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第1章绪论
悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间弹性连接装置的总称。
(1) 传递它们之间一切的力(反力)及其力矩(包括反力矩)。
(2)缓和,抑制由于不平路面所引起的振动和冲击,以保证汽车良好的平顺性,操纵稳定性。
(3)迅速衰减车身和车桥的振动。
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悬架系统的在汽车上所起到的这几个功用是紧密相连的。要想迅速的衰减振动、冲击,乘坐舒服,就应该降低悬架刚度。但这样,又会降低整车的操纵稳定性。必须找到一个平衡点,即保证操纵稳定性的优良,又能具备较好的平顺性。
悬架结构形式和性能参数的选择合理与否,直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。
悬架的组成
现代汽车,特别是乘用车的悬架,形式,种类,会因不同的公司和设计单位,而有不同形式。
但是,悬架系统一般由弹性元件、
减振器、缓冲块、横向稳定器等几部分组成等,见图1-1所示。
它们分别起到缓冲、减振、力的传递、限位和控制车辆侧倾角度的作用。
图1-1 汽车悬架组成示意图
1-弹性元件 2-纵向推力杆 3-减震器 4-横向稳定器 5-横向推力杆
弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式,现代轿车悬架多采用螺旋弹簧,个别高级轿车则使用空气弹簧。螺旋弹簧只承受垂直载荷,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。这里我们选用螺旋弹簧。
减振器是为了加速衰减由于弹性系统引起的振动,减振器有筒式减振器,阻力可调式新式减振器,充气式减振器。它是悬架机构中最精密和复杂的机械件。
导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩,同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动,通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。种类有单杆式或多连杆式的。钢板弹簧作为弹性元件时,可不另设导向机构,它本身兼起导向作用。有些轿车和客车上,为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜,在悬架系统中加设横向稳定杆,目的是提高横向刚度,使汽车具有不足转向特性,改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。
现代汽车悬架的发展十分快,不断出现,崭新的悬架装置。按控制形式不同分为被动式悬架和主动式悬架。目前多数汽车上都采用被动悬架,也就是说汽车姿态(状态)只能被动地取决于路面及行驶状况和汽车的弹性元件,导向机构以及减振器这些机械零件。
汽车的悬架从大的方面来看,可以分为两类:非独立悬架系统,
如图1-2所示。
图1-2 独立悬架
独立悬架是两侧车轮分别独立地与车架(或车身)弹性地连接,当一侧车轮受冲击,其运动不直接影响到另一侧车轮,独立悬架所采用的车桥是断开式的。这样使得发动机可放低安装,有利于降低汽车重心,并使结构紧凑。独立悬架允许前轮有大的跳动空间,有利于转向,便于选择软的弹簧元件使平顺性得到改善。同时独立悬架非簧载质量小,可提高汽车车轮的附着性。
独立悬架的类型及特点:独立悬架的车轴分成两段(如图1-3),每只车轮用螺旋弹簧独立地,地连接安装在车架(或车身)下面,当一侧车轮受冲击,其运动不直接影响到另一侧车轮,独立悬架所采用的车桥是断开式的。
图1-3独立悬架的运动
现在,前悬架基本上都采用独立悬架系统,最常见的有双横滑柱
臂式(又称麦弗逊式)。
(1)双横臂式(图1-4)
。
图1-4 双横臂式独立前悬架
工作原理:由上短下长两根横臂连接车轮与车身,通过选择比例合适的长度,可使车轮和主销的角度及轮距变化不大
这种独立悬架被广泛应用在轿车前轮上。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。
优点:结构比较复杂,但经久耐用,同时减振器的负荷小,寿命长。可以承载较大负荷,多用于轻型﹑小型货车的前桥。
缺点:因为有两个摆臂,所以占用的空间比较大。所以,乘用车的前悬架一般不用此种结构形式。
(2)麦弗逊式(图1-5)
图1-5 麦弗逊式独立前悬架
工作原理:这种悬架目前在轿车中采用很多。这种悬架将减振器作为引
车轮跳动的滑柱,螺旋弹簧与其装于一体。
这种悬架将双横臂上臂去掉并以橡胶做支承,允许滑柱上端作少许角位移。内侧空间大,有利于发动机布置,并降低车子的重心。
车轮上下运动时,主销轴线的角度会有变化,这是因为减振器
端支点横摆臂摆动。以上问题可通过调整杆系设计布置合理得到解决。
麦弗逊独立悬架的特点:
优点:技术成熟,结构紧凑,响应速度快,占用空间少,便于装车及整车布局,多用于中低档乘用车的前桥。
缺点:由于结构过于简单,刚度小,稳