懸架的作用是什么
【太平洋汽車(chē)網(wǎng)】懸架的作用是傳遞在車(chē)輪和車(chē)架(或車(chē)身)之間的一切力和力矩,且緩和由不平路面?zhèn)鹘o車(chē)架(車(chē)身)的沖擊載荷,削弱由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng),以保證汽車(chē)平順行駛。
空氣懸掛的核心部件是空氣彈簧,在正式開(kāi)始前,我們先把故事主角的族譜——即懸架系統(tǒng)來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下。
懸架系統(tǒng)的構(gòu)成懸架系統(tǒng)是由彈性元件(即彈簧)、減振元件(即減振器)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(如控制臂、連桿、轉(zhuǎn)向節(jié)等)和橫向穩(wěn)定桿等構(gòu)成。
其中彈性元件和減振元件主要起到緩沖減振的作用,導(dǎo)向機(jī)構(gòu)則使車(chē)輪按照一定軌跡跳動(dòng),起導(dǎo)向作用,而橫向穩(wěn)定桿則是為了防止車(chē)輛在轉(zhuǎn)向等行駛工況時(shí)發(fā)生過(guò)大的側(cè)向傾斜。
懸架系統(tǒng)圖示要舒適還是要操控,這是個(gè)艱難的決定當(dāng)談?wù)搼壹艿臅r(shí)候,永遠(yuǎn)不可能繞開(kāi)兩個(gè)話題——舒適性和操縱穩(wěn)定性。
舒適性和操縱穩(wěn)定性就像一對(duì)冤家,這兩個(gè)總是不對(duì)付,而且脾氣性格迥異,討好一個(gè),就會(huì)得罪另一個(gè),很難同時(shí)討好。這中間如何取舍,是一門(mén)非常高深的藝術(shù)。
對(duì)于整車(chē)的操縱穩(wěn)定性和舒適性而言,懸架系統(tǒng)有兩個(gè)參數(shù)非常重要,一個(gè)是彈簧的剛度,一個(gè)是減振器的阻尼系數(shù)。
舒適性指的是懸架系統(tǒng)(包括輪胎)對(duì)地面振動(dòng)的過(guò)濾能力。
對(duì)車(chē)輛來(lái)說(shuō),路面的顛簸不平是輸入,是激勵(lì),經(jīng)過(guò)懸架和輪胎的過(guò)濾,傳遞給車(chē)身、座椅和乘客。
根據(jù)典型路面采集到的不平度的信息,處理加工可以得到路面加速度的功率譜密度(power spectral density, PSD),如下圖所示。
路面輸入的加速度功率譜密度通過(guò)上圖可以看出來(lái),在低頻下(小于1Hz)其功率譜密度的幅值變化不大,超過(guò)1Hz以后幅值快速增大。
對(duì)車(chē)身質(zhì)量(即簧上質(zhì)量)而言,當(dāng)其固有頻率與路面輸入的功率譜密度頻率相同時(shí),會(huì)產(chǎn)生共振,如下圖所示,雖然1Hz和2Hz頻率相差不多,但是由于輸入功率譜密度幅值1Hz后快速增大,導(dǎo)致其在共振時(shí)的幅值也很大。
不同簧上質(zhì)量固有頻率行駛在道路上的加速度頻譜為了解決此問(wèn)題,一般會(huì)努力將乘用車(chē)的簧上質(zhì)量的固有頻率設(shè)計(jì)為1Hz左右。
而簧上質(zhì)量的固有頻率跟什么有關(guān)呢?
根據(jù)汽車(chē)?yán)碚撓嚓P(guān)知識(shí),可將車(chē)身和懸架系統(tǒng)簡(jiǎn)化為如下圖所示的單質(zhì)量模型。
車(chē)身單質(zhì)量系統(tǒng)模型可以得到簧上質(zhì)量的固有頻率(帶阻尼)如下:由于一般乘用車(chē)的阻尼比范圍為0.2-0.4左右,其根號(hào)里的值為0.92~0.98,可以近似當(dāng)做是1。
所以其固有頻率可以簡(jiǎn)化為:其中K為彈簧的剛度,m2為簧上質(zhì)量。
如果要保證其固有頻率為1,在m2值固定的前提下,其彈簧剛度需選的小一些,剛度越小,固有頻率越接近1Hz。
但是若是剛度很小,在極限工況,車(chē)輛姿態(tài)難以保證,如高速過(guò)彎車(chē)輛側(cè)傾嚴(yán)重,而且彈簧行程很大,會(huì)碰撞到懸架的限位塊,所以操縱穩(wěn)定性會(huì)很差。
(圖/文/攝:太平洋汽車(chē)網(wǎng) 問(wèn)答叫獸)
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