汽車懸掛系統的基本原理和構成

來源:    日期:2014-6-16    瀏覽次數3343

現代的汽車越來越注重乘坐的舒適性,以致消費者往往將車的舒適性列為購買的一個重要衡量標準。事實上,汽車乘坐的舒適性除了座椅的柔軟程度、支撐力等因素外,關系最大的就是汽車的懸掛系統它還是車架與車軸之間連接的傳力機件,對其他性能諸如行駛的安全性、通過性、穩定性以及附著性能都有重大影響。
     懸掛系統的基本構成
     簡單說來,汽車懸掛包括彈性元件、減振器和傳力裝置等三部分,分別起緩沖、減振和受力傳遞的作用。
    從轎車上來講,彈性元件多指螺旋彈簧,它只承受垂直載荷,緩和及抑制不平路面對車體的沖擊,具有占用空間小、質量小、無需潤滑的優點,但由于本身沒有摩擦而沒有減振作用。減振器又指液力減振器,其功能是為加速衰減車身的振動,它也是懸掛系統中最精密和復雜的機械件。傳力裝置則是指車架的上下擺臂等叉形鋼架、轉向節等元件,用來傳遞縱向力、側向力及力矩,并保證車輪相對于車架有確定的相對運動規律。
    在實際中,只要具備上述三種作用也一樣可行。
    轎車配獨立懸掛成趨勢
    懸掛系統的兩種分類:
    (l)非獨立式懸掛:將非獨立懸掛的車輪裝在一根整體車軸的兩端,這樣當一邊車輪運轉跳動時,就會影響另一側車輪也作出相應的跳動,使整個車身振動或傾斜。采取這種懸掛系統的汽車一般平穩性和舒適性較差,但由于其構造較簡單,承載力大,該懸掛多用于載重汽車、普通客車和一些其他特種車輛上。
    (2)獨立式懸掛:獨立懸掛的車軸分成兩段,每只車輪用螺旋彈簧獨立地安裝在車架下面,這樣當一邊車輪發生跳動時,另一邊車輪不受波及,車身的震動大為減少,汽車舒適性也得以很大的提升,尤其在高速路面行駛時,它還可提高汽車的行駛穩定性。不過,這種懸掛構造較復雜,承載力小,還會連帶使汽車的驅動系統、轉向系統變得復雜起來。目前大多數轎車的前后懸掛都采用了獨立懸掛的形式,并已成為一種發展趨勢。
    獨立懸掛的結構分有燭式、麥弗遜式、連桿式等多種,其中燭式和麥弗遜式形狀相似,兩者都是將螺旋彈簧與減振器組合在一起,但因結構不同又有重大區別。燭式采用車輪沿主銷軸方向移動的懸掛形式,形狀似燭形而得名,特點是主銷位置和前輪定位角不隨車輪的上下跳動而變化,有利于汽車的操控和穩定性。麥弗遜式是絞結式滑柱與下橫臂組成的懸掛形式,減振器可兼做轉向主銷,轉向節可以繞著它轉動,特點是主銷位置和前輪定位角隨車輪的上下跳動而變化,與燭式懸架正好相反。這種懸架構造簡單、布置緊湊、前輪定位變化小,具有良好的行駛穩定性。所以,目前轎車使用最多的獨立懸掛是麥弗遜式懸掛。

    彈性元件
    (1)鋼板彈簧:由多片不等長和不等曲率的鋼板疊合而成。安裝好后兩端自然向上彎曲。
鋼板彈簧除具有緩沖作用外,還有一定的減振作用,縱向布置時還具有導向傳力的作用。非獨立懸掛大多采用鋼板彈簧做彈性元件,可省去導向裝置和減振器,結構簡單。
    (2)螺旋彈簧:只具備緩沖作用,多用于轎車獨立懸掛裝置。由于沒有減振和傳力的功能,還必須設有專門的減振器和導向裝置。
    (3)油氣彈簧:以氣體作為彈性介質,液體作為傳力介質,它不但具有良好的緩沖能力,還具有減振作用,同時還可調節車架的高度,適用于重型車輛和大客車使用。
    (4)扭桿彈簧:將用彈簧桿做成的扭桿一端固定于車架,另一端通過擺臂與車輪相連,利用車輪跳動時扭桿的扭轉變形起到緩沖作用,適合于獨立懸掛使用。

    減振器
    減振器上端與車身或者車架相連,下端與車橋相連。當轎車在不平坦路上行駛,車身會發生振動,減振器能迅速衰減車身振動,利用本身油液流動的阻力來消耗振動的能量。
    現代轎車大多都是采用筒式減振器,當車架與車軸相對運動時,減振器內的油液與孔壁間的摩擦形成了對車身振動的阻力,這種阻力工程上稱為阻尼力。阻尼力會將車身的振動能轉化為熱能,被油液和殼體所吸收。人們為了更好地實現轎車的行駛平穩性和安全性,將阻尼系數不固定在某一數值上,而是隨轎車運行的狀態而變化,使懸掛性能總是處在最優的狀態附近。因此,有些轎車的減振器是可調式的可根據傳感器信號自動選擇。

 

    傳力裝置
    獨立懸掛上的彈性元件,大多只能傳遞垂直載荷而不能傳遞縱向力和橫向力,必須另設導向傳力裝置,如上、下擺臂和縱向、橫向穩定器等。

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