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1、懸架
懸架是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱,其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭,并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力,并衰減由此引起的震動,以保證汽車能平順地行駛。
懸架概念
典型的懸架結(jié)構(gòu)由彈性元件、導(dǎo)向機構(gòu)以及減震器等組成,個別結(jié)構(gòu)則還有緩沖塊、橫向穩(wěn)定桿等。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)代轎車懸架多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧,個別高級轎車則使用空氣彈簧。 零件功能:(1)減振器 功能: 減振器是產(chǎn)生阻尼力的主要元件,其作用是迅速衰減汽車的振動,改善汽車的行駛平順性,增強車輪和地面的附著力.另外,減振器能夠降低車身部分的動
2、載荷,延長汽車的使用壽命.目前在汽車上廣泛使用的減振器主要是筒式液力減振器,其結(jié)構(gòu)可分為雙筒式,單筒充氣式和雙筒充氣式三種。工作原理:在車輪上下跳過程中,減振器活塞在工作腔內(nèi)往復(fù)運動,使減振器液體通過活塞上的節(jié)流孔,由于液體有一定的粘性和液體通過節(jié)流孔時與孔壁間產(chǎn)生摩擦,使動能轉(zhuǎn)化成熱能散發(fā)到空氣中,從而達到衰減振動功能。(2)彈性元件 功能:支撐垂直載荷,緩和和抑止不平路面引起的振動和沖擊.彈性元件主要有鋼板彈簧,螺旋彈簧,扭桿彈簧,氣彈簧和橡膠彈簧等。原理:用具有彈性較高材料制成的零件,在車輪受到大的沖擊時,動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能儲存起來,在車輪下跳或回復(fù)原行駛狀態(tài)時釋放出來。(3)導(dǎo)向機構(gòu)
3、導(dǎo)向機構(gòu)的作用是傳遞力和力矩,同時兼起導(dǎo)向作用。在汽車的行駛過程當(dāng)中,能夠控制車輪的運動軌跡。
懸架作用
懸架是汽車中的一個重要總成,它把車架與車輪彈性地聯(lián)系起來,關(guān)系到汽車的多種使用性能。從外表上看,轎車懸架僅是由一些桿、筒以及彈簧組成,但千萬不要以為它很簡單,相反轎車懸架是一個較難達到完美要求的汽車總成,這是因為懸架既要滿足汽車的舒適性要求,又要滿足其操縱穩(wěn)定性的要求,而這兩方面又是互相對立的。比如,為了取得良好的舒適性,需要大大緩沖汽車的震動,這樣彈簧就要設(shè)計得軟些,但彈簧軟了卻容易使汽車發(fā)生剎車“點頭”、加速“抬頭”以及左右側(cè)傾嚴(yán)重的不良傾向,不利于汽車的轉(zhuǎn)向,容易導(dǎo)致汽車操縱不穩(wěn)
4、定等。
懸架分類
非獨立懸架
非獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是兩側(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架懸掛在車架或車身的下面。非獨立懸架具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、強度高、保養(yǎng)容易、行車中前輪定位變化小的優(yōu)點,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。
獨立懸架
獨立懸架是每一側(cè)的車輪都是單獨地通過彈性懸架懸掛在車架或車身下面的。其優(yōu)點是: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;左右車輪單獨跳動,互不相干,能減小車身
5、的傾斜和震動。不過,獨立懸架存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維修不便的缺點?,F(xiàn)代轎車大都是采用獨立式懸架,按其結(jié)構(gòu)形式的不同,獨立懸架又可分為橫臂式、縱臂式、多連桿式、燭式以及麥弗遜式懸架等。
橫臂式懸架
橫臂式懸架是指車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動的獨立懸架,按橫臂數(shù)量的多少又分為雙橫臂式和單橫臂式懸架。 單橫臂式具有結(jié)構(gòu)簡單,側(cè)傾中心高,有較強的抗側(cè)傾能力的優(yōu)點。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輪距變化大,輪胎磨損加劇,而且在急轉(zhuǎn)彎時左右車輪垂直力轉(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。單橫臂式獨立懸架多應(yīng)用在后懸架上,但由于不能適應(yīng)高速
6、行駛的要求,目前應(yīng)用不多。雙橫臂式獨立懸架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架。等長雙橫臂式懸架在車輪上下跳動時,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架,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架已廣泛應(yīng)用在轎車的前后懸架上,部分運動型轎車及賽車的后輪也采用這—懸架結(jié)構(gòu)。
多連桿式懸架
多連桿式懸架是由(3—5)根桿件組合起來控制車輪的位置變化的懸架。多連桿式能使車輪繞著與汽車縱軸線
7、成一定角度的軸線內(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架的優(yōu)點,能滿足不同的使用性能要求。多連桿式懸架的主要優(yōu)點是:車輪跳動時輪距和前束的變化很小,不管汽車是在驅(qū)動、制動狀態(tài)都可以按司機的意圖進行平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向,其不足之處是汽車高速時有軸擺動現(xiàn)象。 連桿式主要是在FR驅(qū)動方式,并且后車軸左右一體化(與中間的差速器剛性連接)的情況下使用的,過去多采用鋼板彈簧支撐車身,現(xiàn)在從提高行車平順性考慮,多使用連桿式和后面要說的擺臂式,并且使用平順性好的螺旋彈簧。連桿在左右兩側(cè)各有一對,分為上拉桿和下拉桿,作為傳遞橫向力(汽車驅(qū)動力)的機構(gòu)
8、,通常再與一根橫向推力桿一起組成五連桿式構(gòu)成。橫向推力桿一端連接車身,一端連接車軸,其目的是為了防止車軸(或車身)橫向竄動。當(dāng)車軸因顛簸而上下運動時,橫向推力桿會以與車身連接的接點為軸做畫圓弧的運動,如果擺動角度過大會使車軸與車身之間產(chǎn)生明顯的橫向相對運動,與下擺臂的原理類似,橫向推力桿也要設(shè)計得比較長,以減小擺動角。連桿式懸架與車軸形成一體,彈簧下方質(zhì)量大,且左右車輪不能獨立運動,所以顛簸路面對車身產(chǎn)生的沖擊能量比較大,平順性差。因此出現(xiàn)了擺臂方式,這種方式是僅車軸中間的差速器固定,左右半軸在差速器與車輪之間設(shè)萬向節(jié),并以其為中心擺動,車輪與車架之間用Y型下擺臂連接?!癥”的單獨一端與車輪剛
9、性連接,另外兩個端點與車架連接并形成轉(zhuǎn)動軸。根據(jù)這個轉(zhuǎn)動軸是否與車軸平行,擺臂式懸架又分為全拖動式擺臂和半拖動式擺臂,平行的是全拖動式,不平行的叫半拖動式。由于舒適性是轎車最重要的使用性能之一,而舒適性與車身的固有振動特性有關(guān),而車身的固有振動特性又與懸架的特性相關(guān)。所以,汽車懸架是保證乘坐舒適性的重要部件。同時,汽車懸架做為車架(或車身)與車軸(或車輪)之間作連接的傳力機件,又是保證汽車行駛安全的重要部件。因此,汽車懸架往往列為重要部件編入轎車的技術(shù)規(guī)格表,作為衡量轎車質(zhì)量的指標(biāo)之一。
縱臂式懸架
縱臂式獨立懸架是指車輪在汽車縱向平面內(nèi)擺動的懸架結(jié)構(gòu),又分為單縱臂式和雙縱臂式兩種形式。單
10、縱臂式懸架當(dāng)車輪上下跳動時會使主銷后傾角產(chǎn)生較大的變化,因此單縱臂式懸架不用在轉(zhuǎn)向輪上。雙縱臂式懸架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)車輪上下跳動時主銷的后傾角保持不變。雙縱臂式懸架多應(yīng)用在轉(zhuǎn)向輪上。
燭式懸架
燭式懸架的結(jié)構(gòu)特點是車輪沿著剛性地固定在車架上的主銷軸線上下移動。燭式懸架的優(yōu)點是:當(dāng)懸架變形時,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。但燭式懸架有一個大缺點:就是汽車行駛時的側(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。燭式懸架現(xiàn)已應(yīng)用不多。
麥弗遜式懸架
麥弗
11、遜式懸架的車輪也是沿著主銷滑動的懸架,但與燭式懸架不完全相同,它的主銷是可以擺動的,麥弗遜式懸架是擺臂式與燭式懸架的結(jié)合。與雙橫臂式懸架相比,麥弗遜式懸架的優(yōu)點是:結(jié)構(gòu)緊湊,車輪跳動時前輪定位參數(shù)變化小,有良好的操縱穩(wěn)定性,加上由于取消了上橫臂,給發(fā)動機及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的布置帶來方便;與燭式懸架相比,它的滑柱受到的側(cè)向力又有了較大的改善。 麥弗遜式懸架多應(yīng)用在中小型轎車的前懸架上,保時捷911、國產(chǎn)奧迪、桑塔納、夏利、富康等轎車的前懸架均為麥弗遜式獨立懸架。雖然麥弗遜式懸架并不是技術(shù)含量最高的懸架結(jié)構(gòu),但它仍是一種經(jīng)久耐用的獨立懸架,具有很強的道路適應(yīng)能力。
拖曳臂式懸掛
拖曳臂式懸掛我們姑
12、且稱之為半獨立懸掛,從懸掛的大分類來看,所有的懸掛可以被分成兩大類,即:獨立懸掛和非獨立懸掛。但是在單縱臂扭轉(zhuǎn)梁懸掛上,這兩個分類變得有些模糊。從懸掛結(jié)構(gòu)來看屬于不折不扣的非獨立懸掛,因為左右縱向搖臂被一跟粗大的扭轉(zhuǎn)梁焊接在一起,但是從懸掛性能來看,這種懸掛實現(xiàn)的是具有更高穩(wěn)定性的全拖式獨立懸掛的性能。拖曳臂式懸掛本身具有非獨立懸掛的存在的缺點但同時也兼有獨立懸掛的優(yōu)點,拖曳臂式懸掛的最大優(yōu)點是左右兩輪的空間較大,而且車身的外傾角沒有變化,避震器不發(fā)生彎曲應(yīng)力,所以摩擦小。這種懸掛的舒適性和操控性均有限,當(dāng)其剎車時除了車頭較重會往下沉外,拖曳臂懸掛的后輪也會往下沉平衡車身,無法提供精準(zhǔn)的幾何控
13、制。
主動懸架
主動懸架是近十幾年發(fā)展起來的、由電腦控制的一種新型懸架。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。例如裝置了主動懸架的法國雪鐵龍桑蒂雅,該車懸架系統(tǒng)的中樞是一個微電腦,懸架上的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)定的臨界值進行比較,選擇相應(yīng)的懸架狀態(tài)。同時,微電腦獨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,從而能在任何時候、任何車輪上產(chǎn)生符合要求的懸架運動。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?!被颉斑\動”按鈕,轎車就會自動設(shè)置在最佳的懸架狀態(tài),以求最好的舒適性能。 主動懸架具有控制車身運動的功能。當(dāng)汽車制動或拐彎時的慣性引起彈簧變形時,主動懸架會產(chǎn)生一個與慣力相對抗的力,減少車身位置的變化。例如德國奔馳2000款CL型跑車,當(dāng)車輛拐彎時懸架傳感器會立即檢測出車身的傾斜和橫向加速度。電腦根據(jù)傳感器的信息,與預(yù)先設(shè)定的臨界值進行比較計算,立即確定在什么位置上將多大的負載加到懸架上,使車身的傾斜減到最小。