各種懸掛系統(tǒng)簡介
一般來說,汽車的懸掛系統(tǒng)分為非獨(dú)立懸掛和獨(dú)立懸掛兩種,非獨(dú)立懸掛的車輪裝在一根整體車軸的兩端,當(dāng)一邊車輪跳動時(shí),另一側(cè)車輪也相應(yīng)跳動,使整個車身振動或傾斜;獨(dú)立懸掛的車軸分成兩段,每只車輪由螺旋彈簧獨(dú)立安裝在車架下面,當(dāng)一邊車輪發(fā)生跳動時(shí),另一邊車輪不受影響,兩邊的車輪可以獨(dú)立運(yùn)動,提高了汽車的平穩(wěn)性和舒適性。
(一)非獨(dú)立懸掛系統(tǒng)
非獨(dú)立懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車輪由一根整體式車架相連,車輪連同車橋一起通過彈性懸掛系統(tǒng)懸掛在車架或車身的下面。非獨(dú)立懸掛系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、強(qiáng)度高、保養(yǎng)容易、行車中前輪定位變化小的優(yōu)點(diǎn),但由于其舒適性及操縱穩(wěn)定性都較差,在現(xiàn)代轎車中基本上已不再使用,多用在貨車和大客車上。
(二)獨(dú)立懸掛系統(tǒng)
獨(dú)立懸掛系統(tǒng)是每一側(cè)的車輪都是單獨(dú)地通過彈性懸掛系統(tǒng)懸掛在車架或車身下面的。其優(yōu)點(diǎn)是:質(zhì)量輕,減少了車身受到的沖擊,并提高了車輪的地面附著力;可用剛度小的較軟彈簧,改善汽車的舒適性;可以使發(fā)動機(jī)位置降低,汽車重心也得到降低,從而提高汽車的行駛穩(wěn)定性;左右車輪單獨(dú)跳動,互不相干,能減小車身的傾斜和震動。不過,獨(dú)立懸掛系統(tǒng)存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維修不便的缺點(diǎn)?,F(xiàn)代轎車大都是采用獨(dú)立式懸掛系統(tǒng),按其結(jié)構(gòu)形式的不同,獨(dú)立懸掛系統(tǒng)又可分為橫臂式、縱臂式、多連桿式、燭式以及麥弗遜式懸掛系統(tǒng)等。
1、橫臂式懸掛系統(tǒng)
橫臂式懸掛系統(tǒng)是指車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動的獨(dú)立懸掛系統(tǒng),按橫臂數(shù)量的多少又分為雙橫臂式和單橫臂式懸掛系統(tǒng)。
單橫臂式具有結(jié)構(gòu)簡單,側(cè)傾中心高,有較強(qiáng)的抗側(cè)傾能力的優(yōu)點(diǎn)。但隨著現(xiàn)代汽車速度的提高,側(cè)傾中心過高會引起車輪跳動時(shí)輪距變化大,輪胎磨損加劇,而且在急轉(zhuǎn)彎時(shí)左右車輪垂直力轉(zhuǎn)移過大,導(dǎo)致后輪外傾增大,減少了后輪側(cè)偏剛度,從而產(chǎn)生高速甩尾的嚴(yán)重工況。單橫臂式獨(dú)立懸掛系統(tǒng)多應(yīng)用在后懸掛系統(tǒng)上,但由于不能適應(yīng)高速行駛的要求,目前應(yīng)用不多。
雙橫臂式獨(dú)立懸掛系統(tǒng)按上下橫臂是否等長,又分為等長雙橫臂式和不等長雙橫臂式兩種懸掛系統(tǒng)。等長雙橫臂式懸掛系統(tǒng)在車輪上下跳動時(shí),能保持主銷傾角不變,但輪距變化大(與單橫臂式相類似),造成輪胎磨損嚴(yán)重,現(xiàn)已很少用。對于不等長雙橫臂式懸掛系統(tǒng),只要適當(dāng)選擇、優(yōu)化上下橫臂的長度,并通過合理的布置、就可以使輪距及前輪定位參數(shù)變化均在可接受的限定范圍內(nèi),保證汽車具有良好的行駛穩(wěn)定性。目前不等長雙橫臂式懸掛系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用在轎車的前后懸掛系統(tǒng)上,部分運(yùn)動型轎車及賽車的后輪也采用這一懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
2、多連桿式懸掛系統(tǒng)
多連桿式懸掛系統(tǒng)是由(3—5)根桿件組合起來控制車輪的位置變化的懸掛系統(tǒng)。多連桿式能使車輪繞著與汽車縱軸線成二定角度的軸線內(nèi)擺動,是橫臂式和縱臂式的折衷方案,適當(dāng)?shù)剡x擇擺臂軸線與汽車縱軸線所成的夾角,可不同程度地獲得橫臂式與縱臂式懸掛系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),能滿足不同的使用性能要求。多連桿式懸掛系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是:車輪跳動時(shí)輪距和前束的變化很小,不管汽車是在驅(qū)動、制動狀態(tài)都可以按司機(jī)的意圖進(jìn)行平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向,其不足之處是汽車高速時(shí)有軸擺動現(xiàn)象。
3、縱臂式懸掛系統(tǒng)
縱臂式獨(dú)立懸掛系統(tǒng)是指車輪在汽車縱向平面內(nèi)擺動的懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu),又分為單縱臂式和雙縱臂式兩種形式。單縱臂式懸掛系統(tǒng)當(dāng)車輪上下跳動時(shí)會使主銷后傾角產(chǎn)生較大的變化,因此單縱臂式懸掛系統(tǒng)不用在轉(zhuǎn)向輪上。雙縱臂式懸掛系統(tǒng)的兩個擺臂一般做成等長的,形成一個平行四桿結(jié)構(gòu),這樣,當(dāng)車輪上下跳動時(shí)主銷的后傾角保持不變。雙縱臂式懸掛系統(tǒng)多應(yīng)用在轉(zhuǎn)向輪上。
4、燭式懸掛系統(tǒng)
燭式懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是車輪沿著剛性地固定在車架上的主銷軸線上下移動。燭式懸掛系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:當(dāng)懸掛系統(tǒng)變形時(shí),主銷的定位角不會發(fā)生變化,僅是輪距、軸距稍有變化,因此特別有利于汽車的轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定和行駛穩(wěn)定。但燭式懸掛系統(tǒng)有一個大缺點(diǎn):就是汽車行駛時(shí)的側(cè)向力會全部由套在主銷套筒的主銷承受,致使套筒與主銷間的摩擦阻力加大,磨損也較嚴(yán)重。燭式懸掛系統(tǒng)現(xiàn)已應(yīng)用不多。
5、麥弗遜式懸掛系統(tǒng)
麥弗遜是音譯過來的中文名字,它是用該懸掛系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的名字命名的。麥弗遜在汽車前懸掛上的應(yīng)用之廣是其他懸掛無法比擬的。大到寶馬M3,保時(shí)捷911這類高性能車,小到菲亞特STILO,福特FOCUS,甚至國產(chǎn)的哈飛面包車前懸掛都是采用的麥弗遜式設(shè)計(jì)。
麥弗遜懸掛通常由兩個基本部分組成:支柱式減震器和A字型托臂。之所以叫減震器支柱是因?yàn)樗藴p震還有支撐整個車身的作用,他的結(jié)構(gòu)很緊湊,把減震器和減震彈簧集成在一起,組成一個可以上下運(yùn)動的滑柱;下托臂通常是A字型的設(shè)計(jì),用于給車輪提供部分橫向支撐力,以及承受全部的前后方向應(yīng)力。整個車體的重量和汽車在運(yùn)動時(shí)車輪承受的所有沖擊就靠這兩個部件承擔(dān)。所以麥弗遜的一個最大的設(shè)計(jì)特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單,結(jié)構(gòu)簡單能帶來兩個直接好處那就是:懸掛重量輕和占用空間小。
我們知道,汽車懸掛屬于運(yùn)動部件,運(yùn)動部件越輕,那么懸掛響應(yīng)速度和回彈速度就會越快,所以懸掛的減震能力也就越強(qiáng);而且懸掛質(zhì)量減輕也意味著彈簧下質(zhì)量減輕,那么在車身重量一定的情況下,舒適性也越好。占用空間小帶來的直接好處就是設(shè)計(jì)師能在發(fā)動機(jī)倉布置下更大的發(fā)動機(jī),而且發(fā)動機(jī)的放置方式也能隨心所欲。在中型車上能放下大型發(fā)動機(jī),在小型車上也能放下中型發(fā)動機(jī),讓各種發(fā)動機(jī)的匹配更靈活。但同時(shí)也有很多不足比如穩(wěn)定性差.抗側(cè)傾和制動點(diǎn)頭能力弱.增加穩(wěn)定桿以后有所緩解但無法從根本上解決問題.耐用性不高.減震器容易漏油需要定期更換。
主動懸掛系統(tǒng)
主動懸掛系統(tǒng)是近十幾年發(fā)展起來的、由電腦控制的一種新型懸掛系統(tǒng)。它匯集了力學(xué)和電子學(xué)的技術(shù)知識,是一種比較復(fù)雜的高技術(shù)裝置。例如裝置了主動懸掛系統(tǒng)的法國雪鐵龍桑蒂雅,該車懸掛系統(tǒng)系統(tǒng)的中樞是一個微電腦,懸掛系統(tǒng)上的5種傳感器分別向微電腦傳送車速、前輪制動壓力、踏動油門踏板的速度、車身垂直方向的振幅及頻率、轉(zhuǎn)向盤角度及轉(zhuǎn)向速度等數(shù)據(jù)。電腦不斷接收這些數(shù)據(jù)并與預(yù)先設(shè)定的臨界值進(jìn)行比較,選擇相應(yīng)的懸掛系統(tǒng)狀態(tài)。同時(shí),微電腦獨(dú)立控制每一只車輪上的執(zhí)行元件,通過控制減振器內(nèi)油壓的變化產(chǎn)生抽動,從而能在任何時(shí)候、任何車輪上產(chǎn)生符合要求的懸掛系統(tǒng)運(yùn)動。因此,桑蒂雅轎車備有多種駕駛模式選擇,駕車者只要扳動位于副儀表板上的“正常”或“運(yùn)動”按鈕,轎車就會自動設(shè)置在最佳的懸掛系統(tǒng)狀態(tài),以求最好的舒適性能。
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