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  • 悬挂系统

    悬挂系统是汽车上的一个非常重要的系统。它不但影响汽车的乘坐舒适性(平顺性)、还对其他性能诸如通过性、稳定性以及附着性能都有重大影响,每一个悬架都由弹性元件(起缓冲作用)、导向机构(起传力和稳定作用)以及减震器(起减震作用)组成。但并非所有的悬挂都必须有上述三种元件。只要能起到上述三种作用即可。

    编辑摘要
    中文名: 悬挂系统 英文名: The suspension system

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     详解/悬挂系统 编辑


    悬挂系统悬挂系统
    悬挂系统悬挂系统
    悬挂系统是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称,其功能是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,并衰减由此引起的震动,以保证汽车平顺行驶。悬挂系统应有的功能是支持车身,改善乘坐的感觉,不同的悬挂设置会使驾驶者有不同的驾驶感受。外表看似简单的悬挂系统综合多种作用力,决定着汽车的稳定性、舒适性和安全性,是现代汽车十分关键的部件之一。

    悬挂系统

    一般来说,汽车的悬挂系统分为非独立悬挂和独立悬挂两种,非独立悬挂的车轮装在一根整体车轴的两端,当一边车轮跳动时,另一侧车轮也相应跳动,使整个车身振动或倾斜;独立悬挂的车轴分成两段,每只车轮由螺旋弹簧独立安装在车架下面,当一边车轮发生跳动时,另一边车轮不受影响,两边的车轮可以独立运动,提高了汽车的平稳性和舒适性。

    由于人们对车子乘坐舒适性及操纵安定性的要求愈来愈高,非独立悬挂系统已渐渐被淘汰。

    因为车身下方的空间使汽车看起来好像是悬浮在半空中,要如何将看似悬浮在半空中的车身与接触地面的车轮结合呢?这个结合的装置就是悬挂系统。

    悬挂系统除了要支撑车身的重量之外,还负有降低行驶时的震动以及车辆行驶的操控性能等重大责任。

    悬挂系统

    悬挂系统是如何神奇的发挥功能去降低行驶时的震动,以及保持车辆行驶的操控性能呢?原来在悬挂系统中还包含了避震器、弹簧、防倾杆、连杆等机件。

    在车轮与车体之间,便是所谓的悬挂系统,担负起承载车体并吸收震动的工作,提供最佳的乘坐舒适性。图中为Toyota最新车型Wish的悬挂系统,采用前方独立麦佛逊结构、后方ETA Beam结构,提供最大的车室空间。

    弹簧/悬挂系统 编辑


    用来缓冲震动的装置,利用弹簧的变形来吸收能量。常见的弹簧型式为“圈形弹簧”,其它被使用在汽车上的弹簧还有“钢板弹簧”和“扭力杆弹簧”两种。

    避震器/悬挂系统 编辑


    用来缓冲震动,并且吸收能量的装置。避震器内部藉由液体或气体产生压力来推动阀体,以吸收震动的能量,并且减缓震动的作用。采用气压方式的避震器,其价格一般都比采用油压方式者高。少部分高价位的避震器会采取液、气压共享的设计。

    防倾杆/悬挂系统 编辑


    将类似“ㄇ”字形的杆件的二端分别连结在左、右悬挂装置上面,当左、右侧的轮子分别上下移动时,会产生扭力并使杆件自体产生扭转,利用杆件受力所产生的反作用力去使车子的左、右两边维持相近的高度。

    因此“防倾杆”亦称为“扭力杆”、“防倾扭力杆”、“平衡杆”、“扭力平衡杆”、“平稳杆”等名称。

    连杆/悬挂系统 编辑


    用来连结车轮与车身的杆子。连杆的形状可以是一支外形简单的圆杆,也可能是以钢板制成的一个结构体。

    在了解悬挂系统的基本元素之后,你也可以和汽车工程师一样的设计组合出一套悬挂系统。

    悬挂系统/悬挂系统 编辑


    非独立悬挂系统


    非独立悬挂系统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挂系统悬挂在车架或车身的下面。非独立悬挂系统具有结构简单、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。

    独立悬挂系统


    独立悬挂系统是每一侧的车轮都是单独地通过弹性悬挂系统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,独立悬挂系统存在着结构复杂、成本高、维修不便的缺点。独立悬挂系统又可分为横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式以及麦弗逊式悬挂系统等。

    横臂式悬挂系统


    横臂式悬挂系统是指车轮在汽车横向平面内摆动的独立悬挂系统,按横臂数量的多少又分为双横臂式和单横臂式悬挂系统。 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情况。单横臂式独立悬挂系统多应用在后悬挂系统上,但由于不能适应高速行驶的要求,又分为等长双横臂式和不等长双横臂式两种悬挂系统。等长双横臂式悬挂系统在车轮上下跳动时,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挂系统,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。

    双叉臂独立悬挂


    双叉臂式悬架被公认是操控性最出色一种,绝大多数的性能跑车乃至于F1赛车使用的都是双叉臂的悬架结构
    也叫做双A臂悬挂或者双摇臂悬挂,属于双横臂悬架中的一种。

    从结构学上讲,双叉臂悬挂可以说是最坚固的独立悬架。我们都知道,三角形是最稳固几何形状,双叉臂悬挂的上下两根A字臂拥有类似三角形的稳定结构,不仅拥有足够的抗扭强度,而且上下两根A臂对横向力都具有很好的导向作用,因此当双叉臂悬挂使用在性能跑车上时,它可以很好的抑制车辆在过弯时的侧倾,【同时,如果使用在SUV上时,它也能够应付极限越野的路况下所带来的巨大冲击。】
    众所周知,车轮的四个定位参数前后外倾角、前轮前束量、主销内倾角和主销后倾角对于车辆的行驶性能,特别是车辆操控性能的影响很大。当车辆在运动过程中,这几个数值就会随之发生变化,一旦这几项参数变化范围过大,就会加剧车轮和转向机构的磨损,从而导致车辆的操控性能大幅降低。而在双叉臂悬挂结构中,这几项定位参数都是精确可调的,且由于双叉臂的结构在设计时拥有较高的自由度,工程师可以通过合理安排空间导向杆的铰接点位置和控制臂长短,将定位参数的变化范围缩小,从而提升了车辆的整体操控稳定性。

    市面上还有不少家用车使用了类似双叉臂结构的双横臂悬挂,如果按照结构来分,双叉臂悬架是双横臂悬架中的一种特殊类型,它们在结构的本质上是相同的,只是双叉臂的两根横臂使用了叉臂或者A臂的形状。由于需要为支柱减震器预留足够运动的空间,这类型的双横臂悬挂的上横臂通常也会使用叉臂的结构,而下横臂则会使用L臂或者连杆臂。

    双横臂式悬挂和双叉臂式悬挂有着许多的共性,只是结构比双叉臂式简单些,也可以称之为简化版的双叉臂式悬挂。同双叉臂式悬挂一样双横臂式悬挂的横向刚度也比较大,一般也采用上下不等长的摇臂设置。而有的双横臂的上下臂不能起到纵向导向作用,还需要另加拉杆导向。这种结构较双叉臂更简单的双横臂悬挂性能介于麦弗逊悬挂和双叉臂悬挂之间,拥有不错的运动性能,
    前双叉臂后整体桥的结构也是硬派越野SUV的经典结构。像是吉普大切诺基,丰田普拉多和大众途锐等,前悬都用了双叉臂的悬挂结构。
    当然,双叉臂悬挂也有它的缺点,那就是相对于麦弗逊悬挂,它的结构更复杂,占用空间较大,成本较高,因此并不适用于小型车前悬挂,此外,定位参数的确定需要精确计算和调校,对于制造商的技术实力要求也比较高。

     多连杆式悬挂系统


    多连杆式悬挂系统是由(3—5)根杆件组合起来控制车轮的位置变化的悬挂系统。多连杆式能使车轮绕着与汽车纵轴线成二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挂系统的优点,能满足不同的使用性能要求。多连杆式悬挂系统的主要优点是: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

    纵臂式悬挂系统


    纵臂式独立悬挂系统是指车轮在汽车纵向平面内摆动的悬挂系统结构,又分为单纵臂式和双纵臂式两种形式。单纵臂式悬挂系统当车轮上下跳动时会使主销后倾角产生较大的变化,因此单纵臂式悬挂系统不用在转向轮上。双纵臂式悬挂系统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。双纵臂式悬挂系统多应用在转向轮上。

    烛式悬挂系统


    烛式悬挂系统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。烛式悬挂系统的优点是:当悬挂系统变形时,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。但烛式悬挂系统有一个大缺点: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。烛式悬挂系统现已应用不多。

    麦弗逊式悬挂系统


    麦弗逊式悬挂系统的车轮也是沿着主销滑动的悬挂系统,但与烛式悬挂系统不完全相同,它的主销是可以摆动的,麦弗逊式悬挂系统是摆臂式与烛式悬挂系统的结合。与双横臂式悬挂系统相比,麦弗逊式悬挂系统的优点是: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;与烛式悬挂系统相比,它的滑柱受到的侧向力又有了较大的改善。麦弗逊式悬挂系统多应用在中小型轿车的前悬挂系统上,保时捷911、国产奥迪、桑塔纳、夏利、富康等轿车的前悬挂系统均为麦弗逊式独立悬挂系统。虽然麦弗逊式悬挂系统并不是技术含量最高的悬挂系统结构,但它仍是一种经久耐用的独立悬挂系统,具有很强的道路适应能力。

    主动悬挂系统


    主动悬挂系统是近十几年发展起来的、由电脑控制的一种新型悬挂系统。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。例如装置了主动悬挂系统的法国雪铁龙桑蒂雅,该车悬挂系统系统的中枢是一个微电脑,悬挂系统上的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,选择相应的悬挂系统状态。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挂系统运动。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挂系统状态,以求最好的舒适性能。主动悬挂系统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,主动悬挂系统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,当车辆拐弯时悬挂系统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挂系统上,使车身的倾斜减到最小。

    赫升空气车悬架系统


    赫升空气悬挂赫升空气悬挂
    与传统的钢制弹簧悬挂相比较,赫升空气悬挂具有很多优势,最重要的一点就是弹簧的弹性系数也就是弹簧的软硬能根据需要自动调节。例如,高速行驶时悬挂可以变硬,以提高车身稳定性;而长时间低速行驶时,控制单元会认为正在经过颠簸路面,进而调节悬挂变软来提高舒适性。但缺点是技术还不是很成熟,密封系统容易破损从而影响悬挂系统!

    赫升空气悬挂

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    交通工具汽车汽车构件

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