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悬架

悬架

目 录

1、 概述

2、 形式

3、 悬架系统

返回目录↑1、概述

悬架麦佛逊式悬架典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成,个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式,而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧,个别高级轿车则使用空气弹簧。

悬架是汽车中的一个重要总成,它把车架与车轮弹性地联系起来,关系到汽车的多种使用性能。从外表上看,轿车悬架仅是由一些杆、筒以及弹簧组成,但千万不要以为它很简单,相反轿车悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成,这是因为悬架既要满足汽车的舒适性要求,又要满足其操纵稳定性的要求,而这两方面又是互相对立的。比如,为了取得良好的舒适性,需要大大缓冲汽车的震动,这样弹簧就要设计得软些,但弹簧软了却容易使汽车发生刹车“点头”、加速“抬头”以及左右侧倾严重的不良倾向,不利于汽车的转向,容易导致汽车操纵不稳定等。

返回目录↑2、形式

非独立悬架

悬架桑塔纳2000前悬架非独立悬架的结构特点是两侧车轮由一根整体式车架相连,车轮连同车桥一起通过弹性悬架悬挂在车架或车身的下面。非独立悬架具有结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小的优点,但由于其舒适性及操纵稳定性都较差,在现代轿车中基本上已不再使用,多用在货车和大客车上。

独立悬架
独立悬架是每一侧的车轮都是单独地通过弹性悬架悬挂在车架或车身下面的。其优点是:质量轻,减少了车身受到的冲击,并提高了车轮的地面附着力;可用刚度小的较软弹簧,改善汽车的舒适性;可以使发动机位置降低,汽车重心也得到降低,从而提高汽车的行驶稳定性;左右车轮单独跳动,互不相干,能减小车身的倾斜和震动。不过,独立悬架存在着结构复杂、成本高、维修不便的缺点。现代轿车大都是采用独立式悬架,按其结构形式的不同,独立悬架又可分为横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式以及麦弗逊式悬架等。

横臂式悬架
横臂式悬架是指车轮在汽车横向平面内摆动的独立悬架,按横臂数量的多少又分为双横臂式和单横臂式悬架。

悬架悬架减振器和螺旋弹簧单横臂式具有结构简单,侧倾中心高,有较强的抗侧倾能力的优点。但随着现代汽车速度的提高,侧倾中心过高会引起车轮跳动时轮距变化大,轮胎磨损加剧,而且在急转弯时左右车轮垂直力转移过大,导致后轮外倾增大。减少了后轮侧偏刚度,从而产生高速甩尾的严重工况。单横臂式独立悬架多应用在后悬架上,但由于不能适应高速行驶的要求,目前应用不多。

双横臂式独立悬架按上下横臂是否等长,又分为等长双横臂式和不等长双横臂式两种悬架。等长双横臂式悬架在车轮上下跳动时,能保持主销倾角不变,但轮距变化大(与单横臂式相类似),造成轮胎磨损严重,现已很少用。对于不等长双横臂式悬架,只要适当选择、优化上下横臂的长度,并通过合理的布置,就可以使轮距及前轮定位参数变化均在可接受的限定范围内,保证汽车具有良好的行驶稳定性。目前不等长双横臂式悬架已广泛应用在轿车的前后悬架上,部分运动型轿车及赛车的后轮也采用这—悬架结构。

多连杆式悬架
悬架悬架多连杆式悬架是由(3—5)根杆件组合起来控制车轮的位置变化的悬架。多连杆式能使车轮绕着与汽车纵轴线成一定角度的轴线内摆动,是横臂式和纵臂式的折衷方案,适当地选择摆臂轴线与汽车纵轴线所成的夹角,可不同程度地获得横臂式与纵臂式悬架的优点,能满足不同的使用性能要求。多连杆式悬架的主要优点是:车轮跳动时轮距和前束的变化很小,不管汽车是在驱动、制动状态都可以按司机的意图进行平稳地转向,其不足之处是汽车高速时有轴摆动现象。

纵臂式悬架
纵臂式独立悬架是指车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架结构,又分为单纵臂式和双纵臂式两种形式。单纵臂式悬架当车轮上下跳动时会使主销后倾角产生较大的变化,因此单纵臂式悬架不用在转向轮上。双纵臂式悬架的两个摆臂一般做成等长的,形成一个平行四杆结构,这样,当车轮上下跳动时主销的后倾角保持不变。双纵臂式悬架多应用在转向轮上。

烛式悬架
烛式悬架的结构特点是车轮沿着刚性地固定在车架上的主销轴线上下移动。烛式悬架的优点是:当悬架变形时,主销的定位角不会发生变化,仅是轮距、轴距稍有变化,因此特别有利于汽车的转向操纵稳定和行驶稳定。但烛式悬架有一个大缺点:就是汽车行驶时的侧向力会全部由套在主销套筒的主销承受,致使套筒与主销间的摩擦阻力加大,磨损也较严重。烛式悬架现已应用不多。

麦弗逊式悬架
麦弗逊式悬架的车轮也是沿着主销滑动的悬架,但与烛式悬架不完全相同,它的主销是可以摆动的,麦弗逊式悬架是摆臂式与烛式悬架的结合。与双横臂式悬架相比,麦弗逊式悬架的优点是:结构紧凑,车轮跳动时前轮定位参数变化小,有良好的操纵稳定性,加上由于取消了上横臂,给发动机及转向系统的布置带来方便;与烛式悬架相比,它的滑柱受到的侧向力又有了较大的改善。

麦弗逊式悬架多应用在中小型轿车的前悬架上,保时捷911、国产奥迪、桑塔纳、夏利、富康等轿车的前悬架均为麦弗逊式独立悬架。虽然麦弗逊式悬架并不是技术含量最高的悬架结构,但它仍是一种经久耐用的独立悬架,具有很强的道路适应能力。

主动悬架
主动悬架是近十几年发展起来的、由电脑控制的一种新型悬架。它汇集了力学和电子学的技术知识,是一种比较复杂的高技术装置。例如装置了主动悬架的法国雪铁龙桑蒂雅,该车悬架系统的中枢是一个微电脑,悬架上的5种传感器分别向微电脑传送车速、前轮制动压力、踏动油门踏板的速度、车身垂直方向的振幅及频率、转向盘角度及转向速度等数据。电脑不断接收这些数据并与预先设定的临界值进行比较,选择相应的悬架状态。同时,微电脑独立控制每一只车轮上的执行元件,通过控制减振器内油压的变化产生抽动,从而能在任何时候、任何车轮上产生符合要求的悬架运动。因此,桑蒂雅轿车备有多种驾驶模式选择,驾车者只要扳动位于副仪表板上的“正常”或“运动”按钮,轿车就会自动设置在最佳的悬架状态,以求最好的舒适性能。

主动悬架具有控制车身运动的功能。当汽车制动或拐弯时的惯性引起弹簧变形时,主动悬架会产生一个与惯力相对抗的力,减少车身位置的变化。例如德国奔驰2000款CL型跑车,当车辆拐弯时悬架传感器会立即检测出车身的倾斜和横向加速度。电脑根据传感器的信息,与预先设定的临界值进行比较计算,立即确定在什么位置上将多大的负载加到悬架上,使车身的倾斜减到最小。

返回目录↑3、悬架系统

悬架多连杆悬架的结构图 (本田雅阁)悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称。一般由弹性元件、减震器和导向机构三部分组成。

前悬架系统
前悬架目前基本上都采用独立悬架系统,即左右两个车轮各自独立地通过悬挂装置与车体相连,也就意味着可以各自独立地上下跳动。悬架系统由连杆机构和弹簧、减震器组成三角形、四边形或其它形状的连接方式以固定车轮与车身的相对位置,在弹簧的作用下使车轮可以相对车身上下运动。最常见的有双横臂式和麦佛逊(又称滑柱摆臂式)。

双横臂式悬架由上短下长两根横臂连接车轮与车身,两根横臂都非真正的杆状,而是大体上类似英文字母Y或C,这样的设计既是为了增加强度,提高定位精度,也为减震器和弹簧的安装留出了空间和安装位置。同时,下横臂的长度较长,且与车轮中心大致处于同一水平线上,这样做的目的是为了在车轮跳动导致下横臂摆动时,不致产生太大的摆动角,也就保证了车轮的倾角不会产生太大变化。这种结构比较复杂,但经久耐用,同时减震器的负荷小,寿命长。

滑柱摆臂式悬架结构相对比较简单,只有下横臂和减震器-弹簧组两个机构连接车轮与车身,它的优点是结构简单,重量轻,占用空间小,上下行程长等。缺点是由于减震器——弹簧组充当了主销的角色,使它同时也承受了地面作用于车轮上的横向力,因此在上下运动时阻力较大,磨损也就增加了。且当急转弯时,由于车身侧倾,左右两车轮也随之向外侧倾斜,出现不足转向,弹簧越软这种倾向越大。

后悬架系统

后悬架系统的种类比前悬架要多,原因之一是驱动方式的不同决定着后车轴的有无,也与车身重量有关。主要有连杆式和摆臂式两种。

悬架主动式液压悬架连杆式主要是在FR驱动方式,并且后车轴左右一体化(与中间的差速器刚性连接)的情况下使用的,过去多采用钢板弹簧支撑车身,现在从提高行车平顺性考虑,多使用连杆式和后面要说的摆臂式,并且使用平顺性好的螺旋弹簧。连杆在左右两侧各有一对,分为上拉杆和下拉杆,作为传递横向力(汽车驱动力)的机构,通常再与一根横向推力杆一起组成五连杆式构成。横向推力杆一端连接车身,一端连接车轴,其目的是为了防止车轴(或车身)横向窜动。当车轴因颠簸而上下运动时,横向推力杆会以与车身连接的接点为轴做画圆弧的运动,如果摆动角度过大会使车轴与车身之间产生明显的横向相对运动,与下摆臂的原理类似,横向推力杆也要设计得比较长,以减小摆动角。

连杆式悬架与车轴形成一体,弹簧下方质量大,且左右车轮不能独立运动,所以颠簸路面对车身产生的冲击能量比较大,平顺性差。因此采用了摆臂方式,这种方式是仅车轴中间的差速器固定,左右半轴在差速器与车轮之间设万向节,并以其为中心摆动,车轮与车架之间用Y型下摆臂连接。“Y”的单独一端与车轮刚性连接,另外两个端点与车架连接并形成转动轴。根据这个转动轴是否与车轴平行,摆臂式悬架又分为全拖动式摆臂和半拖动式摆臂,平行的是全拖动式,不平行的叫半拖动式。[1]

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