文档介绍：读书笔记之汽车悬架概述
悬架定义: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。
悬架功能:把路面作用于车轮上的垂直反力(支承力)、纵向反力(驱动力和制动力)和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架或(或承载式车身)上,以保证汽车的正常行驶。
悬架组成:弹性元件、减振器和导向机构,辅设缓冲块和横向稳定器。
汽车悬架可以分两大类:非独立悬架和独立悬架
1. 非独立悬架
架结构简单,工作可靠,被广泛用于货车的前后悬架。在轿车中,非独立悬架一般仅用于后悬架。
常见的非独立悬架有四种(按照弹性元件的不同分类),即纵置钢板弹簧非独立悬架、螺旋弹簧非独立悬架、空气弹簧非独立悬架和油气弹簧非独立悬架
纵置钢板弹簧非独立悬架。
由于钢板弹簧本身可以兼起导向机构的作用,并有一定的减振作用,使得悬架结构大为简化,几乎不需要额外的导向结构,对于要求较低的车辆甚至可以不安装减振器。如图1所示。
a b
图1 纵置钢板弹簧非独立悬架
a)货车的后悬架 b)轿车的后悬架
螺旋弹簧非独立悬架
螺旋弹簧非独立悬架一般只用作轿车的后悬架。其纵横向推力杆是悬架的导向机构,用来承受和传递车轴和车身之间的纵向和横向作用力和力矩,加强杆式的作用是加强横向推力杆的安装强度,并可使车身受力均匀。如图2所示。
图2 螺旋弹簧非独立悬架
空气弹簧非独立悬架
空气弹簧和螺旋弹簧一样只能传递垂直力,其纵向力和横向力及其力矩也是由纵向推力杆和横向推力杆来传递。这种悬架也需要安装减振器。
图3 空气弹簧非独立悬架
油气弹簧非独立悬架
油气弹簧是以气体(一般式惰性气体-氮)作为弹性介质,而油液作为传力介质。它是油气体弹簧和和作为液力减振器液压缸组成,所以使用油气弹簧通常无需再安装减振器,但仍然需要导向机构来承受力和力矩。如图4所示。
A
b
图4 油气弹簧非独立悬架
a)某矿用自卸车前轮油气悬架示意图 b)某货车从动桥油气悬架
如表1所示,综合对比了各种非独立悬架的结构特点和优缺点
表1 非独立悬架对比
悬架种类
弹性元件
优点
缺点
纵置钢板弹簧非独立悬架
钢板弹簧本身可以兼做导向机构,甚至有一定的阻尼作用,结构简单
质量大,容易被泥污染,平顺性差
螺旋弹簧非独立悬架
无需润滑,不忌泥污,所需安装空间不大,弹簧本身质量小
本身没有阻尼,需配合减振器使用;只能承受垂直载荷,需安装必要的导向机构
空气弹簧非独立悬架
刚度随载荷的增大而增大,具有比较理想的刚度特性;可以控制车身高度;载荷容量大
制造陈本较高,寿命较短,维护复杂
油气弹簧非独立悬架
具有空气弹簧的刚度特性,同时本身是减振元件,体积小质量轻
对气体和油液的密封要求高,加工要求高,维护困难
2. 独立悬架
独立悬架的结构特点是两侧的车轮各自独立地与车架或车身弹性连接,因而具有以下优点:
1)在悬架弹性元件一定的弹性范围内,两侧车轮可以单独运动,而不互相影响,这样在不平道路上可以减少车架和车身的振动,而且有助于消除转向轮不断偏摆的不良现象。
2)减少了汽车非簧载质量。
3)采用断开式车桥,发动机总成的位置可以降低和前移,使汽车质心下降,提高了行驶稳定性。同时能给予车轮较大的跳动空间,因而可以将悬架的刚度设计得较小,使车身振动频率降低,改善行驶平顺性。
以上优点是独立悬架广泛的用于现在汽车上,特别是轿车,转向轮普遍采用了独立悬架。但是独立悬架结构复杂,制造和维修成本高。在独立悬架设计不合理的时,车轮跳动造成较大车轮外倾和轮距的变化,使轮胎磨损较快。
单横臂独立悬架的特点是党悬架变形时,车轮平面将产生倾斜而改变两侧车轮与路面接触点间的距离—轮距致使轮胎相对于地面侧向滑移,破坏轮胎和地面的附着,且轮胎磨损较严重。此外这种悬架用于转向轮时,会使主销内倾和车轮外倾角发生较大的变化,对于转向操纵有一定的影响,故目前在前悬架中很少采用。但是由于结构简单、紧凑、布置方便,在车速不高的重型越野汽车上也有采用。图5所示极为单横臂式独立悬架,图6为采用单横臂式独立悬架的越野车。
图5 单横臂独立悬架
图6 单横臂独立悬架越野车
双横臂独立悬架的长度可以相等,也可以不相等。在两摆臂等长的悬架中,当车轮上下跳动时,车轮平面没有倾斜,但轮距却发生了较大的变化,这将增加车轮侧向滑移的可能性。在两摆臂不等长的悬架中,如果两摆臂长度适当,可以是车轮和主销的角度以及轮距的变化都不太大,如图7所示。
不太大的轮距变化在轮胎较软时可以由轮胎变形来适应,目前轿车的轮胎可以容许轮距在每个车轮上达到4~5mm的而不致