汽车悬架系统对振动和噪声有大影响，提高乘坐舒适性的设计方法

悬架系统的振动、噪声与乘坐舒适性、接缝噪声等有着很大的关系，乘员对它的感觉非常敏感。因此，弹簧的刚度及衬套的柔软程度等必须认真对待。但是如果过于重视乘坐舒适性指标，会造成刚度过低，反过来会影响操纵稳定性。因此，对这些相互矛盾的性能在设计阶段就需要充分考虑，以达到最佳的平衡点。

某些汽车的前悬架是麦弗逊式独立悬架，通过衬套和减振垫弹性支持，采用双减振垫及偏心式弹簧，后悬架采用刚度较高的拖曳臂式三连杆和大直径衬套的组合形式。这种结构使悬架的刚度高，与车身配置的悬置需要准确设计，在不损失操纵稳定性的前提下，提高乘坐舒适性。

1.与悬架相关的振动和噪声

1）与悬架相关的振动和噪声现象如表7.2.14所示。

表7.2.14 与悬架相关的振动和噪声现象及产生原因

2）乘坐舒适性的分类和主观感受。车身的振动会带给乘员什么样的感受，即乘坐舒适性，其关键是乘员感觉到了什么样的振动，对其分类如表7.2.15所示。

表7.2.15 乘坐舒适性的分类和主观感受

（续）

2.悬架构成部件和振动、噪声的关系

（1）弹簧、减振器

螺旋弹簧的刚度越低，簧上质量的固有振动频率则越小，对乘坐舒适性越有利。减振器在低速领域内的衰减力较低，在3～8Hz附近的车身突然向上冲击及对腹部的压迫感减小，但却造成低频的簧上振动恶化。

相反，如果衰减系数高，为了降低侧倾、俯仰、跳动的发生，虽然对质量较大的车辆有利，但路面的激励会很敏感地向车身传递，因此，衰减系数的提高有一定的限制。

如图7.2.33所示，如果弹簧刚度和衰减系数低，那么在路面激励作用下，车身表现出剧烈的振动，并且持续时间久。反之，如果弹簧刚度高、衰减系数大，那么在路面激励作用下，车身表现出细微的振动，并且持续时间短，很快就能恢复原状。

另外，车轮的路面追从性能与减振器从低速动作到高速动作领域的衰减特性有关。

综合考虑以上各特性来确定最佳的弹簧刚度和衰减系数。

图7.2.33 刚度与衰减系数对振动的影响

（2）偏置式弹簧(www.xing528.com)

对于麦弗逊横拉杆式悬架，减振器也是悬架的一部分，由于上下动作而产生的弯曲载荷及制动力矩由横拉杆承担，因此横拉杆的摩擦力容易变大。如果存在摩擦力，不但无法施加更大的力，还会造成减振器无法伸缩，使其功能失效。

总之，悬架本身具备的缓冲功能失效后，将弹簧以下的力直接向车身传递。另外在摩擦力的作用下产生的振动会使座椅的振动增幅，使乘坐舒适性恶化。

为了降低摩擦力，将弹簧的中心轴偏离横拉杆上侧，采用在减振器内部增加活塞和连接机构，以降低横向力和增加防振能力的偏置式弹簧，如图7.2.34所示。

3.悬架衬套

汽车在路面上行驶时受到的振动除了上下方向以外，还包括前后方向的振动激励，它会引起接缝噪声。这是由于越过路面的接缝时受到的冲击使乘坐舒适性恶化。

为了避免上述现象，悬架的前后方向也应该具有一定的柔性，它是由橡胶衬套的弹性决定的，弹性越低则乘坐舒适性越好。但是却会造成操纵稳定性恶化，以及因路面的反冲共振引起的摆振现象发生。

因此，为了降低路面的冲击，使衬套前后方向较软，对操纵稳定性影响较大的横向刚度较高，这两个方向的特性在设计时需要充分论证。在某些高级汽车的前悬架上，下摆臂后端的衬套内侧设置凹槽，可以实现有效缓冲前后方向的振动激励，而对横向及后方（制动时）的激励有较高的抵抗能力，因此在车辆转向及制动时，能有效防止车轮定位变化，并且对路面突起等前后方向的激励具有较高的衰减能力。

另外，在一些双减振悬架的下摆臂、中间梁、横梁处采用弹性支承，下摆臂未能完全吸收的细微振动由弹性支承再次吸收，对瞬间激励具有高效的吸收能力。

后悬架针对乘坐舒适性所采取的对策，是在控制臂处使用带有间隙的大直径衬套，同时在横向拉杆的安装处设有上、下衬套，这些措施对前后及上下方向的轻微振动具有较好的吸收能力。

图7.2.35所示为悬架系统中的衬套。

图7.2.34 偏置式弹簧

R₁—路面反力 R₂—横拉杆轴向反力 R₃—横拉杆弯曲方向反力 R₄—弹簧产生的横拉杆弯曲力

图7.2.35 悬架上的衬套

4.修理上的要点

如表7.2.16所示。

表7.2.16 修理上的要点