懸掛式汽車方向控制臂研究

胡全達　張廣和　徐言濤

摘 要：隨著科技進步，懸架系統應用廣泛，具有較高價值，是汽車重要總成，研究發現，汽車的行駛平順性受其影響深遠。控制臂（ControlarlTI）對懸掛式汽車來說，作用巨大，也將其稱之為擺臂。作為懸架系統核心元件，在車輛行駛中可以保障正確行駛軌跡，及時調整行駛方向，提高行駛安全性。基于此，控制臂的深入研究，意義重大，需要確保其有足夠剛度，從而延長懸掛式汽車使用壽命。

關鍵詞：控制臂 汽車方向 懸掛式

Research on Directional Control Arm of Suspended Vehicle

Hu Quanda，Zhang Guanghe，Xu Yantao

Abstract：With the advancement of science and technology， the suspension system is widely used and has high value. It is an important assembly of automobiles. Research has found that the driving comfort of automobiles is profoundly affected. The control arm （ControlarlTI） has a huge effect on suspended cars， and it is also called a swing arm. As the core component of the suspension system， it can ensure the correct driving trajectory during vehicle driving， adjust the driving direction in time， and improve driving safety. Based on this， the in-depth study of the control arm is of great significance， and it is necessary to ensure that it has sufficient rigidity to extend the service life of the suspension vehicle.

Key words：control arm， car direction， suspension

1 引言

擺臂因為功能差異以及用途不同，分為前擺和下擺，在實際應用中，前擺臂是懸架的向導，同時發揮支撐作用，如果前擺發生變形，將會影響車輪定位，如果不合理規避，行車穩定性就會降低。而下擺臂功能更加突出，作用是支撐車身，通過減震器的輔助，緩沖行駛中的震動。在控制臂應用中，減速器十分關鍵，對下懸掛臂影響較大，輔助作用顯著，在使用中與減震器、彈簧形成配合，便可以優化懸掛系統（總成）。

2 汽車懸掛系統概念以及原理

2.1 汽車懸掛系統概念

汽車懸掛系統具有較高應用價值，目前在市面上使用較多，汽車懸掛系統因為功能強大，對穩定性要求極高。在現實應用中，該系統看似簡單，是指由車身配合輪胎運行的彈簧，再加上避震器等核心構件，共同組成支持系統。現實應用中，懸掛系統功能獨特，突出優勢在于支持車身，在此基礎上改善乘坐感覺，實踐證明，不同的懸掛設置使用，會營造不同效果，讓駕駛感受出現變化。看似簡單的懸掛系統實則構成復雜，綜合多種作用力，在設計、安裝時，需要綜合考慮多項因素，只有這樣，才能決定轎車穩定性，提升其安全性，因此，該系統是汽車關鍵部件。

2.2 汽車懸掛系統原理

懸掛系統實際上是一種集成，是傳力連接裝置（車架與車輪的）總稱，通過研究發現，其作用非凡，力和力扭的傳遞要依靠該項技術來完成，在現實應用中，能夠減緩沖擊力。實踐證實，這種沖擊力是由不平路面導致的，因為沖擊力存在，會影響車架或車身穩定性。與此同時，還可以衰減引起的震動，通過這樣的方式，讓汽車行駛平順。研究發現，典型的懸掛系統結構構成相對復雜，除了彈性元件（核心元件）外，導向機構、減震器同樣重要。在應用中，彈性元件形式多樣，通過比較發現，汽車懸掛系統中機桿彈簧使用較多，像空氣彈簧會在個別高級轎車中使用。

3 控制臂的結構

通過研究發現，懸架系統作用顯著，在整個汽車構成中，該系統是不可或缺的。作為汽車重要部分，對其優化至關重要，因為其對操縱穩定性影響較大。汽車控制臂原理并不復雜，是將作用車輪上的力通過某種方法轉換，轉換后傳遞給車身。在整個過程中，可以有效規范行駛軌跡，確保行車安全[1]。汽車控制臂功能發揮，要滿足一定條件，分別通過球鉸、襯套等來實現，在兩者的幫助下，讓車輪和車身在優質條件下彈性連接。需要強調的是，控制臂、襯套、球頭不僅需要配套，還要滿足足夠的剛度需求，只有這樣，才能保證控制臂性能穩定。

3.1 橫向穩定桿連桿

在懸架安裝時，為了強化安裝效果，穩定桿連桿尤為關鍵，在連接時需要在正確指導下完成，一端連接橡膠襯套，并與橫向穩定桿關聯，這樣便可以發揮穩定桿連桿作用;另一端通過球鉸連接，實現與控制臂的關聯，或者在使用中，也可以將其與筒式減震器連接，這樣便可以發揮減震和控制反向的功能。研究發現，橫向穩定桿連桿在提高操作穩定性方面能力十分突出，兩種橫向穩定桿連桿性質、功能都有所不同，用途存在差異，所以機構原理也頗為不同。雙襯套穩定桿連桿是由橡膠襯套和臂體構成;而雙球鉸桿連桿則是由球鉸總成和臂體構成，兩者有輕微區別。

3.2 橫拉桿

在懸架安裝時，還需要留意橫拉桿的安裝效果，一端的橡膠襯套牢固性同樣重要，保證與車架連接，或者連接車身，這是安裝重要注意事項，不容忽視。此外，另一段的橡膠襯套，為了正常使用，應與輪轂連接。實際應用中，只有確保聯系緊密，才能確保安全性以及操作穩定性。除此之外，橫拉桿對車輪運動發揮特殊作用，具有一定導向功能，這一點是不容忽視的。現實中，橫向拉桿的結構要合理優化，也可以將其分為兩種，除了不可調橫向拉桿之外，可調橫向拉桿一樣應用廣泛。

3.3 縱拉桿

縱拉桿性能特殊，應用價值較高，多用于拖拽式懸架，在應用中可以傳遞牽引力，同時完成制動力的傳送。縱向拉桿的結構相對復雜，臂體占據主導，由沖壓成形，在使用時，要將臂體和橡膠襯套連接，同時注重外管與臂體焊接質量。只有焊接牢靠，無縫隙，操作穩定性和敏感度才能提升。為了發揮保護作用，要將其與輪轂連接，并且保證好連接質量。另一個橡膠襯套通常情況下，需要安裝在減震器下端，這一步驟十分關鍵，在支撐的同時，有效發揮減震效果。

3.4 單控制臂

研究發現，此類汽車控制臂，在多連桿懸架系統中應用較多，兩個單控制臂需要搭配組合，通常獨立運轉是發揮不了作用的，在現實使用中，需要通過配合完成任務， 該控制臂可以傳遞載荷。實踐證明，無論是來自車輪的橫向載荷，還是實際產生的縱向載荷，該控制臂都可以傳遞。從圖1中可以看出，上懸控制臂結構簡單，臂體2為鍛鋁件，在使用中發揮核心作用[2]。橡膠襯套1與臂體2想要發揮作用，需要在具體的裝配環節，保持高度緊密配合狀態，只有這樣，才能提升操作穩定性。基于這樣的特征可以得出，橡膠襯套1和臂體2位置、功能存在特殊聯系，在彼此中間相對運動不存在。

3.5 叉（V）形臂

圖2、圖3為兩種應用較廣的叉（V）形臂結構。通過了解發現，此類控制臂優勢突出，在實際應用中雙橫臂獨立懸架出現頻次最高，可以充當其上下臂，除此之外，也可以將其作為麥弗遜懸架下臂，應用價值較高。通過結構圖可以了解到，臂體的叉（V）形結構在具體使用中，可以承擔傳遞橫向載荷的任務。在懸架安裝時，需要強調的是，無論是哪種叉（V）形臂結構，其橡膠襯套與副車架想要發揮作用，都是保持緊密、充分連接的狀態，這一點是毋庸置疑的。另外，球鉸總成與輪轂連接。

下面將針對兩種叉（V）形臂結構進行分析，圖2中，臂體3功能顯著，為了保證理想強度，是由鈑金沖壓件焊接。除此之外，橡膠襯套1、2需要密切配合臂體3，在裝配時，需要保證連接度。襯套1、2實際上與臂體3不存在相對運動關系。圖3中，臂體2為鍛鋁件。這一點和叉（V）形臂1結構有所不同，橡膠襯套1，5處于最前端，與臂體2配合緊密，由此可以推斷，襯套1、5和臂體缺少相對運動。

4 汽車后懸架下控制臂

從外表上看，目前大范圍推廣的轎車懸掛系統，總體來說結構簡單。單單是由桿、筒組成，在此基礎上輔助彈簧。但實際上，想要得到完美的汽車總成，發揮理想化作用，控制臂設計、搭配是十分困難的，主要源于懸掛系統在設計時，要考慮多種因素，既要滿足舒適性要求（汽車行駛階段），又要確保理想的操縱穩定性，通過研究發現，這兩方面的需求是互相對立的。舉個例子，為了取得良好舒適性，將汽車的振動減輕，通常做法是將彈簧設計得軟些，而一旦提高了彈簧軟度，汽車發生剎車“點頭”概率就會增多，導致側傾嚴重，不利于汽車轉向，降低操縱不穩定。基于此，需要科學、合理優化，保證轎車懸掛系統達到最佳狀態。通過現狀了解到，目前控制臂技術雖然逐漸成熟，重量獲得了減輕，但在具體使用中，由于彈簧座將壓力繼續傳遞，最終由金屬蓋板受力，一旦沖擊力過大，最直接的結果是金屬蓋板發生形變。

針對現有技術不足，以及較大沖擊力下，金屬蓋發生變形問題。可以采用U形沖壓金屬板設計，這種設計比較理想，可以突出控制臂的作用。對U形沖壓金屬板進行合理、科學優化，具體方法是在其兩端搭配使用連接環，通過連接環，緩解沖擊力，避免金屬殼變形。在此基礎上，將橡膠襯套壓裝，使其和連接環充分銜接[3]。除此之外，為了強化效果，在上部的金屬蓋板處需要合理設計彈簧座，一般情況下，應該通過焊接方式完成，通過設置彈簧座，讓金屬蓋板與折板充分、合理連接，讓兩者分隔開，進而達到優化控制臂設計的效果。實際證明，采用了上述方案后，控制臂使用效果非常理想，控制臂作用發揮，需要考慮多種因素，U形沖壓金屬板在其中發揮關鍵作用，不容忽視。

結論：綜上所述，在經濟優質發展背景下，汽車制造產業潛力巨大，為了確保行車安全，提高操作穩定性，懸架系統應用廣泛。作用汽車重要總成，懸架系統優勢突出，可以發揮理想支撐作用。而在整個懸架系統中，汽車方向控制臂性能優化，可以為行車提供安全和技術保障，是不容忽視的地方。控制臂設計水平可以直接影響操作穩定性，屬于懸架系統核心內容。

參考文獻：

[1]黃俊嘉，余志賢，陳銳，等.智能汽車系統模糊方向控制的分析[J].電子技術應用，2018，44（09）：21-23.

[2]紀明君，陳新，趙紫薇.基于人工智能的汽車車速和方向控制分析[J].時代汽車，2018（09）：29-31.

[3]鄧召文，黃梧桐，陳小兵.基于速度與方向控制的汽車駕駛員模型設計[J].拖拉機與農用運輸車，2017，44（05）：37-42.