的研究人员和CSA工程公司的
工程技术人员开发了军用高机动多用途轮式车(HMMWV)磁流变阻尼器。
2005年通用公司发布的凯迪拉克SRC系列，其悬架采用了通用汽车研发实验室为同级别车辆开发出的MRC主动电磁感应悬架系统。它利用电极来改变减震
筒内磁性粒子液体的排列形状，控制传感器测得电脑可在1秒内连续反应1 000次，动作反应要比传统通过液压或者气压阀门的设计更为快速，堪称全球动作最快、最先进的阻尼控制悬架系统。
奥迪公司最新TT跑车采用美国德尔福公司开发的MagneRide半主动悬架。这种全新的悬架使奥迪TT瞬变操控性能与抓地性能更优越，驾驶更加舒适。
2006年北京国际车展中发布的法拉利559 GTB Fiorano中，采用了与Delphi
共同开发的SCM磁流变液悬架系统，保证了更好的减振效果和车身控制。
2009年德尔福公司研发出了一款可调刚度磁流变液悬架系统[11]。该系统将磁流变液密封在悬架系统橡胶主体的空腔中, 并于2010年应用在了保时捷公司的车辆上。
综上所述，基于调整阻尼和包括应用磁流变阻尼器的汽车半主动减振悬架系统的研究已经趋于成熟。而在汽车的主动振动控制中，运用主动减振悬架系统的研究较少。从上面的分析可以发现，基于磁流变技术的智能弹簧在汽车主动减振悬架系统中的应用技术以及相关的实验技术的研究刚刚起步，因此，开展这方面的研究具有重要的理论和应用价值。
参考文献
[1]卢秀首, 乔秀颖, 杨涛等. 磁流变弹性体的制备与应用研究进展. 磁性材料及
器件, 2011, 42(6): 1-6.
[2]王宇飞, 何琳. 磁流变弹性体的研究现状及工程应用. 材料科学与工程学报,
2010,(4): 633-636.
[3]丁志华, 游世辉. 磁流变弹性体橡胶空气弹簧的结构设计. 机械设计与制造.
2008, (10): 17-18.
[4]游仕平,钟喜春,游世辉等. NR/SBR并用橡胶基磁敏橡胶的制备及性能的研究.
弹性体. 2010, 20(1): 1-4.
[5]游仕平, 游世辉, 曾德长. 尼龙帘线增强NR/SBR并用胶基磁敏橡胶的磁流变
效应及其力学性能. 机械强度. 2012, 34(3): 333-337.
[6]游世辉等. 磁流变弹性体橡胶空气弹簧. 中国. ZL200620103324.9. 2006.04.30.
[7]游世辉等. 一种磁流变液压橡胶弹簧. 中国. ZL201010508586.4. 2010.10.15.
[8]游世辉等. 一种磁流变液压橡胶空气弹簧.中国. ZL 201010521330.7.
2010.10.27.
[9]国家自然科学基金委，中国科学院. 未来10年中国学科发展战略. 北京: 科学
出版社. 2012.
[10]于学华，彭来森. 汽车磁流变悬架技术进展.新技术新工艺.2009.
[11]王芳. 德尔福推出新型磁流变液动力总成悬置系统. 中国工业报. 2009.
2. 项目的研究内容、研究目标, 以及拟解决的关键科学问题。（此部分为重点阐
述内容）
研究内容
1)基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的多学科设计优化与集成设计
基于磁流变技术的智能弹簧具有多场和多态的耦合效应，而基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统具有多学科的特征。为此，我们需要获得基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的多领域设计参数、信息以及相互的关联、演化与集成，需要研究基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的统一建模和关联分析，需要进行基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的多性能多参数的仿真分析与协同优化。
2)基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的动力学及动态性能匹配设计
对于基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统，动力学性能的优劣
直接影响系统的整体功能与性能指标，是决定系统能否安全、高效和和谐运行的关键因素。为此，我们需要研究基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的多场、多态、多过程的耦合动力学理论，得到其动力学模型、进行计算机仿真，研究基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统与汽车的结构及环境的动态性能匹配设计，从而进行基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的动力学综合设计。
3)基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的主动控制理论
基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的振动带有驱动模式，由此引起的振动和振动控制理论变得复杂，需要分析系统的输入力、承载能力、刚度、以及集成系统的阻尼等的关联关系，实现对系统振动的有效控制。研究基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的移频控制理论，研究磁流变智能弹簧与磁流变阻尼器集成的汽车主动减振悬架系统的混合移频控制和阻尼调控的主动控制策略。
4)磁流变智能弹簧和汽车主动减振悬架系统的实验技术研究
研究磁流变材料的磁致模量和宏观静动态力学性能测试。研究磁流变智能弹簧的宏观静动态力学性能测试，阐明系统结构与力学参数的关系。研究基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统在移频控制时的动态力学性能测试。研究磁流变智能弹簧与磁流变阻尼器集成的汽车主动减振悬架系统的混合移频控制和阻尼调控时的动态力学性能测试。
研究目标
发展一种可实时调控刚度、阻尼和高度（行程或车辆动态姿态）的集成基于磁流变技术的智能弹簧和阻尼器的汽车主动减振悬架系统。
拟解决的关键科学问题
1）磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统与汽车的结构及环境的动态性能匹配设计，基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的动力学综合设计。
2）基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的移频控制理论，磁流变智能弹簧与磁流变阻尼器集成的汽车主动减振悬架系统的混合移频控制和阻尼调控的主动控制策略。
3. 拟采取的研究方案及可行性分析（包括研究方法、技术路线、实验手段、关
键技术等说明）
项目的顺利实施依赖于理论分析、数值模拟和试验测试的协同进行，因此本项目将采用理论、模拟和试验相结合的研究方法。
1)基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的多学科设计优化与集成设计(1)磁流变智能弹簧的设计、优化与仿真
由于流固边界和动态网格划分问题，有限元和边界元会引起不良的后果，为此选择无网格法会有较好的结果。运用随机无网格方法模拟磁流变液与磁流变弹性体在磁场、磁性颗粒、基体和各种添加剂等条件变化时的物理与力学机理，并获得相关的物理和力学等材料的设计参数。运用随机无网格数值仿真技术研究具有材料正交异性、几何非线性、边界非线性、多场耦合及动态随机过程等力学特征的磁流变智能弹簧的工作机理。基于随机无网格法和智能优化计算方法对磁流变智能弹簧的设计敏感性、结构可靠性以及与汽车结构匹配的结构尺寸和结构响应的设计反问题进行研究，为磁流变智能弹簧的设计以及应用匹配技术提供理论依据。
(2)基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的设计、协同优化与仿真
目前，汽车NVH（Noise、Vibration、Harshness）特性分析研究已经得到了非常迅速的发展，而形成系统的研究还需要一段时间。为此，我们可以借鉴其中的一些概念进行基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的研究。基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的协同优化应该包括下列三个方面：1）汽车结构NVH特性分析的计算机仿真技术研究，可以采用声振耦合的无网格方法进行计算机模拟。2）基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的关键部件设计研究，可以从源头和根本上解决问题。3）评价方法的研究。基于人的生理学、心理学和行为科学的汽车的乘员舒适度评价理论和实验方法可以完整的解决乘员舒适度评价问题。利用协同优化算法在每一个子系统不仅进行分析，而且进行设计优化，从而使评价目标、各关键部件设计和系统耦合的整体优化设计结合起来。
2)基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的动力学及动态性能匹配设计(1)基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的动力学与仿真
运用网络系统动力学和多刚体动力学耦合的方法，建立基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的动力学的动力学模型和计算机仿真。在结构力学中，利用节点（位置）和节点之间的连杆描述整个结构框架，而在离散拓扑结构优化中, 强调结构框架的拓扑性质。在研究连续介质力学的无网格
法中，用一点和邻近周围的覆盖来描述基函数。在这里的离散拓扑网络结构动力学的结构性描述中，我们引入图论描述法，如在二维的极大可平面图中，图中的每一个面为三边形（单纯形）k3，类似有限元中的三边形单元，在三维类似有限元中的四面体（单纯形）单元，每一个立体均为K4。在二维极大可平面图中，一点和连接该点邻近周围的N个点连接的轮图可以描述该点的连接关系和局部性质，近似地等价于无网格法中用一点和邻近周围的覆盖的逼近，三维可以类推。以图论的观点，结构力学、有限元和无网格法中的刚度矩阵可以看成图论中的邻接矩阵（其系数为0和1），刚度矩阵的刚度系数可以看成邻接矩阵系数的加权系数、或邻接刚度矩阵系数，加权系数与连接关系有关，这样拓扑结构网络动力学的基本关系就完全确定下来了。在拓扑结构网络系统动力学的系统性描述中，网络系统动力学的外力场可以看成系统的输入，而系统动力学的输出表述为结构系统的响应结果，磁场力的反馈可以对系统进行调控，同时，可以建立网络系统动力学控制的基本框架。(2)基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统与汽车的结构及环境的动态性
能匹配设计
运用基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统与汽车结构振动动态概率设计系统理论，阐明基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统与汽车结构系统的动态特性与动力学参数的关联关系。分析基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统与汽车结构系统的非线性特征，应用系统动力学方法及系统工程方法探讨载荷、工况、运行环境和该系统动力学的动态性能匹配设计。整合基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统与汽车结构系统等子系统的多学科，发展出的一种针对汽车主动减振悬架系统动态性能的综合性系统理论体系。此理论体系可根据汽车主动减振悬架系统各元件参数及环境特征，定量得出其性能的动态化表现以及各环节的振动特征。
(3)基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的动力学综合设计
重点针对基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的动力学分析及汽车结构综合设计进行深入研究，并进行相关的实验研究。主要包括以下内容：(a) 对基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统进行动力学特性分析的综合设计。(b) 利用网络系统动力学和多刚体动力学耦合的方法分析基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统在不同工况下的频率和模态情况。
(c) 研究通过改变外加磁场，使刚度及结构参数具有良好的动态特性。(d) 建
立基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的网络系统动力学模型，计算振动模态及频率。(e) 通过振动分析研究减小和抑制振动的方法。分析系统在运行中振动产生的频率成分，并对仿真结果进行实验验证。
3)基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的主动控制理论
(1)基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的移频控制理论
基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的移频控制的目标是调整磁流变智能弹簧的频率和减振对象的振动主频率之间的关系，以达到在较宽频带内控制振动的目的和最佳的减振效果。在振动信号分析中，小波函数具有良好的时频局部化特性，因此，小波分析方法为振动信号的时频分析提供了有力的手段。多分辨率分析是小波分析方法中的重要算法。小波包方法是对多分辨率分析的改进，它具有对信号的自适应性，能够根据信号的特性，自动选取不同的时频分辨率，从而弥补了多分辨率分析的不足。从小波包分析方法可以提出一种新的移频算法，从而可以建立基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的移频控制理论。
(2)磁流变智能弹簧与磁流变阻尼器集成的汽车主动减振悬架系统的混合移频控
制和阻尼调控的主动控制策略
从上述建立的基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的移频控制理论出发，结合选择目前已有的阻尼调控的半主动控制方法，通过模拟分析和实验对比，可以得到混合移频控制和阻尼调控的主动控制方法。
4)磁流变智能弹簧和汽车主动减振悬架系统的实验技术研究
(1)磁流变材料宏观静动态力学性能测试
磁流变材料的磁致模量和宏观静动态力学性能测试，磁流变材料的磁致模量和宏观静动态力学的测试技术目前已有一些成功的试验系统。
(2)磁流变智能弹簧的宏观静动态力学性能测试
一般的动静态力学分析试验系统，在加装了外加磁场产生系统后，可以测定磁流变智能弹簧的宏观动静态力学性能。对磁流变智能弹簧的力学性能和参数进行分析，可以为相应器件的匹配设计提供研究基础。
(3)磁流变智能弹簧的移频控制动态力学性能测试
在上述测试系统中，在移频控制下，研究基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的动态力学性能测试。
(4)磁流变智能弹簧与磁流变阻尼器集成的汽车主动减振悬架系统的动态力学性
能测试
在上述测试系统中，在混合移频控制和阻尼调控下，研究磁流变智能弹簧与磁流变阻尼器集成的汽车主动减振悬架系统的动态力学性能测试。
在江西省教育厅科技项目(2003)、九江市重点工业攻关配套项目(2004)、江西省科技厅科技攻关项目(2004)、江西省科技厅国际科技合作计划项目(2007)、国家科技部国际科技合作计划项目(2008) 、国家自然科学基金面上项目（2014）、以及其他项目的资助下，申请人对磁流变材料与技术、基于磁流变技术的智能弹簧及其在主动减振和降噪中的应用，以及随机无网格法和智能算法及其在机械和工程结构数值分析中的应用，进行了10多年的研究。在磁流变技术的理论与应用，以及随机无网格法的研究方面积累了较好的研究基础。刚完成的国家科技部国际科技合作计划项目“磁流变弹性体（橡胶）空气弹簧的研究与开发” ，是与英国格拉斯哥大学的英国皇家院士和电磁材料力学的国际知名学者Ogden教授研究组合作完成的，总经费620万元人民币。在该项目的研究、管理与实施的过程中，申请人得到了很好的锻炼。对于纤维增强型磁流变弹性体材料的制备、机械性能改善、微观演化特征、磁致力学行为、炭黑等添加剂对磁流变弹性体的力学性能的影响、纤维增强型磁流变（弹性体）橡胶空气弹簧等智能弹簧的开发制作和力学行为进行了初步研究，获得了初步的研究成果。
项目申请人所在学院在流变学领域具有传统的学科优势和学术影响，拥有“一般力学与力学基础”国家重点学科、“一般力学与力学基础”博士点和力学博士后科研流动站，研究条件和实验设备完全可以满足本项目研究的需要。
项目申请人曾在澳大利亚悉尼大学机械工程系和英国格拉斯哥大学土木工程系和机械工程系从事学术访问和合作研究4年多。2008年至2011年在英国格拉斯哥大学的英国皇家院士和电磁材料力学的国际知名学者Ogden教授的指导下，进行国际合作与交流的经历和经验，为本项目的深入研究打下了坚实的基础。
4. 本项目的特色与创新之处
本项目考虑了基于磁流变技术的智能弹簧具有的多场和多态的耦合效应和基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统具有的多学科特征。从获得基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的多领域设计参数、信息以及相互的关联、演化与集成入手，解决基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的统一建模和关联分析，以及基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的多性能多参数的仿真分析与协同优化。考虑了基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的耦合动力学的多场、多态、多过程模型，研究基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统与汽车的结构及环境的动态性能匹配设计和综合设计。考虑了基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统振动带有的驱动模式，研究基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的移频控制理论，研究磁流变智能弹簧与磁流变
阻尼器集成的汽车主动减振悬架系统的混合移频控制和阻尼调控的主动控制策略。本项目具有多场理论、多学科设计、固体力学、动力学、复杂系统和控制理论等学科的交叉特色。
本项目的创新之处在于：考虑了基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统与汽车的结构及环境的动态性能匹配设计和基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的动力学综合设计，研究基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的移频控制理论，磁流变智能弹簧与磁流变阻尼器集成的汽车主动减振悬架系统的混合移频控制和阻尼调控的主动控制策略，发展一种可实时调控刚度、阻尼和高度（行程或车辆动态姿态）的集成基于磁流变技术的智能弹簧和阻尼器的汽车主动减振悬架系统。研究成果具有重要的科学意义和应用价值。
5.年度研究计划及预期研究结果（包括拟组织的重要学术交流活动、国际合作
与交流计划等）
年度研究计划
2015.01-2015.12
▊基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的多领域设计参数、信息以及相互的关联、演化与集成研究
▊基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的统一建模和关联分析研究
▊基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的多性能多参数的仿真分析
▊基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的多性能多参数的协同优化设计
2016.01-2016.12
▊基于磁流变技术的智能弹簧的选型设计与制作
▊研究磁流变材料的磁致模量和宏观静动态力学性能测试。材料常应变率测试：不同温度、磁场强度和应变率下的拉伸和压缩实验。实验数据分析，建立磁致弹性本构理论和模型
▊材料动态力学性能测试：温度扫描、频率扫描、不同载荷幅值和磁场强度下的实验。结合流变模型理论，发展粘超弹性本构模型
▊研究磁流变智能弹簧的宏观静动态力学性能测试，探讨与变形相关的关联模型，讨论整体的本构模型，阐明结构与力学参数的关系
2017.01-2017.12
▊研究基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的多场、多态、多过程的耦合动力学理论
▊研究动力学模型与计算机仿真
▊研究基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统与汽车的结构及环境的动力性能匹配设计
▊研究基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的动力学综合设计2018.01-2018.12
▊研究基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的移频控制理论
▊研究磁流变智能弹簧与磁流变阻尼器集成的汽车主动减振悬架系统的混合移频控制和阻尼调控的主动控制策略
▊研究基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统在移频控制时的动态力学性能测试
▊研究磁流变智能弹簧与磁流变阻尼器集成的汽车主动减振悬架系统的在混合移频控制和阻尼调控时的动态力学性能测试
▊课题总结
预期研究结果
发展一种可实时调控刚度、阻尼和高度（行程或车辆动态姿态）的集成基于磁流变技术的智能弹簧和阻尼器的汽车主动减振悬架系统，获得基于磁流变智能弹簧的汽车主动减振悬架系统的多学科设计优化与集成设计、动力学特征及动态性能匹配设计、主动控制理论和实验技术的成果。
成果以论文和报告的形式体现。在国际国内重要学术刊物和会议上发表15篇以上学术论文，其中SCI/EI 源刊论文10篇以上，并提交总结报告。培养博士生3-4名，硕士生6-8名。
（二）研究基础与工作条件
1. 工作基础（与本项目相关的研究工作积累和已取得的研究工作成绩）
申请人一直从事磁流变液体、磁流变橡胶材料、基于磁流变技术的智能弹簧及其在主动减振和降噪中的应用，以及随机无网格法和智能算法及其在机械和工程结构数值分析中的应用等方面的理论与实验研究工作。申请人曾主持完成相关的研究项目，包括国家科技部国际科技合作计划项目(2008)、江西省科技厅国际科技合作计划项目(2007)、江西省科技厅科技攻关项目(2004)、九江市重点工业攻关配套项目(2004)和江西省教育厅科技项目(2003)各1项。目前，在研国家自然科学基金面上项目1项（2014）。发表相关论文20余篇，其中SCI / EI / ISTP
收录10篇。获得相关的国家发明专利2项和国家实用新型专利3项。曾获江西高校科技成果三等奖1项。2008年至2011年的国家科技部国际科技合作计划项目“磁流变弹性体（橡胶）空气弹簧的研究与开发”，是与英国格拉斯哥大学的英国皇家院士和电磁材料力学的国际知名学者Ogden教授研究组合作完成的，总经费为620万元人民币。在该项目中，首次制备了短纤维和尼龙帘线增强型磁流变橡胶材料，使磁流变橡胶材料达到了实用化的机械性能，研究了纤维增强型磁流变弹性体橡胶材料微观结构的演化特征和磁致力学行为的关系，改善了纤维增强型磁流变弹性体橡胶材料的磁流变效应，研究了炭黑、偶联剂等添加剂对纤维增强型磁流变弹性体橡胶材料的力学性能的增强效果、并改善了基体与颗粒界面力学的相互作用。首次开发制作了短纤维和尼龙帘线增强型磁流变橡胶空气弹簧，并研究了短纤维和尼龙帘线增强型磁流变橡胶空气弹簧的力学行为。取得了一些初步的研究成果。
2. 工作条件（包括已具备的实验条件, 尚缺少的实验条件和拟解决的途径, 包括
利用国家实验室、国家重点实验室和部门重点实验室等研究基地的计划与落实情况）
本项目主要依托湘潭大学“一般力学与力学基础”国家重点学科和力学博士后科研流动站、“低维材料及其应用技术教育部重点实验室”和“流变力学校级重点研究所”，研究条件和实验设备完全满足项目的需要，已有的主要试验设备有：▊MTS 810 材料测试系统；
▊Instron 3343 单立柱试验系统；
▊GABO EPLEXOR 500N 动态热机械分析仪；
▊采用MTS 控制器的CSS280I-20w 显微观察电液伺服动静试验机；
▊带图像采集和分析处理功能的Nikon光学显微观测系统；
▊HermaCAM SC3000 红外热像仪。
相关磁场产生设备和控制设备将由课题组自己制作。
在计算条件方面，湘潭大学“科学工程计算与数值仿真”湖南省重点实验室拥有128个CUP 的高性能并行计算机群，并有一台8CPU 的SGI Origin 3200 并行计算机及3 台SGI 图形工作站，可满足本项目数值计算的需要。
课题组与株洲时代新材料科技股份有限公司开展了橡胶材料力学性能与弹性元件疲劳性能方面的合作研究，该公司是湖南省重点高新技术企业、国内弹性元件的生产与研发基地，拥有国家认定企业技术中心、国内唯一的减振降噪弹性元件国家认可的实验室、湖南省工程中心和博士后科研工作站，拥有研发设备
200 余台（套）。本项目实验所需橡胶材料将采用该公司的产品配方，试件制备也在该公司完成。
另外，我们与华南理工大学材料科学与工程学院的曾德长教授的磁性材料与器件研究团队、以及英国格拉斯哥大学Ogden教授的研究团队保持着良好的合作关系。为使用其他的国际先进测试仪器提供了保障。
3. 承担科研项目情况（申请人和项目组主要参与者正在承担的科研项目情况,
包括自然科学基金的项目, 要注明项目的名称和编号、经费来源、起止年月、与本项目的关系及负责的内容等。）
游世辉主持的相关科研项目
1) 项目名称：纤维增强型磁流变橡胶材料和空气弹簧的多尺度随机网络进化动
力学分析与实验研究
项目编号：51375416（国家自然科学基金面上项目）
项目来源：国家自然科学基金
起止年月：2014.01-2017.12
2) 项目名称：磁流变弹性体（橡胶）空气弹簧的研究与开发
项目编号：2008DFA71270（国家科技部国际科技合作计划项目）
项目来源：国家科技部
起止年月：2008.10-2011.10
3) 项目名称：磁流变弹性体（橡胶）空气弹簧的研究与开发
项目编号：2007-A6（江西省科技厅国际科技合作计划项目）
项目来源：江西省科技厅
起止年月：2007.9-2010.12
4) 项目名称：汽车电（磁）流变体空气弹簧悬架减振系统的研究与开发
项目编号：2004-B9（江西省科技厅科技攻关项目）
项目来源：江西省科技厅
起止年月：2004.09-2008.12
5) 项目名称：汽车空气弹簧悬架与电（磁）流变体减振系统的计算机仿真研究
项目编号：200307067（江西省教育厅科技项目）
项目来源：江西省教育厅
起止年月：2003.01-2005.12
6) 项目名称：汽车电（磁）流变体空气弹簧悬架减振系统的研究与开发
项目编号：2004011（九江市重点工业攻关配套项目）
项目来源：九江市科技局
起止年月：2004.01-2006.12
龙志林主持的相关科研项目
1) 项目名称：铁基软磁块体非晶合金纳米压痕蠕变行为与其脆度参数和矫顽力
的相关性研究
项目编号：51071134（国家自然科学基金面上项目）
项目来源：国家自然科学基金
起止年月：2011.01-2013.12
2) 项目名称：新型铁基软磁块体非晶的制备及其性能研究
项目编号：09JJ6069（湖南省科技厅自然科学基金联合基金项目）
项目来源：湖南省科技厅
起止年月：2010.01-2012.12
3) 项目名称：基于过冷液体脆性的铁基软磁块体非晶成分设计及制备
项目编号：KF0903
项目来源：国家重点实验室开放课题
起止年月：2009.11- 2011.12
4) 项目名称：新型铁基软磁块体金属玻璃的研制及应用基础研究
项目编号：09A088（湖南省教育厅重点项目）
项目来源：湖南省教育厅
起止年月：2009-2012
5) 项目名称：高饱和磁化强度铁基块体非晶研究
项目编号：2008FJ3095 (湖南省科技厅一般项目)
项目来源：湖南省科技厅
起止年月：2008.01-2009.12
张俊彦主持的相关科研项目
1) 项目名称：MW级风力发电机叶片的力学性能及优化设计
项目编号：2011FJ3226 (湖南省科技厅一般项目)
项目来源：湖南省科技厅
起止年月：2011-2013
2) 项目名称：低密度泡沫铝力学性能的实验与理论研究
项目编号：06JJ50007 (湖南省科技厅自然科学基金联合基金项目)
项目来源：湖南省科技厅
起止年月：2006.10-2008.12
3) 项目名称：纳米多孔材料因吸附诱导致破坏的Monte Carlo模拟
项目编号：00C093 (湖南省教育厅一般项目)
项目来源：湖南省教育厅
起止年限：2001.01-2002.12
陈锐林主持的相关科研项目
1）项目名称：高速列车-桥梁-风时变系统动力学分析及其应用研究项目编号：20104301120004（国家教育部高等学校博士学科点专项科研基金
项目）
项目来源：国家教育部
起止年限：2010-2012
2）项目名称：高速列车-桥梁-风时变系统动力学之保结构算法及其应用研究项目编号：211127（教育部科学技术研究重点项目）
项目来源：国家教育部
起止年限：2011-2013
3）项目名称：横风作用下高速列车脱轨分析
项目编号：10JJ6077（湖南省自然科学基金项目）
项目来源：湖南省科技厅
起止年限：2010-2012
4）项目名称：高速列车-桥梁-风时变系统动力学之保结构算法及其应用研究项目编号：10B105（湖南省教育厅优秀青年项目）
项目来源：湖南省教育厅
起止年限：2010-2013
5）项目名称：风作用下桥上高速列车走行安全性分析
项目编号：2010RS4020(湖南省科技厅一般项目)
项目来源：湖南省科技厅
起止年限：2010-2011
6）项目名称：基于风作用下列车脱轨能量随机分析理论的桥上高速列车脱轨分析及其应用
项目编号：20110491260
项目来源：第49批中国博士后科学基金面上资助项目
起止年限：2011-2011
7）项目名称：高速列车-桥梁时变系统振动分析及其应用研究
项目编号：YB2011B031
项目来源：湖南省优秀博士论文奖励专项基金项目
起止年限：2011-2013
4. 完成自然科学基金项目情况（对申请人负责的前一个已结题科学基金项目（项
目名称及批准号）完成情况、后续研究进展及与本申请项目的关系加以详细说明。另附该已结题项目研究工作总结摘要（限500字）和相关成果的详细目录。）
无
5. 申请人和项目组主要参与者简介（在读研究生除外）
游世辉
湘潭大学，土木工程与力学学院和流变力学研究所，（三级）教授，博士
一般力学与力学基础专业博士生导师。湘潭大学一般力学与力学基础专业博士后流动站合作导师。2006年度江西省青年骨干教师，2006年破格晋升为教授，2011年获博士生导师资格。2003年9月至2009年7月任九江学院机械与材料工程学院副院长。2008年7月至2010年9月任九江学院机械与材料工程学院省级重点实验室主任（江西省数控技术与应用重点实验室主任，江西省高校数控技术与应用实验教学示范中心主任，江西省机械制造与光机电一体化产学研合作示范培育基地负责人）。国家科技部国际科技合作计划项目评审专家。历任江西省教育厅机械工程教学指导委员会委员，九江学院学术委员会委员，九江学院学报编委。主持完成国家科技部国际科技合作计划项目1项，参加完成国家级科研项目
2项。主持完成省部级科研项目4项, 参加完成省部级科研项目1项。主持或参加完成其他纵向科研项目6项。目前，在研国家自然科学基金面上项目1项（2014）。获得国家发明专利2项和国家实用新型发明专利4项。主编出版著作1本，参加编写教材4本。发表国内外论文40余篇，10余篇被SCI、EI或ISTP检索。
受教育经历
1979/03-1982/01，在长沙交通学院(现长沙理工大学)机电工程系船舶机械设计与
制造专业学习。
1987/09-1990/06，在湘潭大学机电工程系机械设计与理论专业攻读硕士学位，
1990年6月获工学硕士学位（导师：龙泽斌教授）。
1997/09-2002/02, 在湖南大学机械与汽车工程学院车辆工程专业在职攻读博士
学位（导师：钟志华院士）。
2005/09-2008/06, 在华南理工大学机械工程学院材料加工工程专业磁性功能材
料与器件研究方向攻读博士学位（导师：曾德长教授），2008
年6月获工学博士学位（博士论文题目为：磁敏橡胶的力学性
能的研究与应用）。
2007/09-2010/06，在英国拉夫堡大学土木与建筑工程系结构工程专业攻读博士学位（研究方向为：大桥斜拉索的力学特征与主动振动控制）。
研究工作经历
1990/06-1993/12，在长沙铁道学院（现中南大学）机车与车辆工程系从事教学与
科研工作。
1993/12-2002/02，在湖南大学机械与汽车工程学院从事教学与科研工作。
2002/02-2002/12，在加拿大卡尔加里大学机械工程系做研究。
2003/01-2010/09，在江西九江学院机电工程系、机械工程系、机械工程学院和机
械与材料工程学院从事教学与科研工作。历任机电教研室主任、
汽车与交通工程系主任、系副主任、副院长、数控研究与培训
中心主任、省级重点实验室主任（江西省数控技术与应用重点
实验室主任、江西省高校数控技术与应用实验教学示范中心主
任、江西省机械制造与光机电一体化产学研合作示范培育基地
负责人）。
2007/01-2007/03，在澳大利亚悉尼大学做高级访问学者。
2007/09-2010/06，在英国格拉斯哥大学土木工程系和机械工程系做合作研究。2010/09-现在，在湘潭大学土木工程与力学学院和流变力学研究所从事教学与
科研工作。
游世辉发表的与本项目相关的论文
[1]游仕平,游世辉,曾德长. 尼龙帘线增强NR/SBR并用胶基磁敏橡胶的磁流变效
应及其力学性能. 机械强度, 2012, 34(3): 333-337.
[2]游仕平,曾德长,游世辉. 实用型磁敏橡胶的制备和力学性能. 材料研究学报,
2012, 26(2): 181-186.
[3]游仕平,曾德长,游世辉. 偶联剂改性对磁敏NR/SBR并用胶性能的影响. 橡胶
工业, 2011, 58(7): 400-403.
钢板弹簧悬架系统设计规范 1范围 本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参 数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的 修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 QC/T 491-1999汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035-1991汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517-1999汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783-1984汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法 3符号、代号、术语及其定义 GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 QC/T 491-1999汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549-2013汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258-2017机动车运行安全技术条件 GB 13094-2017 客车结构安全要求 QC/T 480-1999汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-2011客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005客车装载质量计算方法 GB 1589-2016道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车 JTT 325-2013营运客车类型划分及等级评定 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 4悬架系统设计对整车性能的影响 悬架是构成汽车的总成之一，一般由弹性元件（弹簧）、导向机构（杆系或钢板弹簧）、减振装置 （减振器）等组成，把车架（或车身）与车桥（或车轮）弹性地连接起来。主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩，缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的 振动，保证汽车的正常行驶。悬架结构、性能不仅影响汽车的行驶平顺性，还对操纵稳定性、燃油经济性、通过性等多种
汽车悬挂系统结构原理图解 Post by：2010-10-419:48:00 什么是悬挂系统 舒适性是轿车最重要的使用性能之一。舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。所以，汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。同时，汽车悬架做为车架(或车身)与车轴(或车轮)之间作连接的传力机件，又是保证汽车行驶安全的重要部件。因此，汽车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表，作为衡量轿车质量的指标之一。 汽车车架（或车身）若直接安装于车桥（或车轮）上，由于道路不平，由于地面冲击使货物和人会感到十分不舒服，这是因为没有悬架装置的原因。汽车悬架是车架（或车身）与车轴（或车轮）之间的弹性联结装置的统称。它的作用是弹性地连接车桥和车架（或车身），缓和行驶中车辆受到的冲击力。保证货物完好和人员舒适；衰减由于弹性系统引进的振动，使汽车行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；同时悬架系统承担着传递垂直反力，纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些力所造成的力矩作用到车架（或车身）上，以保证汽车行驶平顺；并且当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。 悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。
一般悬架由弹性元件、导向机构、减振器和横向稳定杆组成。弹性元件用来承受并传递垂直载荷，缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。弹性元件种类包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧。减振器用来衰减由于弹性系统引起的振动，减振器的类型有筒式减振器，阻力可调式新式减振器，充气式减振器。导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩，同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动，通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。种类有单杆式或多连杆式的。钢板弹簧作为弹性元件时，可不另设导向机构，它本身兼起导向作用。有些轿车和客车上，为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架系统中加设横向稳定杆，目的是提高横向刚度，使汽车具有不足转向特性，改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。 悬挂系统的分类 现代汽车悬架的发展十分快，不断出现，崭新的悬架装置。按控制形式不同分为被动式悬架和主动式悬架。目前多数汽车上都采用被动悬架，如下图所示，也就是汽车姿态（状态）只能被动地取决于路面及行驶状况和汽车的弹性元件，导向机构以及减振器这些机械零件。20世纪80年代以来主动悬架开始在一部分汽车上应用，并且目前还在进一步研究和开发中。主动悬架可以能动地控制垂直振动及其车 身姿态，根据路面和行驶工况自动调整悬架刚度和阻尼。
车辆智能控制技术的研究与应用 车辆1003 20104043 李琳
车辆智能控制技术的研究与应用 自从汽车被发明以来，人类对于驾驶汽车的看法就一直存在分歧，一部分人热衷于让汽车变得越来越好开，强调驾驶乐趣，让你的双手舍不得离开方向盘；然而另一部分人则更热衷于让汽车变得越来越“傻瓜化”，甚至要将驾驶者的双手从方向盘上解放出来……上世纪80年代开始热播的美剧《霹雳游侠》当中的KITT，正是后者思想的集大成者。正在读这篇文章的您也许就曾经被无敌的KITT 所深深吸引吧？当然人类的科技还根本无法达到科幻电视剧当中的效果，KITT 无与伦比的人工智能、让主人公高枕无忧的自动驾驶、车身超级耐打击的能力以及几乎不用加油的动力科技看上去几乎都是天方夜谭。然而随着汽车技术的发展，现实版“KITT”正在向人们走来，近些年来许多厂商都致力于无人自动驾驶技术的研发，宝马在这领域走在时代的前边。 现阶段的技术成果虽然无法实现《霹雳游侠》或者《钢铁侠》里面那样强大的技术，但是让车子短暂脱离驾驶员的控制而自主驾驶，还是已经成功实现了。宝马将一系列最先进的无人驾驶技术设备集成到了一辆看似非常普通的5系轿车里，这些设备能够在高速公路行驶时，接管驾驶员的所有操作，自主进行油门、刹车甚至超车的动作。 车辆自主变线超车 借助布置在车身四周的传感器，它甚至可以发现从辅路匝道进入主干道的车辆，自主采取加减速或者变道的措施，而具体选择那种操作，也是通过计算当时的行驶条件而决定的，也就是说它具备了自主判断交通状况的能力。而这一切，目前都能够在130km/h以下的车速来完成。
其实这些对于驾驶员来说再容易不过的驾驶操作，对于自动驾驶系统来说可是超级复杂的一件事情。车辆不仅需要随时准确侦测出自己处于道路中的哪一条车道上，更要认出车身周边的车辆或者物体。实现这样的感知，不仅需要普通雷达，更需要激光、超声波以及摄像头的辅助。 若要精确做出判断，上述的集中探测装置至少需要两种协同作用。目前这辆能够自主驾驶的宝马5系轿车已经在驾驶员极少干预的前提下，安全行驶了3000英里。这都要归功于全车所有精良的设备。再有一点就是，这项技术的应用普及速度可能远超过你的想象，有消息称该技术在2014年的宝马i3上就会开始搭载，届时你可要分清路上开车的到底是人还是车自己了。然而一向强调给驾驶者带去驾驶乐趣的宝马开发这么一个产品，缺失会让人觉得有些意外，宝马官方给出的解释是，这项技术并不会完全将驾驶者从眼观六路耳听八方中抽离开来，所以不要指望你能在开车上班的路上睡上一觉…… 1 悬架的研究方法 （1）理论研究[1] 悬架系统的理论研究具有前瞻性和探索性，为智能悬架系统的物理实现奠定理论基础。其主要研究内容： a.悬架力学模型理论研究。悬架力学模型是振动理论中的隔振和减振理论的实际应用，通过振动理论的深入研究，全面综合研究悬架的减振和隔振性能、悬挂系统的非线性特性。 未来几年中，动力学、振动与控制领域的下述研究前沿值重视：①高维非
1 范围 本规范适用于传统结构的非独立悬架系统，主要针对钢板弹簧和液力筒式减振器等主要部件设计参数的选取、计算、验证等作出较详细的工作模板。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 QCn 29035-1991 汽车钢板弹簧技术条件 QC/T 517-1999 汽车钢板弹簧用U形螺栓及螺母技术条件 GB/T 4783-1984 汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法 3 符号、代号、术语及其定义 GB 3730.1-2001 汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码 GB/T 3730.3-1992 汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 QC/T 491-1999 汽车筒式减振器尺寸系列及技术条件 GB/T 12549-2013 汽车操纵稳定性术语及其定义 GB 7258-2017 机动车运行安全技术条件 GB 13094-2017 客车结构安全要求 QC/T 480-1999 汽车操纵稳定性指标限值与评价方法 QC/T 474-2011 客车平顺性评价指标及限值 GB/T 12428-2005 客车装载质量计算方法 GB 1589-2016 道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值 GB/T 918.1-1989 道路车辆分类与代码机动车 JTT 325-2013 营运客车类型划分及等级评定 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。 4 悬架系统设计对整车性能的影响 悬架是构成汽车的总成之一，一般由弹性元件（弹簧）、导向机构（杆系或钢板弹簧）、减振装置（减振器）等组成，把车架（或车身）与车桥（或车轮）弹性地连接起来。主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力与力矩，缓和由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统的
汽车常见悬架 一、汽车悬架的功用 悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一起传力连接装置的总称。其功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向力以及这些反力所造成的力矩传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。 二、悬挂系统的基本构成 汽车的悬架机构各有不同，但一般都由弹性元件、减振器、导向机构等三部分组成，分别起缓冲、减振和受力传递的作用。弹性元件即弹簧，承受垂直载荷，缓和及抑制不平路面对车体的冲击。减振器又指液力减振器，其功能是为加速衰减车身的振动，它也是悬挂系统中最精密和复杂的机械件。传力装置则是指车架的上下摆臂等叉形钢架、转向节等元件，用来传递纵向力、侧向力及力矩，并保证车轮相对于车架有确定的相对运动规律。此外，还铺设了缓冲块和横向稳定器。 三、汽车悬挂的分类 悬架按导向机构的基本形式分，有两大类，分别是独立悬挂和非独立悬挂。 1、非独立悬挂 非独立悬架其特点是两侧车轮安装于一整体式车桥上，当一侧车轮受冲击力时会直接影响到另一侧车轮上，当车轮上下跳动时定位参数变化小。若采用钢板弹簧作弹性元件，它可兼起导向作用，使结构大为简化，降低成本。目前广泛应用于货车和大客车上，有些轿车后悬架也有采用的。非独立悬架由于非簧载质量比较大，高速行驶时悬架受到冲击载荷比较大，平顺性较差。 非独立悬架的结构，特别是导向机构的结构，随所采用的弹性元件不同而有所差异，而且有时差别很大。采用螺旋弹簧、气体弹簧时，需要有较为复杂的导向机构；而采用钢板弹簧时，由于钢板弹簧本身可兼起导向机构的作用，并有一定的减振作用，使得悬架结构大为简化。因此，在非独立悬架中大多数采用钢板弹簧作为弹性元件。它中部用U型螺栓将钢板弹簧固定在车桥上。悬架前端为固定铰链，也叫死吊耳。它由钢板弹簧销钉将钢板弹簧前端卷耳部与钢板弹簧前支架连接在一起，前端卷耳孔中为减少摩损装有衬套。后端卷耳通过钢板弹簧吊
汽车减震系统的物理结构、原理及措施班级：农机1206 姓名：唐政伟学号：12110304206 一．摘要 汽车是现代社会中最主要也是最重要的交通工具之一，随着社会文明的进步，人们对汽车舒适性要求越来越高，汽车减震系统也越来越得到人们重视，舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。所以，汽车悬架是组成汽车减震系统的主要组成成分。汽车悬架包括弹性元件，减振器和传力装置等三部分，这三部分分别起缓冲，减振和力的传递作用。它们共同作用达到给汽车减震的目的。 二．正文 悬架系统是指车身、车架和车轮之间的一个连接结构系统，而这个结构系统包含了避震器、悬架弹簧、防倾杆、悬吊副梁、下控臂、纵向杆、转向节臂、橡皮衬套和连杆等部件。当汽车行驶在路面上时因地面的变化而受到震动及冲击，这些冲击的力量其中一部份会由轮胎吸收，但绝大部分是依靠轮胎与车身间的悬架装置来吸收的。 悬架作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震
动，以保证汽车能平顺地行驶。同时，汽车悬架又是保证汽车行驶安全的重要部件。因此，汽车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表，作为衡量轿车质量的指标之一。 汽车悬架包括弹性元件，减振器和传力装置等三部分，这三部分分别起缓冲，减振和力的传递作用。从轿车上来讲，弹性元件多指螺旋弹簧，它只承受垂直载荷，缓和及抑制不平路面对车体的冲击，具有占用空间小，质量小，无需润滑的优点，但由于本身没有摩擦而没有减振作用。弹性元件种类包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧等。减振器指液力减振器，是为了加速衰减车身的振动，它是悬架机构中最精密和复杂的机械件。减振器的类型有筒式减振器，阻力可调式新式减振器，充气式减振器。传力装置是指车架的上下摆臂等叉形刚架、转向节等元件，用来传递纵向力，侧向力及力矩，并保证车轮相对于车架 ( 或车身 ) 有确定的相对运动规律。种类有单杆式或多连杆式的。钢板弹簧作为弹性元件时，可不另设导向机构，它本身兼起导向作用。有些轿车和客车上，为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架系统中加设横向稳定杆，目的是提高横向刚度，使汽车具有不足转向特性，改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性. 汽车悬架又可分为非独立悬架和独立悬架。非独立悬架的结构特点是两侧车轮由一根整体式车桥相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架与车架（或车身）连接。当一侧车轮因道路不平而发
专业课程设计说明书题目：商用汽车后悬架设计 学院机械与汽车学院 专业班级 10车辆工程一班 学生姓名 学生学号 201030081360 指导教师 提交日期 2013 年 7 月 12 日 1
一．设计任务：商用汽车后悬架设计 二．基本参数：协助同组总体设计同学完成车辆性能计算后确定 额定装载质量5000KG 最大总质量8700KG 轴荷分配 空载前：后52:48 满载前：后32:68 满载校核后前：后33：:67 质心位置： 高度：空载793mm 满载1070mm 至前轴距离：空载2040mm 满载2890mm 三．设计内容 主要进行悬架设计，设计的内容包括： 1．查阅资料、调查研究、制定设计原则 2．根据给定的设计参数(发动机最大力矩，驱动轮类型与规格，汽车总质量和使用工况，前后轴荷，前后簧上质量，轴距，制动时前轴轴荷转移系数，驱动时后轴轴荷转移系数)，选择悬架的布置方案及零部件方案，设计出一套完整的后悬架，设计过程中要进行必要的计算。 3．悬架结构设计和主要技术参数的确定 （1）后悬架主要性能参数的确定 （2）钢板弹簧主要参数的确定 （3）钢板弹簧刚度与强度验算 2
（4）减振器主要参数的确定 4．绘制钢板弹簧总成装配图及主要零部件的零件图 5．负责整车质心高度和轴荷的计算和校核。 *6．计算20m/s车速下，B级路面下整车平顺性(参见<汽车理论>P278 题6.5之第1问)。 四．设计要求 1．钢板弹簧总成的装配图，1号图纸一张。 装配图要求表达清楚各部件之间的装配关系，标注出总体尺寸，配合关系及其它需要标注的尺寸，在技术要求部分应写出总成的调整方法和装配要求。 2．主要零部件的零件图，3号图纸4张。 要求零件形状表达清楚、尺寸标注完整，有必要的尺寸公差和形位公差。在技术要求应标明对零件毛胚的要求，材料的热处理方法、标明处理方法及其它特殊要求。 3．编写设计说明书。 五．设计进度与时间安排 本课程设计为2周 １．明确任务，分析有关原始资料，复习有关讲课内容及熟悉参考资料0.5周。 ２．设计计算0.5周 ３．绘图0.5周 ４．编写说明书、答辩0.5周 3
弹簧减震器结构图解 独立悬架与非独立悬架示意图 a. 独立悬架 b. 非独立悬架 独立悬架如图所示，其两侧车轮安装于断开式车桥上，两侧车轮分别独立地与车架（或车身）弹性地连接，当一侧车轮受冲击，其运动不直接影响到另一侧车轮。非独立悬架如图所示。其两侧车轮安装于一整体式车桥上，当一侧车轮受冲击力时会直接影响到另一侧车轮上。 钢板弹簧 1-卷耳2-弹簧夹3-钢板弹簧4-中心螺栓 钢板弹簧可分为对称式钢板弹簧和非对称式钢板弹簧，对称式钢板弹簧其中心螺栓到两端卷耳中心的距离相等如图(a)，不等的则为非对称式钢板弹簧如图（b）。钢板弹簧在载荷作用下变形，各片之间因相对滑动而产生摩擦，可促使车
架的振动衰减，起到减振器的作用。 扭杆弹簧 扭杆弹簧一般用铬钒合金弹簧钢制成。一端固定在车架上，另一端上的摆臂2与车轮相连。当车轮跳动时，摆臂绕扭杆轴线摆动，使扭杆产生扭转弹性变形，从而使车轮与车架的联接成为弹性联接。 空气弹簧 空气弹簧主要用橡胶件作为密闭容器，它分为囊式和膜式两种，工作气压为0.5～1Mpa。这种弹簧随着载荷的增加，容器内压缩空气压力升高，使其弹簧刚度也随之增加，载荷减少，弹簧刚度也随空气压力减少而下降，具有有理想的变刚度弹性特性。 油气弹簧简图
油气弹簧以气体（化学性质不太活泼的气体－氮）作为弹性介质，用油液作为传力介质。简单的油气弹簧（如图4-62(a)所示）不带油气隔膜。目前，这种弹簧多用于重型汽车，在部分轿车上也有采用的。 1-活塞杆2-工作缸筒3-活塞4-伸张阀5-储油缸 筒6-压缩阀7-补偿阀8-流通阀9-导向座-10-防 尘罩11-油封 横向稳定器的安装
关于汽车智能化的报告 鲁居印 15101415 1006465719@https://www.doczj.com/doc/9618916331.html, 钟鸿敏 15101417 1326872385@https://www.doczj.com/doc/9618916331.html, 孙坚 15101427 260237727@https://www.doczj.com/doc/9618916331.html, 吉大汽院车辆14班 2010/11/14 摘要Abstract 本报告对汽车智能化的功能进行了总结；并探讨了如何应用智能化解决汽车工业中的安全和拥堵问题。在汽车工业迈向驾驶无人化的进程中，提出了在一定环境下根据计算机记忆系统和传感系统实现自动驾驶的设想。 This report makes a conclusion of the functions of automobile intelligence and discusses how to use intelligence to solve the safety and congestion problem in automobile industry. During the process to driving without person, we put forward to an imagination that we can achieve driving with no person in addition to computer memory system and sense system under designated environment. 前言Instruction 智能化汽车是环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通信、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。智能车的研究起始于二十世纪七十年代，到八十年代主要从事智能汽车研究
汽车钢板弹簧悬架设计 (1)、钢板弹簧种类 汽车钢板弹簧除了起弹性元件作用之外，还兼起导向作用，而多片弹簧片间磨擦 还起系统阻尼作用。由于钢板弹簧结构简单，使用维修、保养方便，长期以来钢板弹 簧在汽车上得到广泛应用。目前汽车使用的钢板弹簧常见的有以下几种。 ① 通多片钢板弹簧，如图1-a 所示，这种弹簧主要用在载货汽车和大型客车上， 弹簧弹性特性如图2-a 所不，呈线性特性。 图1 图2 ② 少片变截面钢板弹簧，如图1-b 所不，为减少弹簧质量，弹簧厚度沿长度方向 制成等厚，其弹性特性如一般多片钢板弹簧一样呈线性特性图2-a 。这种弹簧主要用于 轻型货车及大、中型载货汽车前悬架。 ③ 两级变刚度复式钢板弹簧，如图1-c 所示，这种弹簧主要用于大、中型载货汽 车后悬架。弹性特性如图2-b 所示，为两级变刚度特性，开始时仅主簧起作用，当载 荷增加到某值时副簧与主簧共同起作用，弹性特性由两条直线组成。 ④ 渐变刚度钢板弹簧，如图1-d 所示，这种弹簧多用于轻型载货汽车与厢式客车 后悬架。副簧放在主簧之下，副簧随汽车载荷变化逐渐起作用，弹簧特性呈非线性特 性，如图2-c 所示。 多片钢板弹簧 钢板弹簧计算实质上是在已知弹簧负荷情况下，根据汽车对悬架性能（频率）要 求，确定弹簧刚度，求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。并要求弹簧尺寸规格满足弹 簧的强度要求。 荷 载 V ：
3.1钢板弹簧设计的已知参数 1）弹簧负荷 通常新车设计时，根据整车布置给定的空、满载轴载质量减去估算的非簧载质量, 得到在每副弹簧上的承载质量。一般将前、后轴，车轮，制动鼓及转向节、传动轴、转向纵拉杆等总成视为非簧载质量。如果钢板弹簧布置在车桥上方，弹簧3/4的质量为非簧载质量，下置弹簧，1/4弹簧质量为非簧载质量。 2）弹簧伸直长度 根据不同车型要求，由总布置给出弹簧伸直长度的控制尺寸。在布置可能的情况下，尽量增加弹簧长度，这主要是考虑以下几个方面原因。 ①由于弹簧刚度与弹簧长度的三次方成反比，因此从改善汽车平顺性角度看，希望弹簧长度长些好。 ②在弹簧刚度相同情况下，长的弹簧在车轮上下跳动时，弹簧两卷耳孔距离变化相对较小，对前悬架来说，主销后倾角变化小，有利于汽车行驶稳定性。 ③增加弹簧长度可以降低弹簧工作应力和应力幅，从而提高弹簧使用寿命。 ④增加弹簧长度可以选用簧片厚的弹簧，从而减少弹簧片数，并且簧片厚的弹簧对提高主片卷耳强度有利。 3）悬架静挠度 汽车簧载质量与其质量组成的振动系统固有频率是评价汽车行驶平顺性的重要参数。悬架设计时根据汽车平顺性要求，应给出汽车空、满载时前、后悬架频率范围。如果知道频率，就可以求出悬架静挠度值c。选取悬架静挠度值时，希望后悬架静挠度值c2小于前悬架静挠度值ci，并且两值最好接近，一般推荐:
附录Ⅰ：外文资料 Automotive Suspension System Overview The impact of the Vehicle in many aspects, Suspension plays a very important role . The components of the suspension system perform six basic functions: 1.Maintain correct vehicle ride height. 2.Reduce the effect of shock forces. 3.Maintain correct wheel alignment. 4.Support vehicle weight. 5.Keep the tires in contact with the road. 6.Control the vehicle’s direction of travel. Most suspension systems have the same basic parts and operate basically in the same way. They differ, however, in the way the parts are arranged. The vehicle wheel is attached to a steering knuckle. The steering knuckle is attached to the vehicle frame by two control arms, which are mounted so they can pivot up and down. A coil spring is mounted between the lower control arm and the frame. When the wheel rolls over a bump, the control arms move up and compress the spring. When the wheel rolls into a dip, the control arms move down and the springs expand. The spring force brings the control arms and the wheel back into the normal position as soon as the wheel is on flat pavement. The idea is to allow the wheel to move up and down while the frame, body, and passengers stay smooth and level. The unequal length control arm or short, long arm (SLA) suspension system has been common on American vehicles for many years. Because each wheel is independently connected to the frame by a steering knuckle, ball joint assemblies, and upper and lower control arms, the system is often described as an independent suspension. The short, long arm suspension system gets its name from the use of two control arms from the frame to the steering knuckle and wheel assembly. The two control arms are of unequal length with a long control arm on the bottom and a short control arm on the top. The control arms are sometimes called A arms because in the top view they are shaped like the letter A. In the short, long arm suspension system, the upper control arm is attached to a cross shaft through two combination rubber and metal bushings. The cross shaft, in turn, is bolted to the frame. A ball joint, called the upper ball joint, is attached to the outer end of the upper arm and connects to the steering knuckle through a tapered stud held in position with a nut. The inner ends of the lower control arm have pressed-in
汽车钢板弹簧悬架设计 （１）、钢板弹簧种类 汽车钢板弹簧除了起弹性元件作用之外,还兼起导向作用,而多片弹簧片间磨擦还起系统阻尼作用。由于钢板弹簧结构简单，使用维修、保养方便，长期以来钢板弹簧在汽车上得到广泛应用。目前汽车使用的钢板弹簧常见的有以下几种。 ①通多片钢板弹簧,如图1-ａ所示，这种弹簧主要用在载货汽车和大型客车上，弹簧弹性特性如图2-ａ所不,呈线性特性。 变形 载荷变形 载荷变形载荷 图1 图2 ②少片变截面钢板弹簧，如图1-ｂ所不,为减少弹簧质量，弹簧厚度沿长度方向制成等厚，其弹性特性如一般多片钢板弹簧一样呈线性特性图2-ａ。这种弹簧主要用于轻型货车及大、中型载货汽车前悬架。 ③两级变刚度复式钢板弹簧，如图１-c 所示，这种弹簧主要用于大、中型载货汽车后悬架。弹性特性如图2－b 所示，为两级变刚度特性，开始时仅主簧起作用，当载荷增加到某值时副簧与主簧共同起作用，弹性特性由两条直线组成。 ④渐变刚度钢板弹簧,如图1-d 所示,这种弹簧多用于轻型载货汽车与厢式客车后悬架。副簧放在主簧之下,副簧随汽车载荷变化逐渐起作用,弹簧特性呈非线性特性,如图2-c 所示。
多片钢板弹簧 钢板弹簧计算实质上是在已知弹簧负荷情况下,根据汽车对悬架性能(频率)要求,确定弹簧刚度,求出弹簧长度、片宽、片厚、片数。并要求弹簧尺寸规格满足弹簧的强度要求。 3.1钢板弹簧设计的已知参数 1)弹簧负荷 通常新车设计时,根据整车布置给定的空、满载轴载质量减去估算的非簧载质量，得到在每副弹簧上的承载质量。一般将前、后轴,车轮，制动鼓及转向节、传动轴、转向纵拉杆等总成视为非簧载质量。如果钢板弹簧布置在车桥上方，弹簧3/4的质量为非簧载质量，下置弹簧，1／４弹簧质量为非簧载质量。 2)弹簧伸直长度 根据不同车型要求,由总布置给出弹簧伸直长度的控制尺寸。在布置可能的情况下,尽量增加弹簧长度，这主要是考虑以下几个方面原因。 ①由于弹簧刚度与弹簧长度的三次方成反比,因此从改善汽车平顺性角度看，希望弹簧长度长些好。 ②在弹簧刚度相同情况下，长的弹簧在车轮上下跳动时，弹簧两卷耳孔距离变化相对较小，对前悬架来说,主销后倾角变化小,有利于汽车行驶稳定性。 ③增加弹簧长度可以降低弹簧工作应力和应力幅,从而提高弹簧使用寿命。 ④增加弹簧长度可以选用簧片厚的弹簧，从而减少弹簧片数,并且簧片厚的弹簧对提高主片卷耳强度有利。 3）悬架静挠度 汽车簧载质量与其质量组成的振动系统固有频率是评价汽车行驶平顺性的重要参数。悬架设计时根据汽车平顺性要求,应给出汽车空、满载时前、后悬架频率范围。如果知道频率，就可以求出悬架静挠度值c δ。选取悬架静挠度值时,希望后悬架静挠度值2c δ小于前悬架静挠度值1c δ,并且两值最好接近,一般推荐：
读书笔记之汽车悬架概述 悬架定义：车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。 悬架功能：把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架或（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。 悬架组成：弹性元件、减振器和导向机构，辅设缓冲块和横向稳定器。 汽车悬架可以分两大类：非独立悬架和独立悬架 1. 非独立悬架 架结构简单，工作可靠，被广泛用于货车的前后悬架。在轿车中，非独立悬架一般仅用于后悬架。 常见的非独立悬架有四种（按照弹性元件的不同分类），即纵置钢板弹簧非独立悬架、螺旋弹簧非独立悬架、空气弹簧非独立悬架和油气弹簧非独立悬架 1.1 纵置钢板弹簧非独立悬架。 由于钢板弹簧本身可以兼起导向机构的作用，并有一定的减振作用，使得悬架结构大为简化，几乎不需要额外的导向结构，对于要求较低的车辆甚至可以不安装减振器。如图1
独立悬架的结构特点是两侧的车轮各自独立地与车架或车身弹性连接，因而具有以下优点: 1）在悬架弹性元件一定的弹性范围内，两侧车轮可以单独运动，而不互相影响，这样在不平道路上可以减少车架和车身的振动，而且有助于消除转向轮不断偏摆的不良现象。 2）减少了汽车非簧载质量。 3）采用断开式车桥，发动机总成的位置可以降低和前移，使汽车质心下降，提高了行驶稳定性。同时能给予车轮较大的跳动空间，因而可以将悬架的刚度设计得较小，使车身振动频率降低，改善行驶平顺性。 以上优点是独立悬架广泛的用于现在汽车上，特别是轿车，转向轮普遍采用了独立悬架。但是独立悬架结构复杂，制造和维修成本高。在独立悬架设计不合理的时，车轮跳动造成较大车轮外倾和轮距的变化，使轮胎磨损较快。 2.1车轮在汽车横向平面内摆动的悬架 2.1.1单横臂式独立悬架 单横臂独立悬架的特点是党悬架变形时，车轮平面将产生倾斜而改变两侧车轮与路面接触点间的距离—轮距致使轮胎相对于地面侧向滑移，破坏轮胎和地面的附着，且轮胎磨损较严重。此外这种悬架用于转向轮时，会使主销内倾和车轮外倾角发生较大的变化，对于转向操纵有一定的影响，故目前在前悬架中很少采用。但是由于结构简单、紧凑、布置方便，在车速不高的重型越野汽车上也有采用。图5所示极为单横臂式独立悬架，图6为采用单横臂式独立悬架的越野车。 2.1.2双横臂独立悬架 双横臂独立悬架的长度可以相等，也可以不相等。在两摆臂等长的悬架中，当车轮上下跳动时，车轮平面没有倾斜，但轮距却发生了较大的变化，这将增加车轮侧向滑移的可能性。在两摆臂不等长的悬架中，如果两摆臂长度适当，可以是车轮和主销的角度以及轮距的变化都不太大，如图7所示。 不太大的轮距变化在轮胎较软时可以由轮胎变形来适应，目前轿车的轮胎可以容许轮距在每个车轮上达到4~5mm 的而不致沿路面滑移。因此，不等长双横臂式独立悬架在轿车前轮上应用广泛。 有时出于布置和空间的考虑，也有使用扭转的弹簧的双横臂悬架，如图9所示。 图5 单横臂独立悬架 图6 单横臂独立悬架越野车 a b 图7 双横臂式独立悬架示意图 a ）两摆臂等长的悬架 b ）两摆臂不等长的悬架 图8 用于轿车前轮双横臂独立悬架 a b 双横臂式独立悬架示意图 a ）两摆臂等长的悬架 b ）两摆臂不等长的悬架 图9 使用扭簧的双横臂式悬架
长城汽车悬架系统 目录 一、悬架系统基础知识 二、弹性元件 三、减振器 四、导向装置及套筒 五、横向稳定杆 六、常见故障 一、悬架系统基础知识 悬架系统概述:舒适性是乘用车最重要的使用性能之一。舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。所以，汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。同时，汽车悬架做为车架 ( 或车身 ) 与车轴 ( 或车轮 ) 之间作连接的传力机件，又是保证汽车行驶安全的重要部件。由于人体所习惯的垂直振动频率约为1~1.6Hz, 所以车身振动的固有频率应接近或处于人体所适应的范围。 悬架的功用:1、连接车桥和车架（车身）； 2、传递各种力和力矩； 3、缓冲、减振、导 向及稳定。 悬架的结构组成: 弹性元件:承受垂直载荷，缓和冲击； 减振器:减振； 导向装置:传力、导向； 横向稳定器：辅助弹性元件，以防横向倾斜。
悬架的分类: 1.主动式悬架与被动式悬架:目前多数汽车上都采用被动悬架，也就是汽车姿态 （状态）只能被动地取决于路面及行驶状况和汽车的弹性元件，导向机构以及减振器这些机械零件。主动悬架可以自动地控制垂直振动及其车身姿态，根据路面和行驶工况自动调整悬架刚度和阻尼。采用主动式悬架后，汽车对侧倾、俯仰、横摆跳动和车身的控制都能更加迅速、精确，汽车高速行驶和转弯的稳定性提高，车身侧倾减少。制动时车身前俯小，启动和急加速可减少后仰。 即使在坏路面，车身的跳动也较少，轮胎对地面的附着力提高。 1) 主动式液压悬架:电子控制的主动式液压悬架能根据悬架的质量和加速度 等，利用液压部件主动地控制汽车的振动。主动式液压悬架在汽车重心附近安装有纵向、横向加速度和横摆陀螺仪传感器，用来采集车身振动、车轮跳动、车身高度和倾斜状态等信号，这些信号被输入到控制单元ECU，ECU根据输入信号和预先设定的程序发出控制指令，控制伺服电机并操纵前后四个执行油缸 工作。 2) 主动式空气悬架:在电子控制的主动式空气悬架系统中，微机根据传感器送 来的信号和驾驶员给予的控制模式经过运算分析后向悬架发出指令，悬架可以根据微机给出的指令改变悬架的刚度和阻尼系数，使车身在行驶过程中保持良好的稳定性能，并且将车身的振动响应控制在允许的范围内。一般说来，主动式空气悬架的控制内容包括车身高度、减振器衰减力、弹簧弹性系数等三项。 2.非独立悬架与独立悬架：非独立悬架特点是两侧车轮安装于一整体式车桥上，
关于汽车悬架系统 ——简单知识了解 李良 车辆工程 说明： 1、单独的关于悬架的资料太多，将资料简化，尽可能简单些，写的不好，多多批评指正。第二部分对悬架的设计和选型很有参考价值，可以看看。 2、另外搜集了一些关于悬架方面的资料（太多了，提供部分），也很不错。 3、有什么问题或建议多多提，我喜欢～～～～～～～～ 第一部分简单回答您提出的问题 悬架的作用： 1、连接车体和车轮，并用适度的刚性支撑车轮； 2、吸收来自路面的冲击，提高乘坐舒适性； 3、有助于行驶中车体的稳定，提高操作性能； 悬架系统设计应满足的性能要点： 1、保证汽车有良好的行驶平顺性；相关联因素有：振动频率、振动加速度界限值 2、有合适的减振性能；应与悬架的弹性特性很好地匹配，保证车身和车轮在共振区的振幅小，振动衰减快 3、保证汽车具有良好的操纵稳定性；主要为悬架导向机构与车轮运动的协调，一方面悬架要保证车轮跳动时，车轮定位参数不发生很大的变化，另一方面要减小车轮的动载荷和车轮跳动量 4、汽车制动和加速时能保持车身稳定，减少车身纵倾（点头、后仰）的可能性，保证车身在制动、转弯、加速时稳定，减小车身的俯仰和侧倾 5、能可靠地传递车身与车轮之间的一切力和力矩，零部件质量轻并有足够的强度、刚度和寿命 悬架的主要性能参数的确定： 1、前、后悬架静挠度和动挠度； 2、悬架的弹性特性； 3、（货车）后悬架主、副簧刚度的分配； 4、车身侧倾中心高度与悬架侧倾角刚度及其在前、后轴的分配； 5、前轮定位参数的变化与导向机构结构尺寸的选择； 悬架系统与转向系统： 1、悬架机构位移的转向效应，悬架系对操纵性、稳定性的影响之一是悬架机构的位移随弹簧扰度而变所引起的转向效应。轴转向，使用纵置钢板弹簧的车轴式悬架的汽车在转弯时车体所发生侧摆的情况下，转弯外侧车轮由于弹簧被压缩而后退，内侧车轮由于弹簧拉伸而前进，其结果是整个车轴相当原来的车轴中心产生转角，这种现象称为周转向。前轮产生转向不足的效应，后轮产生转向过度的效应。独立悬架外侧成为前束（负前束），而产生轴转向效应。 2、车轮外倾角变化的转向效应，大多数独立悬架的车轮对面外倾角以及轮胎接地负荷都随着车体的倾斜而变化，这时外倾推力也发生变化，车轮被推向转弯的外侧，前轮有转向不足，后轮有转向过度的倾向。在这种情况下，其作用和离心对抗，所以产生相反效应。车轴式悬架在转弯时由于左右的负荷移动，轮胎的扰度不同也产生若干的外倾角的变化，其作用相同。 3、上述都是转弯时的情况，而直进时由于路面凹凸不平使车轮上下振动，也同时会产生这种效应，随着外倾角的变化也有产生轴转向的可能性。一般轴转向或因外倾角变化的转向效应都会改变原来的操纵特性，所以对操纵性，稳定性影响相当大，因此，在设计汽车时往往把这些效应计算在内面修正其操纵特性。
简报 几种常见汽车减振器及其特点 汽车上的弹簧主要是用来支撑车身和抑制来自路面的冲击。在经过不平路面时，汽车上的弹簧可以起到缓解车身振动的作用，虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动，但弹簧自身还会有往复运动，而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。这样通过减振器的作用就可以把弹簧的这种往复运动通过液体运动的阻尼快速消除，确保了汽车悬挂的状态稳定性和乘坐的舒适性。下面就是几种常见的汽车减震器。 普通油/气压减振器 目前常用的油压减振器主要是双向筒式减振器，大体结构，有活塞、液缸和多个单向阀门组成。这种类型的减振器伸张阀的刚性比压缩阀要大很多，因此减振器压缩时的阻尼力不大，而拉伸时的阻尼力大不少，这样就可以在悬架弹起时消除它继续反复弹起的趋势，达到减振的效果。 普通油压减振器也是目前车辆最为常用的，结构相对简单，同时也比较好维护。 这类减振器平时要注意检查，如果液缸密封不好，减振器漏油就会失去减振效果，这时就需要及时更换。 充气式减振器与油压式减振器基本原理类似，只是内部充的是高压气体(一般是氮气)，结构更为简单，一般采用单筒设计。充气式减振器的工作状态更为理想，但对于减振器的密封和充气工艺要求比较高，多用于改装之用。 阻尼可调式减振器 顾名思义，这类减振器的阻尼可以调节，分为传统阻尼可调减振器和电控可变阻尼减振器(通常使用电磁控制)。传统的可调阻尼减振器需要比较复杂的机电装置，有的还需要附属液压系统，结构复杂，成本也不低，很难在普通车型上普及。 相比之下，电控的电/磁流变液减振器运用更为灵活，体积重量也更小，而磁流变液(MRF)减振器由于比电流变液(ERF)减振器工作状态更为稳定，隐隐已成为主流技术，在不少车型上已经有装备。同样，电磁减振器也可以通过手动设定调节，或者车辆根据采集到的动态信息，自动调节减振器的阻尼，实现动态控制。 磁流变减振器的原理主要是在减振器内部充满磁流变液，并布置电磁线圈，磁流变液可以在磁场作用下从流动性很强的液体变成粘塑性体(好比从水一下子就变成橡皮泥一样)，并且这种变化可控、迅速、可逆，这样就具备了很强的适应能力。 机务科 2014/3/13
第1章绪论 1.1悬架系统简介 汽车悬架是车架（车身）与车桥（车轮）之间弹性连接的部件，主要由弹性元件、导向装置及减振器三个基本部分组成[1]。原始的悬架是不能够进行控制调节的被动悬架，在多变环境或性能要求高且影响因素复杂的情况下，被动悬架难以满足期望的性能要求。随着电液控制、计算机技术的发展以及传感器、微处理器及液、电控制元件制造技术的提高，出现了可控的智能悬架系统，即电子控制悬架系统。电子控制悬架系统按悬架系统结构形式分，可分为电控空气悬架系统和电控液压悬架系统两种。 1.1.1悬架的功能 悬架是现代汽车的重要总成之一，一般由弹性元件、阻尼元件以及导向机构等组成。悬架应具备的功能如下：支撑车身或车体；将车体与车轴弹性的连接起来，有效的抑制、衰减、隔离来自不平路面的冲击，以提供良好的乘坐舒适性；传递车轮和车体间一切力与力矩，使轮胎尽量跟随着地面，尽量减弱外因引起的车身姿态变化，以提供良好的操纵稳定性。其中的乘坐舒适性和操纵稳定性是两个相互矛盾的要求。例如：应用软悬架，如降低弹簧刚度，可以减小车身的加速度，满足乘坐舒适性，但同时增加了车身重心变化的幅度，加大了车轮的动载，而影响操纵稳定性，而应用硬悬架可以限制汽车姿态变化，保证轮胎良好接地，满足操纵稳定性但同时也会破坏平顺性的要求。悬架对汽车的行驶平顺性、乘坐舒适性及操纵稳定性等多种使用性能都有很大的影响，因此悬架设计一直是汽车设计人员非常关注的问题之一。 1
1.1.2 悬架的分类 按悬架工作原理不同可分为被动悬架、半主动悬架及主动悬架三种，如图1.1所示[2]。 1、被动悬架 目前在汽车上普遍采用的悬架，仍多为被动悬架。被动悬架概念是在1934年由Olley提出的。它通常是指：结构上只包括弹簧和阻尼器(减振器)的系统。传统的被动悬架虽然结构简单、造价低廉且不消耗外部能源，但因为其参数固定，所以具有较大的局限性。主要表现在：悬架参数固定，不能随路矿改变，只能针对某种特定工况，进行参数优化设计；而且悬架元件仅对局部的相对运动做出响应，故限制了悬架参数的取值范围。研究表明在人体共振频率附近，振动的不适主要是由弹簧的刚度决定，而在非悬置质量共振频率附近，阻尼力起决定性作用。减小悬架刚度后对改善乘坐舒适性有利，但对改善轮胎的动载荷不利，故在被动悬架设计中需要针对这些矛盾因素选择折衷方案。由于存在这种本质性的矛盾问题，这就必然导致设计人员无法使参数优化达到期望的最优性能指标。所以传统被动悬架难以实现乘坐舒适性和操纵稳定性的完美结合。随着汽车速度的提高，对汽车悬架的性能也提出了越来越高的要求。所以在这种情况下智能悬架系统应运而生了，即基于电子控制的智能悬架系统——主动悬架，半主动悬架得了迅速发展并逐渐在轿车上应用。 2