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300C论坛 >  论操控-详细解析各种悬挂形式的优缺点

发表于 2008-08-16 13:55    IP属地:未知

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论操控-详细解析各种悬挂形式的优缺点
 前言: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,所以非独立悬挂系统已渐渐淘汰。
  [定义]:
  1、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-
  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。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。
  (一)、麦弗逊式悬挂系统
  麦弗逊式悬挂系统的车轮也是沿着主销滑动的悬挂系统,但与烛式悬挂系统不完全相同,它的主销是可以摆动的,麦弗逊式悬挂系统是摆臂式与烛式悬挂系统的结合。与双横臂式悬挂系统相比,麦弗逊式悬挂系统的优点是:结构紧凑,车轮跳动时前轮定位参数变化小,有良好的操纵稳定性,加上由于取消了上横臂,给发动机及转向系统的布置带来方便;与烛式悬挂系统相比,它的滑柱受到的侧向力又有了较大的改善。麦弗逊式悬挂系统多应用在中小型轿车的前悬挂系统上,如国产奥迪、桑塔纳、夏利、富康等轿车的前悬挂系统均为麦弗逊式独立悬挂系统。虽然麦弗逊式悬挂系统并不是技术含量最高的悬挂系统结构,但它仍是一种经久耐用的独立悬挂系统,具有很强的道路适应能力。
  (二)、横臂式悬挂系统
  横臂式悬挂系统是指车轮在汽车横向平面内摆动的独立悬挂系统,按横臂数量的多少又分为双横臂式和单横臂式悬挂系统。
  单横臂式具有结构简单,侧倾中心高,有较强的抗侧倾能力的优点。但随着现代汽车速度的提高,侧倾中心过高会引起车轮跳动时轮距变化大,轮胎磨损加剧,而且在急转弯时左右车轮垂直力转移过大,导致后轮外倾增大,减少了后轮侧偏刚度,从而产生高速甩尾的严重工况。单横臂式独立悬挂系统多应用在后悬挂系统上,但由于不能适应高速行驶的要求,目前应用不多。  
  双横臂式独立悬挂系统按上下横臂是否等长,又分为等长双横臂式和不等长双横臂式两种悬挂系统。等长双横臂式悬挂系统在车轮上下跳动时,能保持主销倾角不变,但轮距变化大(与单横臂式相类似),造成轮胎磨损严重,现已很少用。对于不等长双横臂式悬挂系统,只要适当选择、优化上下横臂的长度,并通过合理的布置、就可以使轮距及前轮定位参数变化均在可接受的限定范围内,保证汽车具有良好的行驶稳定性。目前不等长双横臂式悬挂系统已广泛应用在轿车的前后悬挂系统上,部分运动型轿车及赛车的后轮也采用这一悬挂系统结构。
  (三)多连杆式悬挂系统  
  多连杆式悬挂系统是由(3—5)根杆件组合起来控制车轮的位置变化的悬挂系统。能使车轮绕着与汽车纵轴线成二定角度的轴线内摆动,是横臂式和纵臂式的折衷方案,适当地选择摆臂轴线与汽车纵轴线所成的夹角,可不同程度地获得横臂式与纵臂式悬挂系统的优点,能满足不同的使用性能要求。多连杆式悬挂系统的主要优点是:车轮跳动时轮距和前束的变化很小,不管汽车是在驱动、制动状态都可以按司机的意图进行平稳地转向,其不足之处是汽车高速时有轴摆动现象。
  (四)钢板弹簧式非独立悬挂系统
  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。如下图2所示。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。
  (五)主动悬挂系统
  主动悬挂系统是近十几年发展起来的、由电脑控制的一种新型悬挂系统。它汇集了力学和电子学的技术知识,是一种比较复杂的高技术装置。例如装置了主动悬挂系统的法国雪铁龙桑蒂雅,该车悬挂系统系统的中枢是一个微电脑,悬挂系统上的5种传感器分别向微电脑传送车速、前轮制动压力、踏动油门踏板的速度、车身垂直方向的振幅及频率、转向盘角度及转向速度等数据。电脑不断接收这些数据并与预先设定的临界值进行比较,选择相应的悬挂系统状态。同时,微电脑独立控制每一只车轮上的执行元件,通过控制减振器内油压的变化产生抽动,从而能在任何时候、任何车轮上产生符合要求的悬挂系统运动。因此,桑蒂雅轿车备有多种驾驶模式选择,驾车者只要扳动位于副仪表板上的“正常”或“运动”按钮,轿车就会自动设置在最佳的悬挂系统状态,以求最好的舒适性能。
  (六)空气悬挂系统
  与大多数轿车目前采用的传统的不可变高度的螺旋弹簧悬挂系统相比,空气悬挂系统可以根据道路的起伏不同调高或调低底盘高度,使得车辆能够适应多种路况条件下的驾驶需求。出于这种设计目的,空气悬挂系统多用于经常在恶劣的路况条件下行驶的越野车上,以保证车辆能够顺利地通过泥泞、涉水、砂石等路面。空气悬挂系统是一种很先进实用的配置,但是却很“脆弱”。
  由于系统结构较为复杂,其出现故障的几率和频率要远远高于螺旋弹簧悬挂系统,而用空气作为调整底盘高度的“推进动力”,减振器的密封性还需要进一步提高,倘若空气减振器出现漏气,那么整个系统就将处于“瘫痪”状态。而且如果频繁地调整底盘高度,还有可能造成气泵系统局部过热,会大大缩短气泵的使用寿命。随着SUV的设计越来越小型化、城市化,SUV的越野性能正在逐渐被压缩,在城市平坦的路面上,空气悬挂系统似乎没有了用武之地。面对这样的窘况和技术上的瓶颈,空气悬挂系统自然也就无法博得广大消费者的喝彩。
  结语:以上说了这么多悬挂系统的形式,在买车看车时可能就会注意更多,但在用车时也要关注很多关于悬挂方面保养的问题。千万不要认为它是个结实的家伙,行驶过程中过重的颠簸、长时间弯道中的极限驾驶等等都会对悬挂系统造成损伤,而悬挂系统的轻微损伤只是对操控性和舒适性打了些折扣,但长期使用造成的重度损伤则会给轮胎带来更大压力,最终造成严重的交通事故。



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发表于 2008-08-16 13:56    IP属地:未知

悬挂系统的基本构成
现代的汽车越来越注重乘坐的舒适性,以致消费者往往将车的舒适性列为购买的一个重要衡量标准。事实上,汽车乘坐的舒适性除了座椅的柔软程度、支撑力等因素外,关系最大的就是汽车的悬挂系统它还是车架与车轴之间连接的传力机件,对其他性能诸如行驶的安全性、通过性、稳定性以及附着性能都有重大影响。  
  简单说来,汽车悬挂包括弹性元件、减振器和传力装置等三部分,分别起缓冲、减振和受力传递的作用。
  从轿车上来讲,弹性元件多指螺旋弹簧,它只承受垂直载荷,缓和及抑制不平路面对车体的冲击,具有占用空间小、质量小、无需润滑的优点,但由于本身没有摩擦而没有减振作用。减振器又指液力减振器,其功能是为加速衰减车身的振动,它也是悬挂系统中最精密和复杂的机械件。传力装置则是指车架的上下摆臂等叉形钢架、转向节等元件,用来传递纵向力、侧向力及力矩,并保证车轮相对于车架有确定的相对运动规律。
  在实际中,只要具备上述三种作用也一样可行。 
  轿车配独立悬挂成趋势   悬挂系统的两种分类:
  (l)非独立式悬挂:将非独立悬挂的车轮装在一根整体车轴的两端,这样当一边车轮运转跳动时,就会影响另一侧车轮也作出相应的跳动,使整个车身振动或倾斜。采取这种悬挂系统的汽车一般平稳性和舒适性较差,但由于其构造较简单,承载力大,该悬挂多用于载重汽车、普通客车和一些其他特种车辆上。
  (2)独立式悬挂:独立悬挂的车轴分成两段,每只车轮用螺旋弹簧独立地安装在车架下面,这样当一边车轮发生跳动时,另一边车轮不受波及,车身的震动大为减少,汽车舒适性也得以很大的提升,尤其在高速路面行驶时,它还可提高汽车的行驶稳定性。不过,这种悬挂构造较复杂,承载力小,还会连带使汽车的驱动系统、转向系统变得复杂起来。目前大多数轿车的前后悬挂都采用了独立悬挂的形式,并已成为一种发展趋势。  
  独立悬挂的结构分有烛式、麦弗逊式、连杆式等多种,其中烛式和麦弗逊式形状相似,两者都是将螺旋弹簧与减振器组合在一起,但因结构不同又有重大区别。烛式采用车轮沿主销轴方向移动的悬挂形式,形状似烛形而得名,特点是主销位置和前轮定位角不随车轮的上下跳动而变化,有利于汽车的操控和稳定性。麦弗逊式是绞结式滑柱与下横臂组成的悬挂形式,减振器可兼做转向主销,转向节可以绕着它转动,特点是主销位置和前轮定位角随车轮的上下跳动而变化,与烛式悬架正好相反。这种悬架构造简单、布置紧凑、前轮定位变化小,具有良好的行驶稳定性。所以,目前轿车使用最多的独立悬挂是麦弗逊式悬挂。  
  弹性元件优劣各异
  (1)钢板弹簧:由多片不等长和不等曲率的钢板叠合而成。安装好后两端自然向上弯曲。钢板弹簧除具有缓冲作用外,还有一定的减振作用,纵向布置时还具有导向传力的作用。非独立悬挂大多采用钢板弹簧做弹性元件,可省去导向装置和减振器,结构简单。 
  (2)螺旋弹簧:只具备缓冲作用,多用于轿车独立悬挂装置。由于没有减振和传力的功能,还必须设有专门的减振器和导向装置。 
  (3)油气弹簧:以气体作为弹性介质,液体作为传力介质,它不但具有良好的缓冲能力,还具有减振作用,同时还可调节车架的高度,适用于重型车辆和大客车使用。
  (4)扭杆弹簧:将用弹簧杆做成的扭杆一端固定于车架,另一端通过摆臂与车轮相连,利用车轮跳动时扭杆的扭转变形起到缓冲作用,适合于独立悬挂使用。
  筒式减振器更受欢迎 
  减振器上端与车身或者车架相连,下端与车桥相连。当轿车在不平坦路上行驶,车身会发生振动,减振器能迅速衰减车身振动,利用本身油液流动的阻力来消耗振动的能量。
  现代轿车大多都是采用筒式减振器,当车架与车轴相对运动时,减振器内的油液与孔壁间的摩擦形成了对车身振动的阻力,这种阻力工程上称为阻尼力。阻尼力会将车身的振动能转化为热能,被油液和壳体所吸收。人们为了更好地实现轿车的行驶平稳性和安全性,将阻尼系数不固定在某一数值上,而是随轿车运行的状态而变化,使悬挂性能总是处在最优的状态附近。因此,有些轿车的减振器是可调式的可根据传感器信号自动选择。



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发表于 2008-08-16 13:57    IP属地:未知

多连杆独立悬挂系统在A级车上频繁出现,这在过去是难以想象的,这要归功于技术与市场的进步。其实悬挂主要分为两大类,非独立悬挂和独立悬挂,作为更高一级的悬挂系统,独立悬挂又根据技术的发展衍生出麦弗逊、双叉多连杆、多连杆等多种形式。那么,现在就让我们来看下,在A级车中都用到了哪些悬挂系统。
 

 好比身体的“骨骼”,悬挂将底盘和车轮弹性连接,功能就是缓冲汽车在不平整路面行驶时车轮传给车身的冲击和振动,汽车的操控性、舒适性、行车稳定性都靠它来实现,正是它,决定了汽车的脾气,也就是驾驶风格。
  麦弗逊式独立悬挂:采用最广泛
  主要优点:结构简单、占用空间小、操控性能好
  主要缺点:稳定性差、抗侧倾和制动点头能力弱
  麦弗逊悬挂通常由两个基本部分组成:支柱式减震器和A字型托臂。减震器支柱是因为它除了减震还有支撑整个车身的作用,它的结构很紧凑,把减震器和减震弹簧集成在一起,组成一个可以上下运动的滑柱;下托臂通常是A字型的设计,用于给车轮提供部分横向支撑力,以及承受全部的前后方向应力。所以麦弗逊的一个最大的设计特点就是结构简单,好处那就是:悬挂重量轻和占用空间小。而且由于具有优良的操控性能,因此被广泛使用,而且经久不衰。
  拖曳臂式悬挂:有一定的局限性
  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
  拖曳臂悬挂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根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,所以,大多数时候被称为半独立悬挂。
  拖曳臂式悬架是专为后轮而设计的悬架结构,它的构成非常简单——以上下摆动式拖臂实现车轮与车身或车架的硬性连接,并且通过横梁或支架连接两车轮,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。
  多连杆独立悬挂:操控性最好
  主要优点:舒适性能极佳、操控稳定性能优越
  主要缺点:结构复杂、研发生产成本高、占用空间大
  多连杆悬挂结构相对复杂,材料成本、研发实验成本以及制造成本远高于其他类型的悬挂、而且其占用空间大,中小型车出于成本和空间考虑极少使用这种悬挂。但多连杆式悬挂舒适性能是所有悬挂中最好的,操控性能也是上述两种悬挂系统难以匹敌的,高档轿车由于空间充裕、且注重舒适性能和操控稳定性,所以大多使用多连杆悬挂,可以说多连杆悬挂是高档轿车的绝佳搭档。
  点评
  几年前,后悬架结构的发展历程完全呈现在汽车等级的变化上,A级车采用非独立悬架,B级车则是非独立与独立悬架共存的区间,而更高级别的车就是独立悬架的天下。而现在,我们欣喜地看到,多连杆独立悬挂系统在A级车上也能看到,这是否预示着一场A级车的技术革命我们不得而知,但可以肯定的是,它体现了技术和市场的一种进步。



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发表于 2008-08-16 13:58    IP属地:未知

汽车选择什么样的悬挂系统,主要取决于以下这些因素:发动机位置、车轮是否被驱动、车轮是否是转向轮。一般情况下,悬挂按类型可以分为非独立悬挂、半独立悬挂和独立悬挂。悬挂包括弹性元件,减震器和力传递装置三部分,这三部分分别起缓冲,减震和力的传递作用。弹性元件指螺旋弹簧,它负责承载垂直载荷,缓和及抑制路面对车身的冲击,占用空间不大且无需润滑,但本身并没有减震作用。减震器是悬挂系统中最精密和复杂的机械

件,它负责加速衰减车身的震动。力传递装置是指悬挂的上下摆臂、连杆等叉形钢架,还有转向节等元件,用来传递纵向及侧向力矩,并保证车轮相对于车身有固定的运动规律。
  非独立悬挂
    非独立悬挂的车轮装在一根整体车轴的两端,构造简单,承载力大。但当一边车轮跳动时,影响另一侧车轮也作相应的动作,使得车身的平稳性和舒适性较差,而且严重影响汽车的操控性,所以现代乘用车中使用这种悬挂的已经非常少了。
    半独立悬挂



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发表于 2008-08-16 13:59    IP属地:未知

 这是一种专为后轮设计的悬挂。不管各个厂家如何命名他们自己的后悬产品,它们的形式基本都是一样的。以粗壮的上下摆动式拖臂实现车轮与车身的硬性连接,然后用液压减震器衰减震动,螺旋弹簧承载垂直载荷,刚性横梁则连接左右车轮。从悬挂的构造来看,由于左右纵摆臂被横梁连接,因此悬挂结构依旧还保持着非独立悬挂的特性,这也就使纵向拖臂所连接的车轮在动态运动中后轮不会跟随车身转向,因此会使前轮出现转向不足,所以半独立悬挂无法为车身的精准操控提供良好的支持。其优势在于连接左右纵臂的横梁在连接处为可转动式,在一定程度允许左右车轮在限定范围的空间内自由跳动而不干扰另一侧车轮。
    独立悬挂
    麦弗逊悬挂



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发表于 2008-08-16 14:00    IP属地:未知

上世纪30年代,麦弗逊一改当时盛行的板簧与扭杆弹簧的前悬挂方式,造性地将减震器和螺旋弹簧组合在一起,装在前轴上。螺旋弹簧提供支撑,侧向约束由下横拉杆负责,纵向约束来自纵向拉杆。实践证明这种悬挂形式的构造简单,结构紧凑,车轮跳动时前轮定位参数变化较小,有良好的操纵稳定性,加上取消了横臂,给发动机及转向系统的布置留出了空间。



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发表于 2008-08-16 14:00    IP属地:未知

双横臂悬挂
    从车前部看,这种设计属于4连杆结构。转向节位于两连杆的中心,从而保证了它可沿直线运动。这种悬挂可以很好地承载侧向力和纵向力。由于装配空间的限制,上下双横臂一般为不等长,只要适当优化上下横臂的长度,并通过合理的布置,就可以使轮距及前轮定位参数变化均在可接受的限定范围内,保证汽车具有良好的行驶稳定性。目前不等长双横臂式悬挂已广泛应用在轿车的前后悬挂上。



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发表于 2008-08-16 14:01    IP属地:未知

多连杆悬挂
    多连杆悬挂能使车轮绕着汽车纵轴在一定角度内摆动,能满足不同的行驶性能要求。它通过不同的连杆配置,使悬挂在收缩时能自动调整车轮位置,以及使后轮获得一定的转向角度。其原理就是通过设计使得悬挂在压缩时能主动调整车轮定位,而且这个设计的自由度非常大,能完全针对车型做匹配和调校。因此多连杆悬挂能最大限度地发挥轮胎抓地力从而提高整车的操控性。但由于结构复杂,成本也高,一般只在中型车以上的级别中选用。



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发表于 2008-08-16 18:21    IP属地:未知

今天的pp不行   不顶了

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发表于 2008-08-16 19:06    IP属地:未知

技术贴,不错,谢谢鹰!

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