悬挂漫谈二zt
1-非独立悬架汽车悬架是汽车里边重要的一个组成部分,其作用有二:1、尽量保持车轮与地面的接触;2、减少震动,提高乘坐的舒适度。悬架的组成包括弹性元件,减振器和传力装置等三部分,这三部分分别起缓冲,减振和力的传递作用。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就没有减振作用。减振器主要指液力减振器,是为了加速衰减车身的振动,它是悬架机构中最精密和复杂的机械件。传力装置是指车架的上下摆臂等叉形刚架、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(或车身)有确定的相对运动规律。
悬架的分类方法有许多种,从结构上分,分成独立和非独立悬架;从反应性能上分,分成被动、半主动和主动悬架;从减振材料上分,分成液力、空气和电磁悬架。现在我们主要来讲讲非独立悬架。
非独立悬架又可以称为硬轴式悬架,它是最早出现的一种悬架形式,其车轮装在一根整体相连的车轴的两端,当一边车轮跳动时,由于车轮两边是硬性连接,就会影响另一侧车轮也作相应的跳动,使整个车身振动或倾斜,汽车的平稳性和舒适性较差,但由于构造较简单,承载力大,目前仍有许多商用车、皮卡、越野车部分轿车的后悬架采用这种型式。
独立悬架只是悬架的一种结构形式,从减振材料上说,独立悬架可以有钢板弹簧式、螺旋弹簧式和空气式非独立悬架(暂时未发现有电磁非独立悬架)。
钢板弹簧式
钢板弹簧式非独立悬架是很多载重商业车辆使用的悬架形式,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。由于载重负荷高、成本低廉、结识可靠,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。
为了提高汽车的平顺性,有些轻型货车采用主簧下加装副簧,实现渐变刚度钢板弹簧。如南京汽车工业公司引进的依维柯后悬架。其主簧由厚度为9mm的4片(或3片)和副簧厚度为15mm的2片(或3片)组成几种车型渐变刚度钢板弹簧。在小载荷状况时,仅主簧起作用,而当载荷增到一定值时,主簧与副簧接触,共同发挥作用,悬架刚度得到提高,弹簧特性变为非线性的,当副簧全部参加工作后,弹簧特性又变成线性的。这类悬架特点是副簧逐渐随载荷增加而参加工作,因此悬架刚度的变化平稳,改善了汽车行驶平顺性能。
螺旋弹簧式
螺旋弹簧非独立悬架是一种复合式悬架,装有该类后悬架的轿车,其后桥的结构形式对后悬架的刚度特性有重要影响. 因为螺旋弹簧作为弹性元件,只能承受垂直载荷,所以其悬架系统要加设导向机构和减振器。而采用螺旋弹簧、空气弹簧(主要用于商用车上)的非独立悬架都必须设置能约束车轴运动的导向杆。螺旋弹簧非独立悬架多见于皮卡、越野车和一些廉价小轿车的后桥上。
值得讲一下的是,我们看到的绝大部分乘用车悬架都是螺旋式弹簧和筒形减振器的组合,螺旋弹簧是缓冲元件,形似螺旋线而得名,它具有不需润滑,不怕污垢,重量小且占空间位置少的优点。当路面对轮子的冲击力传到螺旋弹簧时,螺旋弹簧产生变形,吸收轮子的动能,转换为螺旋弹簧的位能(势能),从而缓和了地面的冲击对车身的影响。但是,螺旋弹簧本身不消耗能量,储存了位能的弹簧将恢复原来的形状,把位能重新变为动能。如果单独使用弹簧而没有消振元件,一些轻型汽车就会像杂技演员跳“蹦蹦床”一样,受到一次冲击后连续不断地上下运动。
减振器形似筒状,是一种消振元件。它就是利用本身的油液流动的阻力来消耗振动的能量。当减振器内的油缸活塞受外力作用移动时,油液高速流经阻尼孔道,通过摩擦消耗动能,转换为热量,从而使地面对汽车的冲击作用减弱直至消失。但是,能量的消耗是需要时间的,要产生有效的摩擦,孔道必须做得很小,由于单位时间流过的液体有限,产生的摩擦损耗也有限,减振器不能在短时间内消除振动。如果单独使用减振器而没有缓冲元件,地面冲击的作用将直接加在车身上,使乘员不堪忍受。减振器能迅速衰减车身的振动,利用本身的油液流动的阻力来消耗振动的能量。当车架与车轴相对运动时,减振器内的油液会通过一些窄小的孔、缝等通道反复地从一个腔室流向另一个腔室,这时孔壁与油液间的摩擦和油液内的分子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,并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,而是能随轿车运行的状态而变化,使悬架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,将阻尼分成两级或三级,根据传感器信号自动选择所需要的阻尼级。
因此,螺旋弹簧与减振器组合使用是一种力学上的巧妙组合,充分利用二者的特点,能够即时缓冲地面的冲击,并在螺旋弹簧几个来回过程中拖动减振器活塞,驱动油液把大部分振动能量吸收掉,使得汽车迅速平稳下来。
空气式
汽车在行驶时由于载荷和路面的变化,要求悬架刚度随着变化。当空车时车身被抬高,满载时车身则被压低,会出现撞击缓冲块的情况。因而对于不同类型汽车提出不同的要求,比如追求舒适性为先的大客车,其空车与满载时的车身载重变化较大;而且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,可以增大通过能力。因而要求车身高度随使用要求可以调节。空气弹簧非独立主动悬架则可以满足此要求。
2-麦弗逊悬架
麦弗逊悬架是独立悬架的一种,它是由工程师Mcpherson发明的,香港那边叫做麦花臣悬架。
麦弗逊(Mcpherson)是美国伊利诺斯州人,1891年生。大学毕业后他曾在欧洲搞了多年的航空发动机,并于1924年加入了通用汽车公司的工程中心。30年代,通用的雪佛兰分部想设计一种真正的小型汽车,总设计师就是麦弗逊。他对设计小型轿车非常感兴趣,目标是将这种四座轿车的质量控制在0.9吨以内,轴距控制在2.74米以内,设计的关键是悬架。麦弗逊一改当时盛行的板簧与扭杆弹簧的前悬架方式,创造性地将减振器和螺旋弹簧组合在一起,装在前轴上。实践证明这种悬架形式的构造简单,占用空间小,而且操3-双摇臂悬架
双摇臂悬架是独立悬架的一种,也叫双叉骨、双愿骨(double wish bone)悬架,为什么有双愿骨这个名字呢?西方过圣诞节的时候人们喜欢吃火鸡,在吃的时候要对这火鸡上的一根骨头许个愿,这条有点像A字的骨头就叫愿骨wish bone,双摇臂悬架上的A字型摇臂与这根愿骨比较相像,所以又叫双愿骨。
双差臂悬挂拥有上下两个不等长的摇臂,双横臂的臂有做成A字形或V字形。V形臂的上下2个V形摆臂以一定的距离,分别安装在车轮上,另一端安装在车架上。横向力由两个摇臂同时吸收,支柱只承载车身重量,因此横向刚度大。由于上下摇臂不等长(上长下短),让车轮在上下运动时能自动改变外倾角并且减小轮距变化,上臂比下臂运动弧度小,减小轮胎磨损。并且也能自适应路面,轮胎接地面积大,贴地性好。但是由于多了一个上摇臂,所以需要站用较大的空间,因此小型车的前桥一般布置不下此种悬挂。双摇臂悬挂设计是大型轿车、越野车和城市休闲SUV前悬架惯用的设计手法。而这种设计相对麦弗逊式设计稳定性、适应性要更出色,增加横向承受力的刚性,使用寿命得以大大提升。同时在使用双叉臂结构设计后使得减震支柱不承受横向力,提高汽车行驶平顺性和方向稳定性。但任何结构设计的优势都不是绝对的,相对麦弗逊它的设计结构更加复杂,相应速度、灵敏性相对较低,乘坐舒适性相对打了折扣。
优点:悬架刚度大,承受冲击力强,能保持轮胎紧贴路面。
缺点:占用空间较大,悬架精度没有多连杆的高。
4-多连杆悬架
多连杆悬架属于独立悬架,它是一种较先进、复杂、精确的悬架系统。
所谓多连杆悬挂,顾名思义就是通过各种连杆配置把车轮与车身相连的一套悬挂机构。而连杆数量在3根以上才称为多连杆,目前主流的连杆数量为4或5连杆。因此其结构要比双摇臂和麦弗逊复杂很多。我们知道,双摇臂悬挂是通过上下两个A字型控制臂对车轮进行定位。由于A字型控制臂仅能做上下方向的浮动,通过对控制臂长度的设计配置可以达到动态控制车轮外倾角的目的,提高汽车转弯时的操控性能。但对于转向轮和随动轮来说,仅仅靠控制外倾角来适应弯道所提高的性能显然是有限的。在四轮定位参数中除了外倾角,还有前束角也是影响弯道操控的重要参数,那么怎么样才能像控制外倾角一样动态控制前束角呢?这一点双摇臂可以做到,但提高的性能非常有限。虽然双摇臂悬挂在设计上拥有很大的设计自由度,如果要用双摇臂来控制前束,通常的做法就是在A字型控制臂与车身相连的前端连接处装入较柔软的橡胶衬套。
当车辆转弯时由于前后衬套的刚度不同,车轮会向弯道方向改变一定的前束角度,如果这种设计用于后轮,后轮就可在横向力的作用下随动转向,虽然这个转向角度很小,但对性能还是有一定提高的。通过设计橡胶衬套的刚度能达到一定的可变前束角角度以及随动转向功能,但橡胶衬套的首要任务还是起连接悬挂和隔绝震动的作用,因此刚度不能过低。这就造成对可变前束以及随动转向的局限性,紧能获得一个很小的角度。
多连杆式能使车轮绕着与汽车纵轴线成二定角度的轴线内摆动,能满足不同的使用性能要求。它通过不同的连杆配置,使悬挂在收缩时能自动调整外倾角,前束角以及使后轮获得一定的转向角度。其原理就是通过对连接运动点的约束角度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的发挥轮胎抓地力从而提高整车的操控极限。但由于结构复杂,成本也高,无论是研发实验成本还是制造成本都是最高的,但性能是所有悬挂设计中最好的。
多连杆悬架能实现双摇臂悬挂的所有性能,然后在双摇臂的基础上通过连杆连接轴的约束作用使得轮胎在上下运动时前束角也能相应改变,这就意味着弯道适应性更好,如果用在前驱车的前悬挂,可以在一定程度上缓解转向不足,给人带来精确转向的感觉;如果用在后悬挂上,能在转向侧倾的作用下改变后轮的前束角,这就意味着后轮可以一定程度的随前轮一同转向,达到舒适操控两不误的目的。跟双摇臂一样,多连杆悬挂同样需要占用较多的空间,而且多连杆悬挂无论是制造成本还是研发成本都是最高的所以常用在中高级车的后桥上。而前后都用多连杆的悬架则在奔驰的轿车系列较为常见。
优点:调教功能强大,定位精确。
缺点:成本较高,占用空间较多。
所以总的来说,现在最经济适用,性价比最高的前独立悬挂是麦弗逊,能做高性能调校和匹配的悬挂是多连杆和双摇臂。结构最复杂实现性能最多的是多连杆。但由于后两者在结构上使其质量较重所以为了达到更好的响应速度常用铝合金打造,所以成本相对较高(特别是多连杆)。
夏利轿车(TJ7100型)前悬架,采用带横向稳定杆的滑柱摆臂式独立悬架。横向稳定杆兼起纵推力杆的作用;减震器同时又作为悬架杆件之一。前悬架支座橡胶胶套具有足够大的体积,能有效地缓和冲击,提高乘坐舒适性,结构简单,同时具有舒适性和操纵稳定性。后悬架采用带纵拉力杆的滑柱摆臂式独立悬架,两条横向、平行布置的拉力杆及减震器和螺旋弹簧组成。来自路面的前后、左右、上下产生的负荷分别由不同的悬架杆件承受。因此对悬架各个各个杆件布置在最佳位置,从而提高乘坐的舒适性和操纵稳定性。
夏利轿车悬架系统减震器是采用液力双向作用筒式减震器,使用中(一段里程后),用手触摸减震器外表其温度较低,可怀疑其失效。若左右减震器温度相差较大,则为温度低的缺油或性能差,需维修保养。减震器失效后,就不能衰减车辆震动和改善汽车行驶的平顺性,如感到震动加剧(尤其在凹凸不平的路面上行驶)。
微型汽车悬架系统常见故障主要有减震器工作失常,汽车自行跑偏,悬架撞击,悬架发响等现象。
前悬架异响的原因:
1、前悬挂连接松动而运行中发响,应及时拧紧联接螺纹;
2、防尘垫及减摩垫润滑不良,干摩擦而异响,应加涂润滑脂;
3、防尘罩与螺旋弹簧垫贴合部位损坏,前悬挂绕活塞杆摇动时出现响声,应及时换下磨损部件;
4、左右臂球头角或球头座是互相贴合的,损坏后相对滑动,以致出现响声。
悬架频繁撞击的主要原因:在不平路面上行驶,汽车前后悬架与缓冲限位块容易发生撞击的现象,这多属前后悬架螺旋弹簧产生较大的塑性变形、拆断;减震器技术善差,工作失效;车辆超载后变形过大,支座及垫老化变形或有关部件损坏,维护中应及时查明原因,均应予以及时修复。
使用中若发现轮胎异常磨损,寿命大大降低,以及前轮摆震,操纵性能变坏的异常现象时,多与前轮定位失准、悬架零件磨损松脱或损坏、转向拉杆球有严重磨损有关。
夏利轿车的车轮转角:内侧39度55分,外侧35度;采用转角仪测量其车轮最大转角值。若不符合规定时,应加以调整。检查车轮外倾时,应使车轮处于直线行驶状态,把定位仪上指示水平的气泡调至中间位置,记录仪上的车轮外倾读数应为0度20分;主肖后倾角应为12度55分;主肖内倾角应为12度左右,测量前轮前束规定值为1~3毫米,后轮前束值为4~8毫米,上述若不符规定时,应予按规范调整。
减震器工作效能检查;上下移动活塞杆几次,用手均匀地上下推拉减震器活塞杆时,应有较沉重的阻力,而且伸与压的阻力稍大为宜。若检查中发现有异常感觉或声响时,则应修复或更换新件。
悬架系统维护时检查:前悬架支座橡胶是否老化失效;推力轴承是否损坏;弹簧及缓冲块有无工作失效及减震器有无渗油或工作不良现象。发现前稳定杆支架变形损坏,橡胶件老化变形,以及纵拉杆和连接件磨损损坏,应予及时修复,必要时更换新件。 $支持$ $送花$ $ok$ $ok$ $ok$ $支持$ $支持$ $支持$
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