汽车悬架系统结构与发展趋势研究
汽车悬架系统结构与发展趋势研究[20191208103501]
摘要
经济社会在不断发展，人们生活水平也在不断提高，汽车性能的要求也是越来越高。汽车悬架系统是汽车的一个重要组成部分，它是保持汽车的舒适性、操作稳定性、安全性的重要因素。现代意义的汽车悬架系统从诞生到现在，其发展历程经历了传统的被动悬架系统到现代智能控制悬架系统的转变，伴随着悬架系统的变革，汽车的性能也是逐步进行提高。本文通过综述汽车悬架系统的结构以及目前的发展趋势，得出了以下三个结论：一、在传统被动悬架系统领域，以“惯容—弹簧—阻尼”结构体系为理论依据的汽车悬架系统会成为该领域的发展方向；二、在智能悬架系统领域，主动悬架系统会成为研究的重点；三、随着电子控制技术的发展，主动悬架系统会最终成为主流的悬架系统。
关键字:汽车悬架系统被动悬架系统智能悬架系统半主动悬架系统主动悬架系统
目 录
1. 绪论 1
1.1 汽车悬架系统的国内外发展现状 1
1.2 本文的研究背景 2
1. 3 本文的研究内容及意义 3
2. 汽车悬架系统的结构及工作原理 5
2.1汽车悬架系统的组成 5
2.2汽车悬架系统的工作原理 6
2.3汽车悬架系统的典型零部件 6
2.3.1 弹簧 6
2.3.2 减振器 9
2.3.3 防横摇稳定杆 11
3. 汽车悬架系统的分类及新技术 13
3.1 被动悬架 14
3.2智能悬架 15
3.2.1 半主动悬架 16
3.2.2 主动悬架 17
3.3 汽车悬架系统的新技术 18
4. 汽车悬架系统结构发展趋势 19
4.1 被动悬架系统的发展趋势 19
4.2 智能悬架系统的发展趋势 20
4.3 悬架系统的发展趋势 20
5. 总结 22
致谢 25
参考文献 26
1. 绪论
1.1 汽车悬架系统的国内外发展现状
随着人类社会的发展，科技不断向前发展，人们重来没有停止对技术进步的追求。在工业革命以前，马车是最主要的代步工具，为了更加舒适的乘坐，人类开始不断的探索马车的悬架系统。1776年，叶片弹簧运用在了马车上，并取得了专利，叶片弹簧技术一直沿用到到20世纪30年代，直到螺旋弹簧逐渐代替叶片弹簧，1934年，由螺旋弹簧组成的第一个被动悬架系统出现了[1]。第一辆汽车诞生之后，对悬架系统的研究更加深入，弹性元件的形态经历了扭杆弹簧、空气弹簧、橡胶弹簧、钢板弹簧等。
被动悬架系统的参数主要根据经验或优化设计的方法确定，一旦确定就不会改变。它是一系列路况的综合折中设计，因此适用范围窄，减振的效果较差。人们在研究过程中采用了多种方法来弥补这种缺陷，改变被动悬架系统的结构体系，以及采用非线性刚度弹簧和调节车身高度的方法，这些方法虽然可以改善悬架系统的性能， 但被动悬架的弊端确实最大的硬伤。被动悬架主要应用于中低端汽车。
1973年，D.A.Crosby和D.C.Karnopp 首先开始了半主动悬架的研究工作[1]。大部分的半主动悬架系统主要是改变悬架系统的阻尼，很少考虑改变悬架系统的刚度。工作原理是：根据簧上相对车轮转速响应，速度响应，作为反馈信号，按照对阻尼力控制调节弹簧或刚度半主动悬架系统用沉默的方式来之条款及条件电力停牌。设置是相同的，但阻尼或刚度可以根据状态进行调整，在这一方面，与主动悬架是困难的。因为半主动悬架结构比较简易，所以工作时不需要消耗动力，但是可以取得与主动悬架系统相似的性能，因此具有无比广阔的发展空间。
1954 年，美国通用汽车公司在悬架系统设计中率先提出了主动悬架的概念[2]。它是以被动悬架为基石，在上面增加了刚度和阻尼可调节的控制装置，从而保证汽车在任何路面都具有最佳的运行状态。20世纪80年代，这种智能控制悬架系统的研制开发在世界各大著名的汽车公司和生产厂家之间火热进行。在所有的研究开发中，奔驰、本田、沃尔沃、丰田等在汽车上进行了较为成功的试验。智能悬架系统的突出优点是乘坐非常舒服，但它也具有能耗高、结构构复杂、成本高、可靠性低等缺点。目前，主动悬架系统的研究热点就是如何解决这些不可避免的缺点。
这款车是在中国很多沉默的悬挂系统。你相较于其他国家起步较晚主动悬架系统和半主动的学习，有很大的差距。在西方国家，第一次在农场系统，你就成为老福特，奔驰，半主动悬架，在1980年后期最好的结果。主动悬架的早期目标我们将有，一开始，和复杂的控制，跨学科的，这将有重大突破的沟通。在20世纪90年代，主动悬架的应用流离失所者营地和大型豪华轿车。国内对主动悬架开展研究项目的只有北京理工大学和同济大学等少数几个研究机构，因此，它的研究空间非常大[3]。
非道路用柴油机最大的一个特点就是功率大，经济性能好。此外非道路用柴油机无需点火系统，可靠性相对于汽油机高，而且压缩比大，不受爆燃的限制和热效率高。当与汽油机在相同的功率时，其输出的扭矩大，易满足生产需要。与道路用柴油机相比较而言，非道路用柴油机作为发动机，其工作的条件大多比较恶劣、工作负荷大、工况变化剧烈、功率范围大，而且又对发动机的可靠性、动力性和经济性等都有较高的要求。非道路用柴油机的工作场所相对固定，尾气排放的污染物难以迅速扩散，这就容易产生浓度积累，进而损害工作人员的身体健康，甚至可能引起病变。
1.2 本文的研究背景
从1886 年第一辆汽车诞生起，距今已有一百多年的历史，然而在中国，直到1953 年汽车行业才开始获得真正的发展，足足比国外晚了半个多世纪。因此，在汽车行业，我国与日本欧美等国差距甚大，并且外国人手中掌握诸多技术专利，但经过这么多年的合资道路还是不能得到他们的关键技术，可想而知，若要振兴我国的汽车行业，追上世界的先进水平，唯一的途径是只有发展自主知识产权。如今，我国已超越美国成为全球最大的汽车市场，整个汽车产业具有很大的市场潜力。因此，我国也将汽车产业作为国民经济的重要支柱产业，这足见对其的重视。
2012年，国家统计局表示，中国每100个家庭就拥有18.6辆汽车，这与2002年的0.9辆汽车相比，平均每年上升24%。可以这样说，现代汽车已经走进了千家万户，随着人们生活水平的不断提高，汽车不仅仅是作为日常出行的交通工具，对其性能要求也是不断提高。汽车在行驶过程中，如果路面的坑坑洼洼，就会引起汽车振动。当这种振动达到一定程度时，乘客会感到颠簸或损坏汽车所运载的货物。此外，由于汽车运动状态变化引起车身姿态发生改变，乘客将会感觉到很大的不舒适。故而，控制汽车的最低振动状态，可以优化车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性。为了减少汽车的振动，在现代关于汽车减震方面的研究中，主要采用两种方法进行：一方面是要改善公路的路面质量，从而减少振动的激振源；另一方面是提高汽车的减振特性。改善路面的质量只能依靠一个国家对基础设施的重视程度，但是，通过相关的研究成果改善汽车的减震特性是通过科学研究可以达到的。悬架系统是影响汽车性能的重要组成部分，对它的研究从来没停止过，从非独立悬架系统到独立悬架系统，从被动悬架系统到主动悬架系统，不断发生着改变。本文就是在如此大背景下总结了汽车悬架的类型、发展历史、研究现状等内容。
能源是自然界本身固有的，经过专业人员的查勘和推定的能够提供热能、光能、电能以及动能等其他形式的能量来源。比如石油、煤炭、天然气等。随着经济的持续、快速发展，人们逐渐意识到能源是人类生存的物质来源和经济发展的物质基础。能源给我们不断提供所需要的动力，推动我们走向美好的生活。然而，随着能源消费持续迅猛增长，能源供需的矛盾不断加剧和恶化。而且地球上的能源大都是有限的，大多是不可再生的。如今世界的能源消费以化石资源为主，包括以煤炭为主的中国等少数国家和大部分以石油和天然气为主的其它国家。根据专业人士的预测，如果按照目前的消耗水平，石油、天然气最多维持不到半个世纪，煤炭差不多也只能使用一二百年。可见，不论是哪一种常规能源结构，人类都将面临越来越严重的能源危机。所以，能源几乎已经是关系到世界各国经济发展和民众生活的重要议题。目前，在世界能源[4]总消费中毫无悬念占主体地位的是化石能源，而且地球上的大部分能源掌握在欧美等西方国家的手中。国际的油价不断上涨，回到原位几乎不可能，价格波动也会造成难以预料的影响，尤其是对能源生产国和能源消费国造成非常大的挑战。至于其它的能源，比如新能源，发展较为迅速，但是仍然没有取得实质性的进展，这需要进一步的研发和推广。
1.3本文的研究内容及意义
汽车悬架系统是车架与车桥或车轮之间的所有传力连接装置的统称，它的作用是传递作用在车轮和车架之间的力，并缓冲由于路面不平整而传递给车身的冲击力，并衰减其中的振动，从而保证汽车平顺地行驶。对汽车悬架系统进行深入的研究可以提高汽车的性能，从而达到现代人们对汽车性能的要求。
汽车悬架系统在整个汽车中有重要的作用，对它的研究成果层出不穷，其发展变化经历了被动悬架系统到智能悬架系统的转变。本文正是通过介绍悬架系统的结构、原理、分类、发展历程等总结了各种汽车悬架系统的特点，从而对汽车悬架系统的发展趋势作出了判断，对于人们总体的了解汽车悬架系统具有重要的意义。
伴随着我国高速公路的大量兴建，以及汽车行业的不断发展，汽车的行驶速度越来越快，这就使得对汽车性能的要求也进一步提高，但是受制于传统悬架系统，汽车性能提高的速度进展缓慢。现代汽车技术不断向前发展，悬架系统除了能够保证其基本性能外，还要提高汽车操纵的稳定性与舒适性，以及解决二者之间的矛盾，从而保证汽车的行驶安全和平稳性，保证汽车向高质量、高技术、高性能的方向发展。进入21世纪，电子智能控制技术、传感器技术与先进执行器技术迅猛发展，这些技术的发展为汽车悬架系统的发展提供了动力。通过智能化控制技术对汽车悬架系统进行实时的控制，保证在不同的路况条件和运动状态下，既能达到满意的舒适性，又能保证最佳的操纵稳定性，从而提升人们驾驶汽车的乐趣。因此，研发具有自主知识产权的智能化悬架系统，对提升我国汽车产品的科技水平，提高我国汽车产品的市场竞争能力，振兴民族产业，促进经济社会快速发展都具有非常重要的现实意义。
天然气的逐步发展引人关注，尤其是非常规天然气。直到2010年底，世界天然气的探明储量增加到187.1万亿立方米，同比大约增加了5000亿立方米。俄罗斯天然气增量可达613亿立方米，增长最多，增幅为18.4%；产量其次就是美国，增幅4.7%，大约是282亿立方米；俄罗斯、美国和加拿大三国产量总和就达到了世界总量的43%。这十几年来，受到广泛关注的是非常规天然气的开采以及它们对国际能源格局的潜在影响。根据国际能源署的估计，全球大约有74个可赋存煤层气资源的国家的煤层气资源总量约为168万亿立方米，其中煤层气资源量分布在12个主要产煤国（俄罗斯、美国、中国、加拿大、澳大利亚、德国、波兰、英国、乌克兰、哈萨克斯坦、印度、南非）的就已经占了90%。在2010年，美国由于在非常规天然气开采方面取得了进步，天然气产量达到了6110亿立方米，占世界总量的1/5，并且连续两年超过了俄罗斯。而中国天然气产量为968亿立方米，位居世界第七位。专家普遍分析认为，非常规天然气资源对很多国家以及地区维持能源安全具有一定的积极意义。天然气的成本只有石油的1／3左右，燃烧天然气所排放的温室气体要小于燃烧石油燃料，在北美、欧洲以及中国等地都产有非常规天然气，一定程度上有利于世界各国降低对中东产油国和俄罗斯的依赖程度。全球煤炭产量的增长主要来自一些非OECD国家。世界煤炭在2010年的产量为72.73亿吨，相比2009年增长了6.3%。其中，中国煤炭产量达32.4亿吨，占全球产量的48.3%，位居世界第一。而美国煤炭产量位居世界第二，印度、澳大利亚和俄罗斯分别位居第三、第四和第五。
2. 汽车悬架系统的结构及工作原理
2.1汽车悬架系统的组成
典型的汽车悬架系统主要由弹性元件、导向机构和减震器等组成，特殊的则还有缓冲块、横向稳定杆等。
图2-1 汽车悬架系统结构组成元件示意图
1-上摆臂；2-弹簧；3-减振器；4-下摆臂；5-稳定杆；6-纵向推力杆
2.2汽车悬架系统的工作原理
悬架系统是汽车上的一个很重要的系统。不但影响汽车的乘坐舒适性、还对其他性能诸如通过性、稳定性以及附着性能有着重大影响，每一个悬架都由弹性元件（起缓冲作用）、导向机构（起传力稳定作用）和减震器（起减震作用）组成。但不是所有悬架都需要有上述三种元件。只要能起到上述三种作用就可以了。
所有悬架都具备的三个基础部件：弹簧、减振器和防横摇稳定杆。具体的结构如图2-1所示。下面主要根据这三个基础部件来介绍汽车悬架的工作原理。
2.3汽车悬架系统的典型零部件
汽车悬架系统的种类很多，结构也各不相同，但是所有的悬架系统都包含弹簧、减振器、防横摇稳定杆这三个典型零部件。
2.3.1 弹簧
现在的弹簧系统均以下面四种基本设计之一为基础：
螺旋弹簧—最普通的弹簧类型。它其实是一个绕轴盘绕的重型扭杆，通过伸缩来缓冲车轮的运动。如图2-2所示。
图2-2 螺旋弹簧
叶片弹簧—由许多绑在一起作为一个单元的金属层组成。它最初是使用在马车上面的，直到85年才使用在了大部分美国汽车上。现在大多数卡车和重型车辆仍在使用它们。 如图2-3所示。
图2-3 叶片弹簧
扭杆—利用钢棒的扭转特性来提供与螺旋弹簧相似的性能。它的工作原理是：钢棒的一端固定在车架上，另一端与一个A形控制臂连接。A形控制臂的作用就像一个垂直于扭杆移动的杠杆。当车轮遇到颠簸路面时，其垂直运动传递至A形控制臂，然后通过杠杆作用传递至扭杆。然后，扭杆沿轴发生扭曲提供弹力作用。在上世纪五六十年代，欧洲的汽车制造商普遍使用此系统，另外还有美国的Packard和克莱斯勒两家公司。如图2-4所示。
图2-4 扭杆
空气弹簧—由车轮和车身之间的柱状充气室组成。利用压缩空气的方式来减缓车轮的震动。这一设计概念实际上在上百年前就已经出现了，在两轮马车上就有它的影子。最开始的空气弹簧由充气的皮囊制造而成，很类似风箱。直到上个世纪三十年代，它们才被模压橡胶空气弹簧所取代。如图2-5所示。
图2-5 空气弹簧
根据弹簧在汽车上的位置（比如说在车轮与车架之间），设计师们发现使用簧载质量和非簧载质量的概念更有利于讨论此类问题。
簧载质量是弹簧上支撑的车辆的质量，而非簧载质量则浅定义为路面与悬架弹簧之间的质量。弹簧的硬度会影响汽车行驶时簧载质量的响应情况。 弹簧较松的汽车（例如城市林肯这样的高档轿车）可以彻底根除颠簸并提供非常平稳的驾驶感觉，但同时在制动和加速过程中容易产生俯冲和蹲伏的状况，在转弯时易产生侧倾和翻滚的危险情况。弹簧较紧的汽车（例如马自达）在颠簸路面上的平稳性略微差了点，但车身移动比较小，这意味着即使是在转弯处，也可以用比较奔放的方式来驾驶。
摘要
经济社会在不断发展，人们生活水平也在不断提高，汽车性能的要求也是越来越高。汽车悬架系统是汽车的一个重要组成部分，它是保持汽车的舒适性、操作稳定性、安全性的重要因素。现代意义的汽车悬架系统从诞生到现在，其发展历程经历了传统的被动悬架系统到现代智能控制悬架系统的转变，伴随着悬架系统的变革，汽车的性能也是逐步进行提高。本文通过综述汽车悬架系统的结构以及目前的发展趋势，得出了以下三个结论：一、在传统被动悬架系统领域，以“惯容—弹簧—阻尼”结构体系为理论依据的汽车悬架系统会成为该领域的发展方向；二、在智能悬架系统领域，主动悬架系统会成为研究的重点；三、随着电子控制技术的发展，主动悬架系统会最终成为主流的悬架系统。
关键字:汽车悬架系统被动悬架系统智能悬架系统半主动悬架系统主动悬架系统
目 录
1. 绪论 1
1.1 汽车悬架系统的国内外发展现状 1
1.2 本文的研究背景 2
1. 3 本文的研究内容及意义 3
2. 汽车悬架系统的结构及工作原理 5
2.1汽车悬架系统的组成 5
2.2汽车悬架系统的工作原理 6
2.3汽车悬架系统的典型零部件 6
2.3.1 弹簧 6
2.3.2 减振器 9
2.3.3 防横摇稳定杆 11
3. 汽车悬架系统的分类及新技术 13
3.1 被动悬架 14
3.2智能悬架 15
3.2.1 半主动悬架 16
3.2.2 主动悬架 17
3.3 汽车悬架系统的新技术 18
4. 汽车悬架系统结构发展趋势 19
4.1 被动悬架系统的发展趋势 19
4.2 智能悬架系统的发展趋势 20
4.3 悬架系统的发展趋势 20
5. 总结 22
致谢 25
参考文献 26
1. 绪论
1.1 汽车悬架系统的国内外发展现状
随着人类社会的发展，科技不断向前发展，人们重来没有停止对技术进步的追求。在工业革命以前，马车是最主要的代步工具，为了更加舒适的乘坐，人类开始不断的探索马车的悬架系统。1776年，叶片弹簧运用在了马车上，并取得了专利，叶片弹簧技术一直沿用到到20世纪30年代，直到螺旋弹簧逐渐代替叶片弹簧，1934年，由螺旋弹簧组成的第一个被动悬架系统出现了[1]。第一辆汽车诞生之后，对悬架系统的研究更加深入，弹性元件的形态经历了扭杆弹簧、空气弹簧、橡胶弹簧、钢板弹簧等。
被动悬架系统的参数主要根据经验或优化设计的方法确定，一旦确定就不会改变。它是一系列路况的综合折中设计，因此适用范围窄，减振的效果较差。人们在研究过程中采用了多种方法来弥补这种缺陷，改变被动悬架系统的结构体系，以及采用非线性刚度弹簧和调节车身高度的方法，这些方法虽然可以改善悬架系统的性能， 但被动悬架的弊端确实最大的硬伤。被动悬架主要应用于中低端汽车。
1973年，D.A.Crosby和D.C.Karnopp 首先开始了半主动悬架的研究工作[1]。大部分的半主动悬架系统主要是改变悬架系统的阻尼，很少考虑改变悬架系统的刚度。工作原理是：根据簧上相对车轮转速响应，速度响应，作为反馈信号，按照对阻尼力控制调节弹簧或刚度半主动悬架系统用沉默的方式来之条款及条件电力停牌。设置是相同的，但阻尼或刚度可以根据状态进行调整，在这一方面，与主动悬架是困难的。因为半主动悬架结构比较简易，所以工作时不需要消耗动力，但是可以取得与主动悬架系统相似的性能，因此具有无比广阔的发展空间。
1954 年，美国通用汽车公司在悬架系统设计中率先提出了主动悬架的概念[2]。它是以被动悬架为基石，在上面增加了刚度和阻尼可调节的控制装置，从而保证汽车在任何路面都具有最佳的运行状态。20世纪80年代，这种智能控制悬架系统的研制开发在世界各大著名的汽车公司和生产厂家之间火热进行。在所有的研究开发中，奔驰、本田、沃尔沃、丰田等在汽车上进行了较为成功的试验。智能悬架系统的突出优点是乘坐非常舒服，但它也具有能耗高、结构构复杂、成本高、可靠性低等缺点。目前，主动悬架系统的研究热点就是如何解决这些不可避免的缺点。
这款车是在中国很多沉默的悬挂系统。你相较于其他国家起步较晚主动悬架系统和半主动的学习，有很大的差距。在西方国家，第一次在农场系统，你就成为老福特，奔驰，半主动悬架，在1980年后期最好的结果。主动悬架的早期目标我们将有，一开始，和复杂的控制，跨学科的，这将有重大突破的沟通。在20世纪90年代，主动悬架的应用流离失所者营地和大型豪华轿车。国内对主动悬架开展研究项目的只有北京理工大学和同济大学等少数几个研究机构，因此，它的研究空间非常大[3]。
非道路用柴油机最大的一个特点就是功率大，经济性能好。此外非道路用柴油机无需点火系统，可靠性相对于汽油机高，而且压缩比大，不受爆燃的限制和热效率高。当与汽油机在相同的功率时，其输出的扭矩大，易满足生产需要。与道路用柴油机相比较而言，非道路用柴油机作为发动机，其工作的条件大多比较恶劣、工作负荷大、工况变化剧烈、功率范围大，而且又对发动机的可靠性、动力性和经济性等都有较高的要求。非道路用柴油机的工作场所相对固定，尾气排放的污染物难以迅速扩散，这就容易产生浓度积累，进而损害工作人员的身体健康，甚至可能引起病变。
1.2 本文的研究背景
从1886 年第一辆汽车诞生起，距今已有一百多年的历史，然而在中国，直到1953 年汽车行业才开始获得真正的发展，足足比国外晚了半个多世纪。因此，在汽车行业，我国与日本欧美等国差距甚大，并且外国人手中掌握诸多技术专利，但经过这么多年的合资道路还是不能得到他们的关键技术，可想而知，若要振兴我国的汽车行业，追上世界的先进水平，唯一的途径是只有发展自主知识产权。如今，我国已超越美国成为全球最大的汽车市场，整个汽车产业具有很大的市场潜力。因此，我国也将汽车产业作为国民经济的重要支柱产业，这足见对其的重视。
2012年，国家统计局表示，中国每100个家庭就拥有18.6辆汽车，这与2002年的0.9辆汽车相比，平均每年上升24%。可以这样说，现代汽车已经走进了千家万户，随着人们生活水平的不断提高，汽车不仅仅是作为日常出行的交通工具，对其性能要求也是不断提高。汽车在行驶过程中，如果路面的坑坑洼洼，就会引起汽车振动。当这种振动达到一定程度时，乘客会感到颠簸或损坏汽车所运载的货物。此外，由于汽车运动状态变化引起车身姿态发生改变，乘客将会感觉到很大的不舒适。故而，控制汽车的最低振动状态，可以优化车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性。为了减少汽车的振动，在现代关于汽车减震方面的研究中，主要采用两种方法进行：一方面是要改善公路的路面质量，从而减少振动的激振源；另一方面是提高汽车的减振特性。改善路面的质量只能依靠一个国家对基础设施的重视程度，但是，通过相关的研究成果改善汽车的减震特性是通过科学研究可以达到的。悬架系统是影响汽车性能的重要组成部分，对它的研究从来没停止过，从非独立悬架系统到独立悬架系统，从被动悬架系统到主动悬架系统，不断发生着改变。本文就是在如此大背景下总结了汽车悬架的类型、发展历史、研究现状等内容。
能源是自然界本身固有的，经过专业人员的查勘和推定的能够提供热能、光能、电能以及动能等其他形式的能量来源。比如石油、煤炭、天然气等。随着经济的持续、快速发展，人们逐渐意识到能源是人类生存的物质来源和经济发展的物质基础。能源给我们不断提供所需要的动力，推动我们走向美好的生活。然而，随着能源消费持续迅猛增长，能源供需的矛盾不断加剧和恶化。而且地球上的能源大都是有限的，大多是不可再生的。如今世界的能源消费以化石资源为主，包括以煤炭为主的中国等少数国家和大部分以石油和天然气为主的其它国家。根据专业人士的预测，如果按照目前的消耗水平，石油、天然气最多维持不到半个世纪，煤炭差不多也只能使用一二百年。可见，不论是哪一种常规能源结构，人类都将面临越来越严重的能源危机。所以，能源几乎已经是关系到世界各国经济发展和民众生活的重要议题。目前，在世界能源[4]总消费中毫无悬念占主体地位的是化石能源，而且地球上的大部分能源掌握在欧美等西方国家的手中。国际的油价不断上涨，回到原位几乎不可能，价格波动也会造成难以预料的影响，尤其是对能源生产国和能源消费国造成非常大的挑战。至于其它的能源，比如新能源，发展较为迅速，但是仍然没有取得实质性的进展，这需要进一步的研发和推广。
1.3本文的研究内容及意义
汽车悬架系统是车架与车桥或车轮之间的所有传力连接装置的统称，它的作用是传递作用在车轮和车架之间的力，并缓冲由于路面不平整而传递给车身的冲击力，并衰减其中的振动，从而保证汽车平顺地行驶。对汽车悬架系统进行深入的研究可以提高汽车的性能，从而达到现代人们对汽车性能的要求。
汽车悬架系统在整个汽车中有重要的作用，对它的研究成果层出不穷，其发展变化经历了被动悬架系统到智能悬架系统的转变。本文正是通过介绍悬架系统的结构、原理、分类、发展历程等总结了各种汽车悬架系统的特点，从而对汽车悬架系统的发展趋势作出了判断，对于人们总体的了解汽车悬架系统具有重要的意义。
伴随着我国高速公路的大量兴建，以及汽车行业的不断发展，汽车的行驶速度越来越快，这就使得对汽车性能的要求也进一步提高，但是受制于传统悬架系统，汽车性能提高的速度进展缓慢。现代汽车技术不断向前发展，悬架系统除了能够保证其基本性能外，还要提高汽车操纵的稳定性与舒适性，以及解决二者之间的矛盾，从而保证汽车的行驶安全和平稳性，保证汽车向高质量、高技术、高性能的方向发展。进入21世纪，电子智能控制技术、传感器技术与先进执行器技术迅猛发展，这些技术的发展为汽车悬架系统的发展提供了动力。通过智能化控制技术对汽车悬架系统进行实时的控制，保证在不同的路况条件和运动状态下，既能达到满意的舒适性，又能保证最佳的操纵稳定性，从而提升人们驾驶汽车的乐趣。因此，研发具有自主知识产权的智能化悬架系统，对提升我国汽车产品的科技水平，提高我国汽车产品的市场竞争能力，振兴民族产业，促进经济社会快速发展都具有非常重要的现实意义。
天然气的逐步发展引人关注，尤其是非常规天然气。直到2010年底，世界天然气的探明储量增加到187.1万亿立方米，同比大约增加了5000亿立方米。俄罗斯天然气增量可达613亿立方米，增长最多，增幅为18.4%；产量其次就是美国，增幅4.7%，大约是282亿立方米；俄罗斯、美国和加拿大三国产量总和就达到了世界总量的43%。这十几年来，受到广泛关注的是非常规天然气的开采以及它们对国际能源格局的潜在影响。根据国际能源署的估计，全球大约有74个可赋存煤层气资源的国家的煤层气资源总量约为168万亿立方米，其中煤层气资源量分布在12个主要产煤国（俄罗斯、美国、中国、加拿大、澳大利亚、德国、波兰、英国、乌克兰、哈萨克斯坦、印度、南非）的就已经占了90%。在2010年，美国由于在非常规天然气开采方面取得了进步，天然气产量达到了6110亿立方米，占世界总量的1/5，并且连续两年超过了俄罗斯。而中国天然气产量为968亿立方米，位居世界第七位。专家普遍分析认为，非常规天然气资源对很多国家以及地区维持能源安全具有一定的积极意义。天然气的成本只有石油的1／3左右，燃烧天然气所排放的温室气体要小于燃烧石油燃料，在北美、欧洲以及中国等地都产有非常规天然气，一定程度上有利于世界各国降低对中东产油国和俄罗斯的依赖程度。全球煤炭产量的增长主要来自一些非OECD国家。世界煤炭在2010年的产量为72.73亿吨，相比2009年增长了6.3%。其中，中国煤炭产量达32.4亿吨，占全球产量的48.3%，位居世界第一。而美国煤炭产量位居世界第二，印度、澳大利亚和俄罗斯分别位居第三、第四和第五。
2. 汽车悬架系统的结构及工作原理
2.1汽车悬架系统的组成
典型的汽车悬架系统主要由弹性元件、导向机构和减震器等组成，特殊的则还有缓冲块、横向稳定杆等。
图2-1 汽车悬架系统结构组成元件示意图
1-上摆臂；2-弹簧；3-减振器；4-下摆臂；5-稳定杆；6-纵向推力杆
2.2汽车悬架系统的工作原理
悬架系统是汽车上的一个很重要的系统。不但影响汽车的乘坐舒适性、还对其他性能诸如通过性、稳定性以及附着性能有着重大影响，每一个悬架都由弹性元件（起缓冲作用）、导向机构（起传力稳定作用）和减震器（起减震作用）组成。但不是所有悬架都需要有上述三种元件。只要能起到上述三种作用就可以了。
所有悬架都具备的三个基础部件：弹簧、减振器和防横摇稳定杆。具体的结构如图2-1所示。下面主要根据这三个基础部件来介绍汽车悬架的工作原理。
2.3汽车悬架系统的典型零部件
汽车悬架系统的种类很多，结构也各不相同，但是所有的悬架系统都包含弹簧、减振器、防横摇稳定杆这三个典型零部件。
2.3.1 弹簧
现在的弹簧系统均以下面四种基本设计之一为基础：
螺旋弹簧—最普通的弹簧类型。它其实是一个绕轴盘绕的重型扭杆，通过伸缩来缓冲车轮的运动。如图2-2所示。
图2-2 螺旋弹簧
叶片弹簧—由许多绑在一起作为一个单元的金属层组成。它最初是使用在马车上面的，直到85年才使用在了大部分美国汽车上。现在大多数卡车和重型车辆仍在使用它们。 如图2-3所示。
图2-3 叶片弹簧
扭杆—利用钢棒的扭转特性来提供与螺旋弹簧相似的性能。它的工作原理是：钢棒的一端固定在车架上，另一端与一个A形控制臂连接。A形控制臂的作用就像一个垂直于扭杆移动的杠杆。当车轮遇到颠簸路面时，其垂直运动传递至A形控制臂，然后通过杠杆作用传递至扭杆。然后，扭杆沿轴发生扭曲提供弹力作用。在上世纪五六十年代，欧洲的汽车制造商普遍使用此系统，另外还有美国的Packard和克莱斯勒两家公司。如图2-4所示。
图2-4 扭杆
空气弹簧—由车轮和车身之间的柱状充气室组成。利用压缩空气的方式来减缓车轮的震动。这一设计概念实际上在上百年前就已经出现了，在两轮马车上就有它的影子。最开始的空气弹簧由充气的皮囊制造而成，很类似风箱。直到上个世纪三十年代，它们才被模压橡胶空气弹簧所取代。如图2-5所示。
图2-5 空气弹簧
根据弹簧在汽车上的位置（比如说在车轮与车架之间），设计师们发现使用簧载质量和非簧载质量的概念更有利于讨论此类问题。
簧载质量是弹簧上支撑的车辆的质量，而非簧载质量则浅定义为路面与悬架弹簧之间的质量。弹簧的硬度会影响汽车行驶时簧载质量的响应情况。 弹簧较松的汽车（例如城市林肯这样的高档轿车）可以彻底根除颠簸并提供非常平稳的驾驶感觉，但同时在制动和加速过程中容易产生俯冲和蹲伏的状况，在转弯时易产生侧倾和翻滚的危险情况。弹簧较紧的汽车（例如马自达）在颠簸路面上的平稳性略微差了点，但车身移动比较小，这意味着即使是在转弯处，也可以用比较奔放的方式来驾驶。
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