汽车悬架史上最全介绍(图文)
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● 称为斜拉杆式悬架从俯视图上看,通过下摆臂、上摆臂的4根连杆组成菱形在前后、左右方向上定位,在半轴或下摆臂上设置螺旋S/A 。
● 侧视图,用上下各2根的连杆承受驱动制动的反作用力。
5连杆● 在下摆臂和上摆臂的4根连杆前后方向上受到驱动制动的反作用力,通过横向控制杆定位左右方向,基本上可以达到左右前后独立控制。
有时也用瓦特拉杆取代横向控制杆优缺点●Windup 刚度大,容易产生低速噪音。
5连杆悬架优点:● 可以单独设定前后左右的刚度从而易得到适当的刚度缺点:● 承受驱动扭距反作用力的windup 刚度较大连杆式后悬架构造主要用于后轮。
在车轴悬架装置上(用1根车轴连接左右车轮,通过弹簧来支撑车体的方式)采用4根或5根连杆进行车轴定位的方式。
4连杆式4连杆悬架优点:构造简单零部件点数少。
缺点:● 因为是由上摆臂和下摆臂的橡胶轴套决定前后左右的刚度,所以很难取得合适的刚度。
容易发生低速的噪音振动。
● 横向杆是操舵时车体振动发生左右不对称特性的 tan η=hcg/(1-λ)L主要原因。
Hcg :重心高要想消除这种不对称性可采用瓦特连杆。
λ:驱动或制动力分配 5连杆悬架的基本LAYOUT L :wheel base ● 驱动制动时的抗暴震性构造(图c ) 图c 瞬间中心角 驱动制动时虽然不可能将车身俯仰将为0,但可以选择适当值。
● 侧偏侧视图,对于轮胎跃振时上下行程,在空车、0载车状态下前后移动力的变化为5%左右,过大(也和前轮有关,大约空车时为7%),高速稳定性下降。
● windup 刚性侧视图,取远端的上摆臂、下摆臂的上下距离,上摆臂与车体前后方向平行(各摆臂Upper cortrol arm Low cortrol armRateral cortrol arm 4link 5link 式的轴套刚度保持低刚度)确保windup 刚度。
图d 柔性转向 柔性转向(图d )为将横向力柔性转向设为0,俯视图中下摆臂向后延,控制横向杆的US 方向动作。
图解汽车(10)汽车悬挂系统结构解析● 悬挂的作用汽车悬挂是连接车轮与车身的机构,对车身起支撑和减振的作用。
主要是传递作用在车轮和车架之间的力,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,衰减由此引起的震动,以保证汽车能平顺地行驶。
典型的悬挂系统结构主要包括弹性元件、导向机构以及减震器等部分。
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,而现代轿车悬挂系统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。
● 独立悬挂和非独立悬挂的区别汽车悬挂可以按多种形式来划分,总体上主要分为两大类,独立悬挂和非独立悬挂。
那怎么来区分独立悬挂和非独立悬挂呢?独立悬挂可以简单理解为,左右两个车轮间没有硬轴进行刚性连接,一侧车轮的悬挂部件全部都只与车身相连。
而非独立悬挂两个车轮间不是相互独立的,之间有硬轴进行刚性连接。
从结构上看,独立悬挂由于两个车轮间没有干涉,可以有更好的舒适性和操控性。
而非独立悬挂两个车轮间有硬性连接物,会发生相互干涉,但其结构简单,有更好的刚性和通过性。
● 麦弗逊式悬挂麦弗逊悬挂是最为常见的一种悬挂,主要有A型叉臂和减振机构组成。
叉臂与车轮相连,主要承受车轮下端的横向力和纵向力。
减振机构的上部与车身相连,下部与叉臂相连,承担减振和支持车身的任务,同时还要承受车轮上端的横向力。
麦弗逊的设计特点是结构简单,悬挂重量轻和占用空间小,响应速度和回弹速度就会越快,所以悬挂的减震能力也相对较强。
然而麦弗逊结构结构简单、质量轻,那么抗侧倾和制动点头能力弱,稳定性较差。
目前麦弗逊悬挂多用于家用轿车的前悬挂。
● 双叉臂式悬挂双叉臂式悬挂(双A臂、双横臂式悬挂),其结构可以理解为在麦弗逊式悬挂基础上多加一支叉臂。
车轮上部叉臂,与车身相连,车轮的横向力和纵向力都是由叉臂承受,而这时的减振机构只负责支撑车体和减振的任务。
由于车轮的横向力和纵向力都由两组叉臂来承受,双叉臂式悬挂的强度和耐冲击力比麦弗逊式悬挂要强很多,而且在车辆转弯时能很好的抑制侧倾和制动点头等问题。
汽车悬架知识专题二楼:电控悬架三楼:主动悬架四楼:图解各类独立悬架五楼:非独立悬架六楼:汽车的自动调平悬架七楼:图解横向稳定器八楼:弹簧知识九楼:汽车性能对悬架的要求汽车悬架知识专题:悬架概述舒适性是轿车最重要的使用性能之一。
舒适性与车身的固有振动特性有关,而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。
所以,汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。
同时,汽车悬架做为车架(或车身)与车轴(或车轮)之间作连接的传力机件,又是保证汽车行驶安全的重要部件。
因此,汽车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表,作为衡量轿车质量的指标之一。
汽车车架(或车身)若直接安装于车桥(或车轮)上,由于道路不平,由于地面冲击使货物和人会感到十分不舒服,这是因为没有悬架装置的原因。
汽车悬架是车架(或车身)与车轴(或车轮)之间的弹性联结装置的统称。
它的作用是弹性地连接车桥和车架(或车身),缓和行驶中车辆受到的冲击力。
保证货物完好和人员舒适;衰减由于弹性系统引进的振动,使汽车行驶中保持稳定的姿势,改善操纵稳定性;同时悬架系统承担着传递垂直反力,纵向反力(牵引力和制动力)和侧向反力以及这些力所造成的力矩作用到车架(或车身)上,以保证汽车行驶平顺;并且当车轮相对车架跳动时,特别在转向时,车轮运动轨迹要符合一定的要求,因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。
悬架结构形式和性能参数的选择合理与否,直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。
由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。
一般悬架由弹性元件、导向机构、减振器和横向稳定杆组成。
弹性元件用来承受并传递垂直载荷,缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。
弹性元件种类包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧。
减振器用来衰减由于弹性系统引起的振,减振器的类型有筒式减振器,阻力可调式新式减振器,充气式减振器。
导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩,同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动,通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。
汽车悬挂系统按导向机构形式分为两大类汽车各种悬挂系统的优缺点在我们看车买车的过程中经常会在车辆的简介表中见到诸如麦弗逊式,双叉臂式,多连杆式,双连杆式,四连杆式,扭力梁式,拖拽臂式等多种前后悬挂系统。
这些专业名词,看着就让人头晕.有些人索性置之不理,其实汽车悬挂系统是选择汽车极其重要的参考依椐,它决定着汽车的稳定性,舒适性,安全性是汽车关键的部件之一。
简单的来说悬挂系统就是指由车身与轮胎间的弹簧和避震器与车架连接部分组成的整个支持系统。
悬挂系统应有的功能是支持车身,改善驾驶与乘坐的感觉,因为使用不同的悬挂系统,会使驾驶者与乘客在车辆行驶过程中都有不同的感受。
而现在大多数厂家在自己的车型上无论装配什么样的悬挂系统,都通通宣传自己的操控性如何好,乘坐如何舒适,这种宣传也在某种程度使驾驶者产生了误区,出现一些因车辆失控造成的车祸。
一般说来汽车的悬挂系统分为二种即非独立悬挂和独立悬挂,由于人们对车子操控性与乘坐舒适性的要求越来越高,所以非独立悬挂系1统已渐渐淘汰。
定义:1、非独立悬挂系统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。
2、独立悬挂系统2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。
3现代轿车大都是采用独立式悬挂系统,按其结构形式的不同,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。
汽车各类悬架系统图解说明独立悬架与非独立悬架示意图13-4所示独立悬架如图4-57(a)所示,其两侧车轮安装于断开式车桥上,两侧车轮分别独立地与车架(或车身)弹性地连接,当一侧车轮受冲击,其运动不直接影响到另一侧车轮。
非独立悬架如图4-57(b)所示。
其两侧车轮安装于一整体式车桥上,当一侧车轮受冲击力时会直接影响到另一侧车轮上。
钢板弹簧13-5钢板弹簧可分为对称式钢板弹簧和非对称式钢板弹簧,对称式钢板弹簧其中心螺栓到两端卷耳中心的距离相等如图(a),不等的则为非对称式钢板弹簧如图(b)。
钢板弹簧在载荷作用下变形,各片之间因相对滑动而产生摩擦,可促使车架的振动衰减,起到减振器的作用扭杆弹簧扭杆弹簧一般用铬钒合金弹簧钢制成。
一端固定在车架上,另一端上的摆臂2与车轮相连。
当车轮跳动时,摆臂绕扭杆轴线摆动,使扭杆产生扭转弹性变形,从而使车轮与车架的联接成为弹性联接。
扭杆的断面形式断面常为圆形,少数是矩形或管形空气弹簧空气弹簧主要用橡胶件作为密闭容器,它分为囊式和膜式两种(如图4-61所示),工作气压为0.5~1Mpa。
这种弹簧随着载荷的增加,容器内压缩空气压力升高,使其弹簧刚度也随之增加,载荷减少,弹簧刚度也随空气压力减少而下降,具有有理想的变刚度弹性特性。
油气弹簧简图油气弹簧以气体(化学性质不太活泼的气体-氮)作为弹性介质,用油液作为传力介质。
简单的油气弹簧(如图4-62(a)所示)不带油气隔膜。
目前,这种弹簧多用于重型汽车,在部分轿车上也有采用的1-活塞杆2-工作缸筒3-活塞4-伸张阀5-储油缸筒6-压缩阀7-补偿阀8-流通阀9-导向座-10-防尘罩11-油封双向作用筒式减振器示意图p314 -4-51横向稳定器的安装13-7copy.gif横向稳定杆由弹簧钢制成,呈扁平的U形,横向安装在汽车前端或后端(有轿的车在前后都装横向稳定器)。
弹性的稳定杆产生扭转内力矩会阻碍悬架弹簧的变形,减少了车身的横向倾斜和横向角振动。
今天我们简单说一下悬架。
它是车架与车桥或承载式车身和车轮间一切传力装置的总称。
如图所示:
大众腾辉悬架结构图如下:
悬架按照控制的方式划分,可以分成两种。
一种是被动式悬架,目前大多数汽车所采用,结构如图:
另外一种叫做主动式悬架,可以根据情况的不同自动调整自身的刚度和阻尼,目前主要在高端轿车中使用,结构如图:
奔驰新S级全系标配主动式悬架,如图:
我们通常所说的独立悬架和非独立悬架是按照结构的不同来划分的。
非独立式悬架主要优点在于结构简单、成本低,所以被主要应用于货车的前后悬架和汽车的后悬架,结构如图:
马自达6的后悬架属于非独立悬架。
如图:
不过由于质量较大和两侧的相互干涉,造成舒适性和操控稳定性不佳,在高速行驶时尤为明显。
独立悬架也广泛应用于轿车,主要特点是一侧受到冲击时不会影响到另外一侧,而且结构紧凑,如图:
由于车桥断开,发动机可以降低安装位置,随之有利于降低汽车重心。
由于质量小,可以提高车轮的附着性能。
以下是几款常见的独立悬架结构图:
1.双横臂式独立悬架:
三维图如下:
2.麦弗逊式独立悬架:
实物图:。
悬架
定义: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
作用:传递作用在车轮和车架之间的力和力扭,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,以保证汽车能平顺地行驶。
组成:(1)减振器
功能: 减振器是产生阻尼力的主要元件,其作用是迅速衰减汽车的振动,改善汽车的行驶平顺性,增强车轮和地面的附着力.另外,减振器能够降低车身部分的动载荷,延长汽车的使用寿命.目前在汽车上广泛使用的减振器主要是筒式液力减振器,其结构可分为双筒式,单筒充气式和双筒充气式三种。
工作原理:在车轮上下跳过程中,减振器活塞在工作腔内往复运动,使减振器液体通过活塞上的节流孔,由于液体有一定的粘性和液体通过节流孔时与孔壁间产生摩擦,使动能转化成热能散发到空气中,从而达到衰减振动功能。
(2)弹性元件
功能:支撑垂直载荷,缓和和抑止不平路面引起的振动和冲击.弹性元件主要有钢板弹簧,螺旋弹簧,扭杆弹簧,气弹簧和橡胶弹簧等。
原理:用具有弹性较高材料制成的零件,在车轮受到大的冲击时,动能转化为弹性势能储存起来,在车轮下跳或回复原行驶状态时释放出来。
(3)导向机构
作用:传递力和力矩,同时兼起导向作用。
在汽车的行驶过程当中,能够控制车轮的运动轨迹。
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。
结构特点: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。
优缺点: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。
缺点: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,独立悬架又可分为双叉臂式、拖曳臂式、多连杆式、连杆支柱式以及麦弗逊式悬架等。
麦弗逊式悬挂
当今世界用的最广泛的轿车前悬挂之一。
麦弗逊式悬挂由螺旋弹簧、减震器、三角形下摆臂组成,绝大部分车型还会加上横向稳定杆。
主要结构简单的来说就是螺旋弹簧套在减震器上组成,减震器可以避免螺旋弹簧受力时向前、后、左、右偏移的现象,限制弹簧只能作上下方向的振动,并可以用减震器的行程长短及松紧,来设定悬挂的软硬及性能。
麦弗逊式悬挂结构简单所以它轻量、响应速度快。
并且在一个下摇臂和支柱的几何结构下能自动调整车轮外倾角,让其能在过弯时自适应路面,让轮胎的接地面积最大化,虽然麦弗逊式悬架并不是技术含量很高的悬架结构,
主要优点:结构简单、占用空间小、响应较快、制造成本低。
主要缺点:横向刚度小、稳定性不佳、转弯侧倾较
大。
适用车型:中小型轿车、中低端SUV前悬架。
又称双A臂式独立悬挂,双叉臂悬挂拥有上下两个叉臂,横向力由两个叉臂同时吸收,支柱只承载车身重量,因此横向刚度大。
双叉臂式悬挂的上下两个A字形叉臂可以精确的定位前轮的各种参数,前轮转弯时,上下两个叉臂能同时吸收轮胎所受的横向力,加上两叉臂的横向刚度较大,所以转弯的侧倾较小,双叉臂式悬挂通常采用上下不等长叉臂(上短下长),让车轮在上下运动时能自动改变外倾角并且减小轮距变化减小轮胎
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较大,一般也采用上下不等长摇臂设置。
双横臂式悬挂设计偏向运动性,其性能优于麦弗逊式式悬挂、但比起真正的双叉臂式悬挂以及多连杆前悬挂要稍差一些。
国内采用双横臂式前悬挂的主要有:广州本田雅阁、一汽轿车马自达6以及北京奔驰-戴克的克莱斯勒300C。
而采用双横臂式后悬挂的有东风本田思域。
主要优点:横向刚度大、抗侧倾性能优异、抓地性能好、路感清晰,侧倾小,可调参数多、轮胎接地面积大
主要缺点:制造成本高、悬架定位参数设定复杂;
适用车型:运动型轿车、超级跑车以及高档SUV前后悬架。
多连杆独立悬挂
可分为多连杆前悬挂和多连杆后悬挂系统。
其中前悬挂一般为3连杆或4连杆式独立悬挂;后悬挂则一般为4连杆或5连杆式后悬挂系统,其中5连杆式后悬挂应用较为广泛。
多连杆悬挂能实现主销后倾角的最佳位置,大幅度减少来自路面的前后方向力,从而改善加速和制动时的平顺性和舒适性,同时也保证了直线行驶的稳定性,因为由螺旋弹簧拉伸或压缩导致的车轮横向偏移量很小,不易造成非直线行驶。
在车辆转弯或制动时,多连杆悬挂结构可使后轮形成正前束,提高了车辆的控制性能,减少转向不足的情况。
多连杆悬挂在收缩时能自动调整外倾角,前束角以及使后轮获得一定的转向角度。
通过对连接运动点的约束角度设计使得悬挂在压缩时能主动调整车轮定位(这个设计自由度非常大),能完全针对车型做匹配和调校以最大限度的发挥轮胎抓地力从而提高整车的操控极限。
主要优点:舒适性能最好、操控性能出色
主要缺点:制造成本最高、其占用空间大
适用车型:高档轿车的绝佳搭档。
拖曳臂式悬挂
我们姑且称之为半独立悬挂,从悬挂的大分类来看,所有的悬挂可以被分成两大类,即:独立悬挂和非独立悬挂。
但是在但纵臂扭转梁悬挂上,这两个分类变得有些模糊。
从悬挂结构来看属于不折不扣的非独立悬挂,因为左右纵向摇臂被一跟粗大的扭转梁焊接在一起,但是从悬挂性能来看,这种悬挂实现的是具有更高稳定性的全拖式独立悬挂的性能。
拖曳臂式悬挂本身具有非独立悬挂的存在的缺点但同时也兼有独立悬挂的优点,拖曳臂式悬挂的最大优点是左右两轮的空间较大,而且车身的外倾角没有变化,避震器不发生弯曲应力,所以摩擦小。
这种悬挂的舒适性和操控性均有限,当其刹车时除了车头较重会往下沉外,拖曳臂悬挂的后轮也会往下沉平衡车身,无法提供精准的几何控制。
不同厂家对这种悬挂的称谓不同:如:纵臂扭转梁独立悬挂,纵臂扭转梁非独立悬挂,H型纵向摆臂悬挂等等。
归根结底他们都是同一种悬挂结构——拖曳臂式悬挂,只是调教稍有不同。
在拖曳臂式悬挂的设计过程中,横梁在纵臂上的安装位置不同其表现出来的性能会非常的大,若横梁安装越靠近纵臂与车身的连接点(图中带三个螺栓的地方),车子的舒适性就会越好但转弯时的侧倾也会大些。
若横梁的安装在越靠近纵臂接近车轮中心,舒适性能会大打折扣,表现出来的特性则是以通过性和承载性为主。
也更接近整体桥的设计。
单纵臂扭杆梁式悬挂(俗称拖曳臂式悬挂):
主要优点:结构简单实用、占用空间最小、制造成本低。
主要缺点:承载性能差、抗侧倾能力较弱、减震性能差、舒适性有限
适用车型:中小型汽车、低端SUV后悬挂
连杆支柱悬挂
严格意义上来说没有这种称谓,但是随着国内广州丰田凯美瑞的热销(凯美瑞采用了这种悬挂),连杆支柱这个名字被越来越多的人熟悉,我们也就姑且把这种悬挂称为连杆支柱悬挂。
上一期说过拖曳臂式悬挂系统的最大优点是左右两轮的空间较大,而且车身的外倾角没有变化,避震器不发生弯曲应力,所以摩擦小。
但当其刹车时除了车头较重会往下沉外,拖曳臂悬挂的后轮也会往下沉平衡车身,无法提供精准的几何控制,所以某些车厂就会结合一些连杆来解决,就形成了复杂的多连杆悬挂——连杆支柱式悬挂连杆支柱与麦弗逊悬挂一样,用来支撑车体也是减振器支柱,他把减振器,减振弹簧组装在一个总成中。
连杆支柱悬挂也有一跟粗大的减振器支柱,与麦弗逊悬挂的主要区别在于,悬挂下部与车身连接的A字型控制臂改成了三根连杆定位。
转弯时产生的横向力来,主要由减振器支柱和横拉杆来承担。
它具有与麦弗逊悬挂相近的操控性能,又有比麦弗逊悬挂更高的连接刚度和相对较好的抗侧倾性能。
但是同样也存在麦弗逊悬挂的缺点,就是稳定性不好,转向侧倾还是较大,需要加装平衡杆来减小转向侧倾。
相对纵臂扭转梁来说,它达到了全独立悬挂的结构要求,并且运动部件质量轻,悬挂响应性好,舒适性和操控性要优于纵臂扭转梁的,但比真正的多连杆悬架要差一些。
不过其占有空间小于真正的多连杆式悬挂,成本也低于多连杆悬挂故被不少厂家采用。
主要优点:结构简单、占用空间较小、制造成本较低。
主要缺点:横向刚度依然有限、稳定性不佳、容易加剧前驱车的转向不足特性
适用车型:中档车的后悬挂。