一、汽车悬挂的组成及其作用
汽车悬挂(也称悬架)是连接车轮与车身的重要机构,它主要对车身起到支撑和减振的作用。悬挂系统的好坏直接影响到汽车的行驶性能和乘坐舒适性。
组成部分:典型的悬挂系统结构主要包括弹性元件、导向机构以及减震器等部分。
- 弹性元件:这是悬挂系统的基础部分,通常指的是螺旋弹簧。它主要承受垂直方向的载荷,能够缓和及抑制不平路面对车体的冲击,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。
- 导向机构:传力装置可以归为这一类。它包括车架的上下摆臂、叉形钢架、转向节等元件,主要用于传递纵向力、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。
- 减振器:这是指液力减振器,它的主要功能是加速衰减车身的振动。减振器是悬挂系统中最精密和复杂的机械件。
此外,有的汽车悬挂系统还装有横向稳定杆。这个装置的作用是提高汽车在行驶中的横向稳定性。
悬挂的作用: 支撑、减振
主要是传递作用在车轮和车架之间的力,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,衰减由此引起的震动,以保证汽车能平顺地行驶。
二、悬挂的分类
汽车悬挂可以按多种形式来划分,按导向机构划分可分为独立悬挂和非独立悬挂两大类;
按控制方式划分可分为被动悬挂、主动悬挂和半主动悬挂三大类。
独立悬挂和非独立悬挂
独立悬挂可以简单理解为,左右两个车轮间没有硬轴进行刚性连接,一侧车轮的悬挂部件全部都只与车身相连。当汽车在不平道路上行驶时,独立悬挂的两侧车轮可以单独运动,从而可减少车架和车身的振动,独立悬挂减少了非簧载质量,能令汽车受到的冲击载荷减少,从而大大提高其平均行驶速度。
非独立悬挂两侧车轮连同整体式车桥通过弹性元件悬挂在车架或车身上,当一侧车轮受到冲击发生跳动时另一侧车轮也会受影响,其平顺性和舒适性较差,但构造简单,承载力大。
常见独立悬挂如麦弗逊悬挂、双叉臂式悬挂,改进的半独立式悬挂如扭转梁式悬挂,独立悬挂如空气悬挂,其结构示意可参考文末链接介绍。
被动悬挂、主动悬挂和半主动悬挂
随着电子控制技术的发展,悬挂系统电控技术进一步发展,被动悬挂、主动悬挂和半主动悬挂之间的区别在于电子控制悬挂工作状态的程度。
被动悬挂系统是无电子控制的机械悬挂系统,只能通过改变弹簧刚度和减振器阻尼来调节悬挂的性能。
主动悬挂能够根据汽车的运动状态和路面状况,适时地调节悬挂的刚度和阻尼,使悬挂系统处于最佳减振状态,使车辆在各种路面状况下都会有良好的舒适性。主动悬挂直接以一个作动器取代被动悬挂中的弹簧元件和阻尼减振器元件,一般包括控制机构和执行机构。控制机构是由ECU(电子控制单元)和传感器等组成的闭环控制系统,通过传感器监测道路条件、汽车的运行状态和驾驶员的需求,按照设定的控制规律向执行机构(空气弹簧、动力源等)实时地发出控制信号,以调节悬挂刚度和阻尼系数。
半主动悬挂是介于主动悬挂和被动悬挂之间的一种悬挂,通常不改变悬架刚度而只改变悬架阻尼,以适应不同的路面情况和驾驶员需求。