圖解汽車(10) 汽車懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)解析
【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】懸掛對(duì)于汽車的操控性能有著決定性的作用,不同構(gòu)造的懸掛有著不同的操控性能。常見(jiàn)的懸掛有麥弗遜式懸掛、雙叉臂式懸掛、多連桿懸掛等等,它們的結(jié)構(gòu)是怎樣的?對(duì)汽車操控性能又有著怎樣的影響?下面我們一起來(lái)了解下吧。
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● 懸掛的作用
汽車懸掛是連接車輪與車身的機(jī)構(gòu),對(duì)車身起支撐和減振的作用。主要是傳遞作用在車輪和車架之間的力,并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力,衰減由此引起的震動(dòng),以保證汽車能平順地行駛。
典型的懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減震器等部分。彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式,而現(xiàn)代轎車懸掛系統(tǒng)多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧,個(gè)別高級(jí)轎車則使用空氣彈簧。
● 獨(dú)立懸掛和非獨(dú)立懸掛的區(qū)別
汽車懸掛可以按多種形式來(lái)劃分,總體上主要分為兩大類,獨(dú)立懸掛和非獨(dú)立懸掛。那怎么來(lái)區(qū)分獨(dú)立懸掛和非獨(dú)立懸掛呢?
獨(dú)立懸掛可以簡(jiǎn)單理解為,左右兩個(gè)車輪間沒(méi)有硬軸進(jìn)行剛性連接,一側(cè)車輪的懸掛部件全部都只與車身相連。而非獨(dú)立懸掛兩個(gè)車輪間不是相互獨(dú)立的,之間有硬軸進(jìn)行剛性連接。
從結(jié)構(gòu)上看,獨(dú)立懸掛由于兩個(gè)車輪間沒(méi)有干涉,可以有更好的舒適性和操控性。而非獨(dú)立懸掛兩個(gè)車輪間有硬性連接物,會(huì)發(fā)生相互干涉,但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,有更好的剛性和通過(guò)性。
● 麥弗遜式懸掛
麥弗遜懸掛是最為常見(jiàn)的一種懸掛,主要有A型叉臂和減振機(jī)構(gòu)組成。叉臂與車輪相連,主要承受車輪下端的橫向力和縱向力。減振機(jī)構(gòu)的上部與車身相連,下部與叉臂相連,承擔(dān)減振和支持車身的任務(wù),同時(shí)還要承受車輪上端的橫向力。
麥弗遜的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,懸掛重量輕和占用空間小,響應(yīng)速度和回彈速度就會(huì)越快,所以懸掛的減震能力也相對(duì)較強(qiáng)。然而麥弗遜結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕,那么抗側(cè)傾和制動(dòng)點(diǎn)頭能力弱,穩(wěn)定性較差。目前麥弗遜懸掛多用于家用轎車的前懸掛。
● 雙叉臂式懸掛
雙叉臂式懸掛(雙A臂、雙橫臂式懸掛),其結(jié)構(gòu)可以理解為在麥弗遜式懸掛基礎(chǔ)上多加一支叉臂。車輪上部叉臂,與車身相連,車輪的橫向力和縱向力都是由叉臂承受,而這時(shí)的減振機(jī)構(gòu)只負(fù)責(zé)支撐車體和減振的任務(wù)。
由于車輪的橫向力和縱向力都由兩組叉臂來(lái)承受,雙叉臂式懸掛的強(qiáng)度和耐沖擊力比麥弗遜式懸掛要強(qiáng)很多,而且在車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)能很好的抑制側(cè)傾和制動(dòng)點(diǎn)頭等問(wèn)題。
雙叉臂式懸掛通常采用上下不等長(zhǎng)叉臂(上短下長(zhǎng)),讓車輪在上下運(yùn)動(dòng)時(shí)能自動(dòng)改變外傾角并且減小輪距變化減小輪胎磨損,并且能自適應(yīng)路面,輪胎接地面積大,貼地性好。由于雙叉臂式懸掛比麥佛遜式懸掛雙叉臂多了一個(gè)上搖臂,需要占用較大的空間,而且定位參數(shù)較難確定,因此小型轎車的前橋出于空間和成本考慮較少采用此種懸掛。
● 扭轉(zhuǎn)梁式懸掛
扭轉(zhuǎn)梁式懸掛的結(jié)構(gòu)中,兩個(gè)車輪之間沒(méi)有硬軸直接相連,而是通過(guò)一根扭轉(zhuǎn)梁進(jìn)行連接,扭轉(zhuǎn)梁可以在一定范圍內(nèi)扭轉(zhuǎn)。但如果一個(gè)車輪遇到非平整路面時(shí),之間的扭轉(zhuǎn)梁仍然會(huì)對(duì)另一側(cè)車輪產(chǎn)生一定的干涉的,嚴(yán)格上說(shuō),扭轉(zhuǎn)梁式懸掛屬于半獨(dú)立式懸掛。
扭力梁式懸掛相對(duì)于獨(dú)立式懸掛來(lái)說(shuō)舒適性要差一些,不過(guò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠,也不占空間,而且維修費(fèi)用也比獨(dú)立懸掛低,所以扭力梁懸掛多用在小型車和緊湊型車的后橋上。
● 穩(wěn)定桿的作用
穩(wěn)定桿也叫平衡桿,主要是防止車身側(cè)傾,保持車身平衡。穩(wěn)定桿的兩端分別固定在左右懸架上,當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí),外側(cè)懸掛會(huì)壓向穩(wěn)定桿,穩(wěn)定桿發(fā)生彎曲,由于變形產(chǎn)生的彈力可防止車輪抬起,從而使車身盡量保持平衡。
● 多連桿懸掛
多連桿懸掛,就是通過(guò)各種連桿配置把車輪與車身相連的一套懸掛機(jī)構(gòu),其連桿數(shù)比普通的懸掛要多一些,一般把連桿數(shù)為三或以上的懸掛稱為多連桿懸掛。目前主流的連桿數(shù)為4或5根連桿。前懸掛一般為3連桿或4連桿式獨(dú)立懸掛;后懸掛則一般為4連桿或5連桿式后懸掛。
多連桿懸掛通過(guò)對(duì)連接運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的約束角度設(shè)計(jì)使得懸掛在壓縮時(shí)能主動(dòng)調(diào)整車輪定位,使得車輪與地面盡可能保持垂直、貼地性,具有非常出色的操控性。多連桿懸掛能最大限度的發(fā)揮輪胎抓地力從而提高整車的操控極限,是所有懸掛設(shè)計(jì)中最好的,不過(guò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本也高。一般中小型轎車車出于成本和空間考慮很少使用這種懸掛。
● 空氣懸掛
空氣懸掛是指采用空氣減振器的懸掛,主要是通過(guò)空氣泵來(lái)調(diào)整空氣減振器的空氣量和壓力,可改變空氣減振器的硬度和彈性系數(shù)。通過(guò)調(diào)節(jié)泵入的空氣量,可以調(diào)節(jié)空氣減振器的行程和長(zhǎng)度,可以實(shí)現(xiàn)底盤的升高或降低。
空氣懸掛相對(duì)于傳統(tǒng)的鋼制懸掛系統(tǒng)來(lái)說(shuō),具有很多優(yōu)勢(shì)。如車輛高速行駛時(shí),懸掛可以變硬,以提高車身穩(wěn)定性;而低速或顛簸路面行駛時(shí),懸掛可以變軟來(lái)提高舒適性。
● 彈簧和減震器
在懸掛的減振機(jī)構(gòu)中,除了減振器還會(huì)有根彈簧。有了減振器為什么還要彈簧呢?其實(shí)需要它們的合作,才能完成減振的任務(wù)。
當(dāng)車輛行駛在不平路面時(shí),彈簧受到地面沖擊后發(fā)生形變,而彈簧需要恢復(fù)原型會(huì)出現(xiàn)來(lái)回震動(dòng)的現(xiàn)象,這樣顯然會(huì)影響汽車的操控性和舒適性。而減振器起到對(duì)彈簧起到阻尼的作用,抑制彈簧來(lái)回?cái)[動(dòng)。這樣在汽車通過(guò)不平路段時(shí),才不至于不停的顫動(dòng)。
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