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悬架 编辑词条词条保护

词条创建者 随风

悬架简介

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悬架是汽车的车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称,其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,并减少由此引起的震动,以保证汽车能平顺地行驶。

悬架概述

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典型的悬架结构由X元件、导向机构以及减震器等组成,个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。X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,而现代轿车悬架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。零件功能1

(1)减震器

功能: 减震器是产生阻尼力的主要元件,其作用是迅速衰减汽车的振动,改善汽车的行驶平顺性,增强车轮和地面的附着力.另外,减震器能够降低车身部分的动载荷,延长汽车的使用寿命.目前在汽车上广泛使用的减震器主要是筒式液力减震器,其结构可分为双筒式,单筒充气式和双筒充气式三种。

工作原理:在车轮上下跳过程中,减振器X在工作腔内往复运动,使减振器液体通过X上的节流孔,由于液体有一定的粘性和液体通过节流孔时与孔壁间产生摩擦,使动能转化成热能散发到空气中,从而达到衰减振X能。

(2)X元件

功能:支撑垂直载荷,缓和和抑止不平路面引起的振动和冲击.X元件主要有钢板弹簧,螺旋弹簧,扭杆弹簧,空气弹簧和橡胶弹簧等。

原理:用具有X较高材料制成的零件,在车轮受到大的冲击时,动能转化为X势能储存起来,在车轮下跳或回复原行驶状态时释放出来。

(3)导向机构

导向机构的作用是传递力和力矩,同时兼起导向作用。在汽车的行驶过程当中,能够控制车轮的运动轨迹。

作用

悬架是汽车中的一个重要总成,它把车架与车轮X地联系起来,关系到汽车的多种使用性能。从外表上看,轿车悬架仅是由一些杆、筒以及弹簧组成,但千万不要以为它很简单,相反轿车悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成,这是因为悬架既要满足汽车的舒适性要求,又要满足其操纵稳定性的要求,而这两方面又是互相对立的。比如,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”以及左右侧倾严重的不良倾向,不利于汽车的转向,容易导致汽车操纵不稳定等。

非独立悬架

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非独立悬架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X悬架悬挂在车架或车身的下面。非独立悬架具有结构简单、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。

钢板弹簧式非独立悬架

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钢板弹簧被用作非独立悬架的X元件,由于它兼起导向机构的作用,使得悬架系统大为简化。

纵置钢板弹簧非独立悬架采用钢板弹簧作为X元件且与汽车纵向轴线平行地布置在汽车上的悬架。

工作原理:汽车在不平路面上行驶遇到冲击载荷作用时,车轮带X桥上跳,钢板弹簧与减振器下端也同时上移。钢板弹簧上移过程中长度增长,可通过后部吊耳的伸展予以协调,不会发生干涉。减振器因上端固定而下端上移相当于处在压缩状态工作,阻尼增大,衰减了振动。当车轴上跳量超过缓冲块与限位块之间的距离时,缓冲块与限位块接触并被压缩。

分类:纵置钢板弹簧非独立悬架又可以分为不对称纵置钢板弹簧非独立悬架、平衡悬架和对称纵置钢板弹簧非独立悬架,不特别指明时即为后者,且简称为纵置钢板弹簧非独立悬架。

独立悬架与非独立悬架

1、不对称纵置钢板弹簧非独立悬架

不对称纵置钢板弹簧非独立悬架是指纵置钢板弹簧固定到车轴(桥)上时,U形螺栓中心到两端吊耳中心之间的距离不等的悬架。

2、衡悬架

平衡悬架能够保证所连接车桥(轴)上的车轮所承受的垂直载荷始终相等的悬架。使用平衡悬架的作用是能保证车轮与地面接触良好、负荷相同,并能保证驾驶员对汽车行驶方向的控制能力和汽车有足够的驱动力。

根据结构不同,平衡悬架又可分为推力杆式和摆臂式2种。

①推力杆式平衡悬架。其构成有纵置钢板弹簧,它的两端搭在后桥半轴套管上部的滑板式支架内。中部通过U形螺栓固定在平衡轴承壳上,并可绕平衡轴转动,平衡轴通过支架固定在车架上。推力杆的一端固定在车架上,另一端与车桥连接。推力杆用来传递驱动力、制动力及相应的反作用力。

推力杆平衡悬架的工作原理是行驶在不平路面上的多轴汽车,若每个车轮都采用典型的钢板结构作为悬架,则不能保证全部车轮与地面充分接触,即有的车轮承受的垂直负荷减小(甚至为零),如若发生在转向轮上,驾驶员将难以控制行驶方向。若发生在驱动轮上又会丧失部分(直至全部)驱动力。将三轴汽车的中桥和后桥装在平衡杆的两端,平衡杆中部与车架做铰链式连接。于是两桥上的车轮不可以独立地作上、下移动,其中任一车轮遇坑下沉,则另一个车轮在平衡杆的影响下向上移动。由于平衡杆两臂等长,两个车轮的垂直载荷始终相等。

推力杆平衡悬架用于6×6三轴越野车及6×4三轴货车的车中后桥。

②摆臂式平衡悬架。中桥悬架采用纵置钢板弹簧结构。后部吊耳与摆臂的前端相连,而摆臂轴支架固定在车架上。摆臂的后端与汽车后桥(轴)相连。

摆臂式平衡悬架的工作原理是汽车在不平路面上行驶,若中桥遇坑下落会通过后部吊耳向下拉摆臂绕摆臂轴逆时针转动,同时位于摆臂后端上的后轴车轮将向上移动。此处的摆臂相当一个杠杆,中、后桥上垂直载荷的分配比例,取决于摆臂的杠杆比及钢板弹簧前、后长度。

螺旋弹簧式非独立悬架

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因为螺旋弹簧作为X元件,只能承受垂直载荷,所以悬架系统要加设导向机构和减震器。

由螺旋弹簧、减振器、纵向推力杆、横向推力杆、加强杆等件组成。结构特点是:左、右车轮用一根整轴连接为一体。减振器下端固定在后轴支座上,上端与车身铰接。螺旋弹簧套装在减振器外部的弹簧上、下座之间。纵向推力杆的后端焊在车轴上前端铰接到车架上。横向推力杆一端铰接在车身上,另一端铰接到车轴上。工作时弹簧承受垂直载荷作用,纵向力和横向力分别由纵向和横向推力杆承受。车轮跳动时整个车轴绕纵向推力杆和横向推力杆在车身上的铰接点摆动。铰接点的橡胶衬套可以消除车轴摆动时生产的运动干涉。螺旋弹簧非独立悬架适用于乘用车的后悬架。

空气弹簧式非独立悬架

汽车在行驶时由于载荷和路面的变化,要求悬架钢度随着变化。轿车要求在好路上降低车身高度,提高车速行驶;在坏路上提高车身高度,增大通过能力,因而要求车身高度随使用要求可以调节。空气弹簧式非独立悬架可以满足这样的要求。

由压气机、储气筒、高度控制阀、空气弹簧、控制杆等组成,此外还有减振器、导向臂、横向稳定杆等。空气弹簧固定在车架(身)和车桥之间、高度控制阀固定在车身上,其中X杆的末端与控制杆的横臂铰接,横臂的另一端又与控制杆铰接,横臂的中部支撑在空气弹簧上部,控制杆的下端固定在车桥上。组成空气弹簧的各部件之间经管路连接在一起。压气机产生的高压气体经油水分离器和压力调节器进入储气筒,从储气筒出来后又经过空气滤清器进入高度控制阀,从高度控制阀流出来的气体经过空气滤清器后流进储气罐,储气罐与各车轮上的空气弹簧相通,因此各空气弹簧内气体压力随着充气量的增加压力升高,同时将车身抬起直至高度控制阀内的X将向储气罐内充气的充气口堵死为止。作为X元件空气弹簧能够将来自路面作用在车轮上的冲击载荷,在经车桥向车身传递时予以缓和。此外空气悬架还可以实现车身高度自动调节。X在高度控制阀内位于充气口与放气口之间的位置,来自储气筒的气体向储气罐和空气弹簧充气,并使车身高度抬高。当X在高度控制阀内处在充气口上部位置,空气弹簧内的气体经充气口回流到放气口进入大气,空气弹簧内气压下降,于是车身高度也下降。而控制杆及其上的横臂决定了X在高度控制阀内的位置。

空气悬架有能使汽车行驶具有良好的平顺性、需要时还可以实现单轴或多轴的提升,以及改变车身高度和对路面破坏小等一系列优点,但也有结构复杂,对密封要求严格等缺点。在商用客车、货车、挂车及部分乘用车上得到应用。

油气弹簧非独立悬架

油气弹簧非独立悬架是指X元件采用油气弹簧时的非独立悬架。

由油气弹簧、横向推力杆、缓冲块、纵向推力杆等部件组成。油气弹簧上端固定在车架上,下端固定在前轴上。左、右两侧各用一根下纵向推力杆装在前轴和纵梁之间。一根上纵向推力杆安装在前轴和纵梁的内侧支架上。上、下纵向推力杆构成平行四边形,用来保证车轮上、下跳动时,主销后倾角不变。横向推力杆安装在左侧纵梁与前轴右侧的支架上。于两纵梁下方装有缓冲块。因油气弹簧安装在车架与车轴之间,所以作为X元件,它能将来自路面作用在车轮上冲击力在向车架传递时予以缓和,同时又能衰减随之而来的振动。上、下纵向推力杆用来传递纵向力,承受制动力引起的反作用力矩。横向推力杆传递侧向力。

油气弹簧用于载质量大的商用货车上时,体积和质量比钢板弹簧小并具有变刚度特性,但对密封要求高,维修困难。油气悬架适用于装载质量大的商用货车上。

独立悬架

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独立悬架是每一侧的车轮都是单独地通过X悬架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,独立悬架存在着结构复杂、成本高、维修不便的缺点。现代轿车大都是采用独立式悬架,按其结构形式的不同,独立悬架又可分为横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式以及麦弗逊式悬架等。

横臂式悬架

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横臂式悬架是指车轮在汽车横向平面内摆动的独立悬架,按横臂数量的多少又分为双横臂式和单横臂式悬架。

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。单横臂式独立悬架多应用在后悬架上,但由于不能适应高速行驶的要求,目前应用不多。

悬架

双横臂式独立悬架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架。等长双横臂式悬架在车轮上下跳动时,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架,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架已广泛应用在轿车的前后悬架上,部分运动型轿车及赛车的后轮也采用这—悬架结构。

多连杆式悬架

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多连杆式悬架是由3—5根杆件组合起来控制车轮的位置变化的悬架。多连杆式能使车轮绕着与汽车纵轴线成一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架的优点,能满足不同的使用性能要求。多连杆式悬架的主要优点是: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。

纵臂式悬架

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纵臂式独立悬架是指车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架结构,又分为单纵臂式和双纵臂式两种形式。单纵臂式悬架当车轮上下跳动时会使主销后倾角产生较大的变化,因此单纵臂式悬架不用在转向轮上。双纵臂式悬架的两个摆臂一般做成等长的,形成一个平行四杆结构,这样,当车轮上下跳动时主销的后倾角保持不变。双纵臂式悬架多应用在转向轮上。

烛式悬架

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烛式悬架的结构特点是车轮沿着刚性地固定在车架上的主销轴线上下移动。烛式悬架的优点是:当悬架变形时,主销的定位角不会发生变化,仅是轮距、轴距稍有变化,因此特别有利于汽车的转向操纵稳定和行驶稳定。但烛式悬架有一个大缺点:就是汽车行驶时的侧向力会全部由套在主销套筒的主销承受,致使套筒与主销间的摩擦阻力加大,磨损也较严重。烛式悬架现已应用不多。

麦弗逊式悬架

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麦弗逊式悬架的车轮也是沿着主销滑动的悬架,但与烛式悬架不完全相同,它的主销是可以摆动的,麦弗逊式悬架是摆臂式与烛式悬架的结合。与双横臂式悬架相比,麦弗逊式悬架的优点是: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;与烛式悬架相比,它的滑柱受到的侧向力又有了较大的改善。

悬架

麦弗逊式悬架多应用在中小型轿车的前悬架上,保时捷911、国产奥迪、桑塔纳、夏利、富康等轿车的前悬架均为麦弗逊式独立悬架。虽然麦弗逊式悬架并不是技术含量最高的悬架结构,但它仍是一种经久耐用的独立悬架,具有很强的道路适应能力。

拖曳臂式

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拖曳臂式悬挂我们姑且称之为半独立悬挂,从悬挂的大分类来看,所有的悬挂可以被分成两大类,即:独立悬挂和非独立悬挂。但是在单纵臂扭转梁悬挂上,这两个分类变得有些模糊。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。拖曳臂式悬挂本身具有非独立悬挂的存在的缺点但同时也兼有独立悬挂的优点,拖曳臂式悬挂的最大优点是左右两轮的空间较大,而且车身的外倾角没有变化,避震器不发生弯曲应力,所以摩擦小。这种悬挂的舒适性和操控性均有限,当其刹车时除了车头较重会往下沉外,拖曳臂悬挂的后轮也会往下沉平衡车身,无法提供X的几何控制。

主动悬架

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主动悬架是近十几年发展起来的、由电脑控制的一种新型悬架。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。例如装置了主动悬架的法国雪铁龙桑蒂雅,该车悬架系统的中枢是一个微电脑,悬架上的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,选择相应的悬架状态。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X,从而能在任何时候、任何车轮上产生符合要求的悬架运动。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X的悬架状态,以求最好的舒适性能。

主动悬架具有控制车身运动的功能。当汽车制动或拐弯时的惯性引起弹簧变形时,主动悬架会产生一个与惯力相对抗的力,减少车身位置的变化。例如德国奔驰2000款CL型跑车,当车辆拐弯时悬架传感器会立即检测出车身的倾斜和横向加速度。电脑根据传感器的信息,与预先设定的临界值进行比较计算,立即确定在什么位置上将多大的负载加到悬架上,使车身的倾斜减到最小。

悬架系统

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悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称。一般由X元件、减震器和导向机构三部分组成。

前悬架系统

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前悬架目前基本上都采用独立悬架系统,即左右两个车轮各自独立地通过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。悬架系统由连杆机构和弹簧、减震器组成三角形、四边形或其它形状的连接方式以固定车轮与车身的相对位置,在弹簧的作用下使车轮可以相对车身上下运动。最常见的有双横臂式和麦佛逊(又称滑柱摆臂式)。

双横臂式悬架由上短下长两根横臂连接车轮与车身,两根横臂都非真正的杆状,而是大体上类似英文字母Y或C,这样的设计既是为了增加强度,提高定位精度,也为减震器和弹簧的安装留出了空间和安装位置。同时,下横臂的长度较长,且与车轮中心大致处于同一水平线上,这样做的目的是为了在车轮跳动导致下横臂摆动时,不致产生太大的摆动角,也就保证了车轮的倾角不会产生太大变化。这种结构比较复杂,但经久耐用,同时减震器的负荷小,寿命长。

滑柱摆臂式悬架结构相对比较简单,只有下横臂和减震器-弹簧组两个机构连接车轮与车身,它的优点是结构简单,重量轻,占用空间小,上下行程长等。缺点是由于减震器——弹簧组充当了主销的角色,使它同时也承受了地面作用于车轮上的横向力,因此在上下运动时阻力较大,磨损也就增加了。且当急转弯时,由于车身侧倾,左右两车轮也随之向外侧倾斜,出现不足转向,弹簧越软这种倾向越大。

后悬架系统

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后悬架系统的种类比前悬架要多,原因之一是驱动方式的不同决定着后车轴的有无,也与车身重量有关。主要有连杆式和摆臂式两种。

连杆式主要是在FR驱动方式,并且后车轴左右一体化(与中间的差速器刚性连接)的情况下使用的,过去多采用钢板弹簧支撑车身,现在从提高行车平顺性考虑,多使用连杆式和后面要说的摆臂式,并且使用平顺性好的螺旋弹簧。连杆在左右两侧各有一对,分为上拉杆和下拉杆,作为传递横向力(汽车驱动力)的机构,通常再与一根横向推力杆一起组成五连杆式构成。横向推力杆一端连接车身,一端连接车轴,其目的是为了防止车轴(或车身)横向窜动。当车轴因颠簸而上下运动时,横向推力杆会以与车身连接的接点为轴做画圆弧的运动,如果摆动角度过大会使车轴与车身之间产生明显的横向相对运动,与下摆臂的原理类似,横向推力杆也要设计得比较长,以减小摆动角。

连杆式悬架与车轴形成一体,弹簧下方质量大,且左右车轮不能独立运动,所以颠簸路面对车身产生的冲击能量比较大,平顺性差。因此采用了摆臂方式,这种方式是仅车轴中间的差速器固定,左右半轴在差速器与车轮之间设万向节,并以其为中心摆动,车轮与车架之间用Y型下摆臂连接。“Y”的单独一端与车轮刚性连接,另外两个端点与车架连接并形成转动轴。根据这个转动轴是否 与车轴平行,摆臂式悬架又分为全拖动式摆臂和半拖动式摆臂,平行的是全拖动式,不平行的叫半拖动式。

空气悬挂系统

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空气悬挂的基本技术方案主要包括内部装有压缩空气的空气弹簧和阻尼可变的减震器两部分。与传统钢制汽车悬挂系统相比较,空气悬挂具有很多优势,最重要的一点就是弹簧的X系数也就是弹簧的软硬能根据需要自动调节。例如,高速行驶时悬挂可以X,以提高车身稳定性,长时间低速行驶时,控制单元会认为正在经过颠簸路面,以悬挂X来提高减震舒适性。

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