学习笔记6--车辆悬架系统

本系列博客包括6个专栏，分别为：《自动驾驶技术概览》、《自动驾驶汽车平台技术基础》、《自动驾驶汽车定位技术》、《自动驾驶汽车环境感知》、《自动驾驶汽车决策与控制》、《自动驾驶系统设计及应用》，笔者不是自动驾驶领域的专家，只是一个在探索自动驾驶路上的小白，此系列丛书尚未阅读完，也是边阅读边总结边思考，欢迎各位小伙伴，各位大牛们在评论区给出建议，帮笔者这个小白挑出错误，谢谢！
此专栏是关于《自动驾驶技术概览》书籍的笔记。

2.车辆悬架系统

2.1 概述

2.1.1 悬架的功用和组成

悬架：车架与车桥之间的一切传力连接装置的总称；
功用：把路面作用于车轮上的反力造成的力矩传递到车架上，可吸收和缓和路面不平造成的振动和冲击，保证汽车的正常行驶，提高乘客的乘坐舒适性和运输货物的安全性；
悬架组成：弹性元件、减振器、导向机构；

1. 弹性元件：使车架与车桥间做弹性联系，承受和传递垂直载荷，缓和及抑制不平路面所引起的冲击；
2. 导向装置：传递纵向力、侧向力及其力矩，并保证车轮相对于车架或车身有一定的运动规律；
3. 减振器：加快振动的衰减，限制车身和车轮的振动；

2.1.2 悬架的类型

汽车悬架分为：非独立悬架和独立悬架；

1. 非独立悬架特点：左右车轮安装在一根整体式车桥两端，车桥通过弹性元件与车架相连；当非独立悬架的一侧车轮跳动时，另一侧车轮也会受到影响；
2. 独立悬架特点：独立悬架的两侧车轮分别安装在断开式车桥两端，每段车桥和车轮单独通过弹性元件与车架相连；

2.2 非独立悬架与独立悬架

非独立悬架：结构简单，工作可靠；
应用：货车的前、后悬架；桥车的后桥；

独立悬架的优点：

1. 弹性组件的变形在一定的范围内，两侧车轮可以单独运动而互不影响，减少车架和车身在不平道路上行驶时的振动，有助于消除转向轮不断偏摆的现象；
2. 减少了汽车上非弹载质量(不用弹簧支承的质量)，悬架所受到的冲击载荷较小，因此采用独立悬架可以提高汽车的平均行驶速度；
3. 发动机总成的位置可降低和前移，使汽车重心下降，提高了汽车行驶的稳定性；
4. 保证汽车在不平道路上行驶时，车轮与路面有良好的接触，增大了驱动力；
5. 但独立悬架结构复杂，制造成本高，维修不便，车轮跳动时，由于车轮外倾角与轮距变化较大，轮胎磨损较为严重；

独立悬架结构类型：

1. 横臂式独立悬架：车轮在汽车横向平面内摆动的悬架；
2. 纵臂式独立悬架：车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架；
3. 滑柱连杆式悬架：车轮沿主销移动的悬架，包括：烛式悬架、麦弗逊式悬架；
4. 单斜臂式独立悬架：车轮在汽车的斜向平面内摆动的悬架；

2.3 电控悬架

1. 电控悬架：悬架系统的刚度和阻尼特性根据汽车的行驶条件自适应调节，并使悬架系统始终处于最佳减振状态；
2. 电控悬架系统能根据车身高度、车速、转向角度及速率、制动等信号，由电子控制单元(ECU)控制悬架执行机构，使悬架系统的刚度、减振器的阻尼力及车身高度等参数得以改变，从而使汽车具有良好的乘坐舒适性、操纵稳定性及通过性；
3. 电控悬架系统优点：能使悬架随不同的路况和行驶状态做出不同的反应；

电控悬架组成：

1. 执行机构：执行控制系统的指令，一般为：力发生器、转矩发生器，如：液压缸、气缸、伺服电动机、电磁阀等；
2. 检测系统：检测系统的各种状态，为控制系统提供依据，包括：各种传感器，车身加速度传感器、车身高度传感器、车速传感器、方向盘转角传感器、节气门位置传感器等；
3. 控制系统：处理数据和发出各种控制指令，核心部件：电子控制器；
4. 能源系统：为以上部分提供能量；

电控悬架系统分类：

1. 全主动悬架：可根据汽车运动实际情况，对悬架的刚度和阻尼进行自适应调节；
2. 半主动悬架：不改变悬架的刚度，只改变悬架的阻尼；不能随外界的输入进行最优控制和调节，但可根据路面的激励和车身的响应，按存储在电控单元内的各种条件，令弹簧和减振器的优化参数对弹簧刚度和悬架的阻尼进行自动调整，使车身的振动控制在某个范围内。
   
   注：此篇涉及到汽车构造，请读者自主去学习汽车构造相关，笔者仅简单介绍一些和汽车构造相关的名词。