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东风雪铁龙世嘉轿车前麦弗逊悬架设计文献综述

 2020-04-26 11:04  

1.目的及意义

1886年1月29日被公认为是世界汽车的诞生日。汽车的发展有一个漫长的过程。经100多年来的不断改进、创新,凝聚了人类的智慧和匠心,并得益于石油、钢铁、铝、化工、塑料、电子技术与金融等多种行业的支持,成为了今日这样具有多种型式、不同规格,广泛用于社会经济生活多种领域的交通运输工具。

我国的第一辆汽车于1929年5月在沈阳问世,由张学良将军掌管的辽宁迫击炮厂制造。几十年来,我国汽车工业稳步发展,国内汽车市场也迅速增长。根据公安部最新统计数据,截止2017年底,中国机动车保有量达到3.10亿辆,其中汽车2.17亿辆;机动车驾驶人达到3.85亿人,汽车驾驶人3.42亿人,我国依然是汽车保有量第一大国。

悬架,和许多其他车辆的系统一样,随着汽车技术的发展而发展。几个世纪以来,马车根本没有任何悬架装置。直到后来,在第8世纪,一个基于铁链系统的原始悬架系统被发明出来。17世纪以后,悬架开始采用钢板弹簧。直到20世纪,各种各样的设计才被开发出来,悬架系统的发展基于弹簧和减振器的发展。

其中,一个经典的设计就是麦弗逊悬架。它是以20世纪40年代设计它的Earle S.MacPherson的名字命名的。它是一种非常紧凑的设计,开创性地将减振器和螺旋弹簧组合在一起,装在汽车前轴上,创造出这种结构简单且性能优越的悬架系统,实践证明这种悬架系统构造简单、占用空间小、操控性能好,被业界誉为经典的设计,是目前应用最广泛的悬架系统。在国内,麦弗逊悬架是众多汽车的首选悬架系统,一般用于轿车前悬架系统。随着汽车行业的突飞猛进,科技的不断发展,汽车工程师们正在不断的研究和改进麦弗逊悬架,使其能够充分的发挥其性能。

当代汽车悬架系统发展非常迅猛,各种新型结构型式不断出现,有效地促进了汽车的整体发展。汽车悬架系统按照控制方式不同,分为被动式悬架和主动式悬架。

1934年,德国汽车专家Olley首次提出被动悬架的基本原理,期间经过不断地发展和研究,被动悬架系统被广泛应用于各种车辆,取得了非常好的效果,至今仍然是车辆悬架结构中的主流结构。现如今汽车悬架设计理论己经发展到了主动悬架和半主动悬架阶段。

在20世纪60年代,美国通用公司提出根据汽车行驶工况的变化,对悬架刚度和阻尼进行动态地调整,使悬架系统始终处于最佳减振状态,这种悬架系统叫做主动悬架系统。虽然主动悬架性能优越,可以很好的解决被动悬架的各种问题,但是主动悬架却有着目前无法解决的困难—制造成本十分昂贵,所以不能广泛应用。为此,人们退而求其次开始努力开发成本低廉、性能稳定的半主动悬架以试图取代主动悬架。

1973年,美国加州大学戴维斯分校的D.A. Crosby和D.C. Karnopp首先提出了半主动悬架的概念,从而用较低的费用基本实现了主动悬架的性能。半主动悬架在性能上可达到与主动悬架相当的水平,同时具有结构简单、工作时基本不消耗车辆动力等优点,因而有着非常良好的应用前景。

在半主动悬架的控制策略研究方面,主要有天棚阻尼控制方法、状态反馈最优控制、预见控制、自适应控制、自适应控制,智能控制(包括模糊控制、神经网络控制)等方法。

对于国内来说,针对悬架的研究起步较晚,从80年代才开始的,虽然比国外起步较晚,但是在参考国外文献和研究成果的基础上,发展迅速,很快就有了明显的进展。在1976年,郭孔辉院士发表了一篇“汽车振动与载货的统计分析及悬挂系统参数选择”文章,此文章详细的介绍了怎样选择悬架参数,以实现对汽车的行驶平顺性进行研究并讨论。

吉林大学的玄圣夷通过整理收集麦弗逊悬架相关资料建立了麦弗逊悬架专家知识系统,通过已知硬点参数推算出悬架其他硬点坐标,利用ADAMS软件进行运动学仿真分析,确定了前轮定位参数在车轮上下跳动过程中的变化规律,然后更进一步的对其进行了实验设计,分析和优化了悬架某些关键点对车轮定位参数的影响,初步符合了设计要求。

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