车辆悬挂系统详解(图文并茂)
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悬挂在这个言必谈操控、论必说运动的年代里,几乎所有汽车品牌多在大力的宣传自己产品优秀的操控性能,从欧系的宝马、奥迪、SAAB到日系的讴歌、英菲尼迪等高端品牌无不在极力宣传自己良好的操控性和运动性,就连一向以舒适性能为取向的奔驰、凯迪拉克、雷克萨斯等高端品牌也在新近的设计中加入了更多的运动取向。
从以福克斯为代表的紧凑型轿车到以迈腾为代表的中级车到以宝马5系Li为代表的高档车无不标榜自己的运动性能。
『悬挂在汽车底盘安放位置的示意图』● 悬挂的概念和分类首先让我们来了解一下什么是悬挂:悬挂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,悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩,比如支撑力、制动力和驱动力等,并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。
典型的汽车悬挂结构由弹性元件、减震器以及导向机构等组成,这三部分分别起缓冲,减振和力的传递作用。
绝大多数悬挂多具有螺旋弹簧和减振器结构,但不同类型的悬挂的导向机构差异却很大,这也是悬挂性能差异的核心构件。
根据结构不同可分为非独立悬挂和独立悬挂两种。
悬挂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,是汽车最重要的三大总成之一(其它两个分别是:发动机和变速箱).从结构上看,汽车悬挂仅是由一些杆、筒以及弹簧等简单构件组成,但汽车悬挂却是一个非常难达到完美要求的汽车总成,这是因为悬架既要满足汽车操纵稳定性的要求,又要保证汽车的舒适性要求,而这两方面又是相互矛盾的。
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”以及严重侧倾偏向,不利于汽车的转向,容易导致汽车操纵不稳定等。
『迈腾原型车大众帕萨特B6前麦弗逊、后多连杆悬挂』悬挂的构件虽然简单但参数的确定却相当的复杂,厂家不但要考虑汽车的舒适性,操控稳定性还要考虑到成本问题。
汽车悬挂系统结构原理图解Post by:2010-10-419:48:00什么是悬挂系统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动,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。
种类有单杆式或多连杆式的。
钢板弹簧作为弹性元件时,可不另设导向机构,它本身兼起导向作用。
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。
主流汽车的悬挂系统有哪些?看过后,你也是半个行家!悬挂系统,主要可以分为二大类,第一,独立悬挂,第二,非独立悬挂,有些可以再细分,有半独立悬挂等。
我们先来了解下非独立悬挂,什么是非独立悬挂,顾名思义,车轮的两个悬挂是连在一起的,不能独立运动的。
1、拖曳臂式悬挂代表车型:东风本田飞度、上海大众POLO、东风日产颐达、东风标致307、东风雪铁龙等,以及国产10万以内的大部分车型,比如吉利远景X3,长安CS35,长城H2等。
典型的拖曳臂悬挂结构图分类:扭力梁式悬挂,纵向拖曳臂式悬挂,纵向摆臂式悬挂。
分析:它的结构还保持着整体桥式的特性,这就使纵向拖臂所连接的车轮在动态运动中外倾角不会发生变化,在高速转向时会使前轮出现转向不足;但同时,连接左右纵臂的横梁在连接处为可转动式,在一定程度上可让左右车轮在小范围的空间内自由活动而不干扰到另一侧车轮,这又使拖曳臂式悬挂系统具备了一定的独立性。
评价:拖曳臂式悬挂的最大优点是结构简单实用,左右两轮空间较大,且转向时,车身外倾角没有变化,避震器不发生弯曲应力,所以轮胎摩擦小,乘坐性佳;当刹车时,除了车头较重会往下沉外,拖曳臂悬吊的后轮也会往下沉,以平衡车身。
这种悬挂的缺点是在高速转向时无法提供精准的控制。
2、钢板弹簧式非独立悬架代表车型,五菱宏光,以及一些货车、客车等。
钢板弹簧式非独立悬架钢板弹簧被用做非独立悬架的弹性元件,由于它兼起导向机构的作用,使得悬架系统大为简化。
这种悬架广泛用于货车的前、后悬架中。
它中部用U型螺栓将钢板弹簧固定在车桥上。
悬架前端为固定铰链,也叫死吊耳。
它由钢板弹簧销钉将钢板弹簧前端卷耳部与钢板弹簧前支架连接在一起,前端卷耳孔中为减少摩损装有衬套。
后端卷耳通过钢板弹簧吊耳销与后端吊耳与吊耳架相连,后端可以自由摆动,形成活动吊耳。
当车架受到冲击弹簧变形时两卷耳之间的距离有变化的可能。
接下来,我们了解下独立悬挂系统。
1、横臂式独立悬挂代表车型:广本雅阁、奥德赛特点,车轮可以在汽车横向平面内摆动。
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个人感觉这个帖子一目了然,特转来供大家一起学习参考。
前悬挂示意图
悬挂系统现在基本上可分为两大类:
1.独立悬挂:
指前后左右四个车轮单独通过独立的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。
2.非独立悬挂:
指左右两个车轮通过一支车轴连接,不能单独地上下跳动。
现在的汽车前悬挂使用都是独立悬挂,后悬挂一些低端车型使用的是非独立悬
挂,中高档轿车使用的都是独立悬挂。
关于悬挂的组成以及基本原理由于比较复杂,在这里我们就不详细讲解了。
在这里我们主要为大家介绍现在常用的几种悬挂系统,以便让大家在选车的时候做到
心里有数。
·麦弗逊式独立悬挂
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。
麦弗逊式悬挂是当今世界用的最广泛的轿车前悬挂之一,大部分车型的前悬挂都是麦弗逊式悬架。
虽然麦弗逊式悬挂技术含量并不高,但他是一种经久耐用的独
立悬架,具有很强的道路适应能力。
『典型的麦弗逊式前悬挂结构』
· 双叉臂式独立悬挂
双叉臂式悬挂,又叫做两连杆式悬挂,是又一种常见的独立悬挂。
它通过上下两个横臂与车身铰接,一般下横臂比上横臂长。
双横臂悬挂也是使用范围很广泛的
悬挂,包括很多运动型车和高级车。
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。
『典型的双横臂式悬挂结构图』
『双叉臂悬挂结构』
· 拖拽臂式非独立悬挂
拖曳臂式悬挂是专为后轮设计的悬挂结构,它的构成非常简单:以粗状的上下摆动式拖臂实现车轮与车身或车架的硬性连接,然后以液压减震器和螺旋弹簧充当软性连接,起到吸震和支撑车身的作用,圆柱形或方形横梁则连接左右车轮。
『典型的拖曳臂悬挂结构图』
· 多连杆式独立悬挂
多连杆悬挂系统,又分为5连杆后悬挂和4连杆前悬挂系统。
顾名思义,5连杆后悬挂系统包含5条连杆,分别为控制臂、后置定位臂、上臂、下臂和前置定位臂,其中控制臂可以调整后轮前束。
5连杆悬挂的优点是构造简单、重量轻,减少悬挂系统占用的空间。
5连杆后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,5连杆后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。
同时紧凑的结构增加了后排座椅和行李厢空间。
由于这种悬挂优点显著,易于调整,因而受到广泛的欢迎。
而全新的4连杆前悬挂系统多用于豪华轿车,它通过运动学原理巧妙地将牵引力、制动力和转向力分离,同时赋予车辆精确的转向控制。
4连杆式悬挂系统在奥迪A4、A6以及中华轿车上都可以看到。
多连杆独立后悬架能提供给车辆更好的操控性和舒适性。
『典型的多连杆独立悬挂结构图』
● 可调式悬挂系统
可调式悬挂就是根据车辆不同的需求状态来对悬挂的高度和软硬进行调整,从而使车辆处在最佳的形式状态。
当下汽车的可调式悬挂按控制类型可分为三大类。
1、空气式可调悬挂
空气式可调悬挂就是指利用空气压缩机形成压缩空气,并通过压缩空气来调节汽车底盘的离地间隙一种悬挂方式。
一般装备空气式可调悬挂的车型在前轮和后轮的附近都设有离地距离传感器,按离地距离传感器的输出信号,行车电脑判断出车身高度的变化,再控制空气压缩机和排气阀门,使弹簧自动压缩或伸长,从而起到减震的效果。
空气式可调悬挂中的空气弹簧的软硬能根据需要自动调节。
当在高速行驶时,空气悬挂可以自动变硬来提高车身的稳定性,而长时间在低速不平的路面行驶时,行车电脑则会使悬挂变软来提高车辆的舒适性。
代表车型:奥迪A8、奔驰S350 、保时捷卡宴。
『空气式悬挂结构示意图』
2、液压式可调悬挂
液压式可调悬挂就是指根据车速和路况,通过增减液压油的方式调整汽车底盘的离地间隙来实现车身高度升降变化的一种悬挂方式。
内置式电子液压集成模块是液压式可调悬挂的核心,可根据车速、减振器伸缩频率和伸缩程度的数据信息,在汽车重心附近安装有纵向、横向加速度和横摆陀螺仪传感器,用来采集车身振动、车轮跳动、车身高度和倾斜状态等信号,这些信号被传送给行车电脑,行车电脑在根据输入信号和预先设定的程序操纵前后四个执行油缸工作。
通过增减液压油的方式实现车身高度的升或降,也就是根据车速和路况自动调整离地间隙,从而提高汽车的平顺性和操纵稳定性。
代表车型:宝马7系
3、电磁式可调悬挂
电磁式可调悬挂就是指利用电磁反应来实现汽车底盘的高度升降变化的的一种悬挂方式。
它可以针对路面情况,在1毫秒时间内作出反应,抑制振动,保持车身稳定,特别是在车速很高又突遇障碍时更能显出它的优势。
它的反应速度比传统的悬挂快5倍,即使是在最颠簸的路面,也能保证车辆平稳行驶。
电磁悬挂系统是由行车电脑、车轮位移传感器、电磁液压杆和直筒减振器组成。
在每个车轮和车身连接处都有一个车轮位移传感器,传感器与行车电脑相连,行车电脑又与电磁液压杆和直筒减振器相连。
直筒减振器有别于传统的液压减振器,没有细小的阀门结构,不是通过液体的流动阻力达到减振的目的。
电磁减振器中也有减振液,但是,那是一种被称为电磁液的特殊液体,是由合成的碳氢化合物和微小的铁粒组成。
平时,磁性金属粒子杂乱无章地分布在液体里,不起什么作用。
如果有磁场作用,它们就会排列成一定结构,减振液就会变成近似塑料的状态。
减振液的密度可以通过控制电流流量来精确控制,并且是适时连续的控制。
电磁式可调悬挂的工作过程是:当路面不平引起车轮跳动时,传感器迅速将信号传至控制系统,控制系统发出指令,将电信号发送到各个减振器的电子线圈,电流的运动产生磁场,在磁场的作用下,减振器中的电磁液的密度改变,控制车身,达到减振的目的。
如此变化说起来复杂,却可以一秒中进行1000次,可谓瞬间完成。
电磁悬挂系统可以快速有效地弥补轮胎的跳动,并扩大悬挂的活动范围,降低噪音,提高车辆的操控准确性和乘坐舒适性。
代表车型:凯迪拉克SLS赛威。