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汽车悬挂基础知识 1 销售顾问 汽车专家 得车盲者得天下一个优秀的销售顾问 必然是车盲眼中的可以信赖的专家 销售顾问的素养1 专业的基础知识2 专业的产品知识3 专业的销售技巧4 专业的态度 2 目录 汽车悬挂的定义汽车悬挂的分类独立悬挂与非独立悬挂双叉臂式悬挂麦弗逊式悬挂多连杆式悬挂拖拽臂式悬挂双横臂式悬挂车轮定位的概念 3 悬挂的定义 悬挂系统指汽车车身与轮胎之间的弹性连接部分 其作用是支撑车身 传递各方向应力 缓和路面冲击 赋予轮胎恰当的跳动轨迹 衰减振动 说白了就是让车身稳当并柔性地 坐 在轮胎上 像拖拉机是没有悬挂的 轮胎硬生生地连在车身上 所以跑起来颠得可以 4 汽车悬挂系统的构成 三大部分 传力杆系 弹性元件 减震器 所谓传力杆系 就是上摆臂 下摆臂 连杆等等这些负责连接轮胎和车身 传递应力的东东 这些传力杆系的结构和作用机理决定悬挂的类型 如麦氏 双叉臂 多连杆等等 弹性元件就是弹簧 负责柔性地支撑车身 缓解冲击 但不仅限于轿车常见的螺旋弹簧 还有钢板弹簧 扭杆弹簧 气体弹簧等等 减震器呢 负责将路面冲击引起的弹簧振动进行衰减 否则颠一下就忽悠忽悠晃个没完 也难受 5 独立悬挂与非独立悬挂 轿车悬挂系统分为独立和非独立两种 非独立悬挂就是一根硬轴上两个轮胎 一边轮胎的跳动影响另一边 独立悬挂则相反 各跳各的 井水不犯河水 看看图就明白了 6 双叉臂式悬挂 双叉臂悬挂 又称双摆臂悬挂 顾名思义 有上下两个 A 型 或者叉型 的摆臂 来控制车轮的上下摆动轨迹 从车的正前方观察 这两个摆臂形成一个平行四边形 这样车轮上下跳动起来 前轮外倾的角度变化是很小的 7 方程式赛车都用双叉臂式悬挂 方程式赛车的悬挂就是比较典型的双叉臂 足以说明这种悬挂形式的性能优势 8 双叉臂悬挂的优缺点 双叉臂悬挂的优点在于 可以精确地控制前轮上下跳动的轨迹 控制前轮的外倾角变化 稳定的前轮外倾角 可以带来清晰的路感和良好的抓地力 行车稳定性好 同时 前后 左右方向的受力都由这两个摆臂所承担 最上面那个弹簧座只需要承受上下方向的力 所以悬挂横向刚度较高 能够适应较为激烈的极限高速过弯而控制车身的侧倾 鉴于双叉臂悬挂的这些优点 这种结构形式往往应用于中级以上 或者很强调运动性 对行驶性能 稳定性能要求比较高的车上 但是 这种形式也有缺点 占用空间大 在发动机横置的小型车上不好布置 成本较高 参数调校复杂 所以小车上很少见到 9 麦弗逊式悬挂 麦氏悬挂 又称麦弗逊悬挂 麦克佛森式悬挂 滑柱摆臂式悬挂 之所以叫麦氏是因为这个人发明了它 麦弗逊 Mcpherson 是美国伊利诺斯州人 1891年生 1924年加入通用工程中心 创造性地将减振器和螺旋弹簧组合在一起 设计出的这种悬挂在后来被大量应用 称为麦弗逊悬挂 其实麦氏悬挂和双叉臂悬挂很相似 就是比双叉臂少了上面那个叉形臂而已 只剩下下面的摆臂和中间的滑动支柱 所以麦氏悬挂也被称为滑柱摆臂式悬挂 10 麦弗逊式悬挂 少了上面那根叉形臂 前后左右的受力怎么承担呢 除了下摆臂承担的意外 受力就落在了中间这跟支柱上了 麦氏悬挂的支柱不单要承受上下方向的力 如车身重量 路面冲击等 还要承受前后 左右方向的力 如驱动力 刹车力 转弯离心力等等 所以麦氏悬挂上的这跟支柱是最辛苦的 最上面那个弹簧座受力也最多最复杂 平衡杆也就是顶吧 其原理就是把这两个受力最大最复杂的弹簧座用一根杆连接起来 构成一个框架承力结构 帮助弹簧座承受冲击 加强和稳定车身的受力结构 11 麦弗逊式悬挂 麦氏悬挂以滑动支柱的受力加大和复杂为代价 换来了简单的结构和低廉的成本 还有占用空间小 在横置发动机的小型车上方便布置的特点 所以得到了非常广泛的应用 同时 相对于双叉臂悬挂 车轮跳动的轨迹控制只是稍差 并无本质区别 所以现在一些中级车也在采用了 麦氏悬挂相对于双叉臂悬挂 主要缺点和他的基本结构有关 主要是两点 1 因为少了一根承力的的叉形臂 滑动支柱受力复杂 不可避免地横向刚度要差一些 这样极限性能均要逊色一些 2 车轮跳动是围绕下摆臂轴圆心的摆动 所以在跳动时车轮的外倾角是有微小变化的 轮胎接触地面的角度也就有个不大的变化 所以路感不够清晰 抓地力稍差 稳定性不如双叉臂 12 双叉臂和麦弗逊悬挂的区别 总体说来 双叉臂和麦弗逊两种悬挂的最大区别就是 一个五点支撑一个三点支撑 13 多连杆式悬挂 所谓多连杆 就是悬挂系统的连接杆系超过三个以上 比如四个 五个甚至更多 都叫做多连杆悬挂 多连杆悬挂是轿车悬挂系统里面 结构最复杂的一种 一般用于后轮 用在前轮上的是极少数 所谓悬挂结构的受力 无非是立体坐标系的X Y Z三个轴向 也就是上下 前后 左右 多连杆悬挂就是用超过三根以上的连杆来分别承受和传递这三个轴向上的应力 来精确地控制车轮的上下跳动 以达到稳定 舒适的驾乘感受和较高的极限性能 14 多连杆式悬挂 左面是一种比较简略的多连杆悬挂示意图 1 是减震器和弹簧的滑动支柱组合 主要负责承担车身重量和上下方向的路面冲击 2 和 3 是两根对称斜置的连杆 主要负责承受前后方向的力 也就是驱动力 刹车力 当然 因为斜置 也分担一点左右轴向的力 4 和 5 是两根与车轮呈直角的平行连杆 位于轮轴以上 负责承受轮轴以上左右方向的力 也就是转弯离心力等 它俩就相当于双叉臂悬挂中的上面那根叉形臂 6 是一根与车轮呈直角的连杆 位于轮轴以下 负责承受轮轴以下左右方向的力 6 和 2 3 加在一起相当于双叉臂里的下摆臂 4 5 两根杆 约束了车轮的前束 并且与 6 这跟杆 共同构成一个平行四边形 限制了轮子的外倾角 道理和双叉臂一样 15 多连杆式悬挂 通过一根滑动支柱和五根连杆 轮子X Y Z三个轴向上的受力都有专门的连杆负责承受和传递 这样的好处就是轮子的上下跳动 以及由此而生的外倾角变化趋势 前束变化趋势 均被这几根杆严格 精确地约束在规定的轨迹上 效果就是轮胎在上下跳动过程中 与地面的接触平正可靠 行驶稳定 同时因为侧向力有专门的拉杆承担 高速过弯等状态下的极限性能明显好于其他结构的后悬 16 多连杆式悬挂 左图是另一种多连杆悬挂 不过是气体弹簧有传动轴的驱动桥 有了上面的受力分析 应该也能看懂了吧 17 多连杆式悬挂 再来几张多连杆的 看着晕 其实用 三轴受力分析给庖丁解牛一下 也不难懂的 连杆越多 控制前束和外倾角越精确 行驶性能就越好 占用空间就越大 成本就越高 所以大一些的A级或以上的车用得比较多 空间紧张 成本限制严格的小车上厂家舍不得用 18 拖拽臂式悬挂 拖拽臂悬挂结构 通过纵向摆臂和横梁来连接车轮与车身 以螺旋弹簧作为缓冲介质 专用于小型轿车非驱动的后桥 下面两张图 左面图为俯视角度 右面图为侧视角度 19 拖拽臂式悬挂 在悬挂系统中 需考虑三个轴向上的力的传递 前后 上下 左右 也就是X Y Z这三个立体坐标系 由图上可以看出 在拖拽臂悬挂中 轮胎是被 纵摆臂 拖拽着前行的 所以形象地被叫作拖拽臂 纵摆臂 通过可以有限摆动的 承重铰链 与车身连接 传递前后方向的力 上下方向的力则主要通过一端与车轮连接 一端与车身连接的 弹簧 来实现 左右方向的力 由 横梁 来传递 最终作用在 承重铰链 上 拖拽臂悬挂基本上是一种半独立悬挂 也就是说 一边车轮的跳动会部分地影响到另一边的车轮 因此舒适性稍差 20 拖拽臂悬挂的变化 根据 横梁 位置的不同 拖拽臂悬挂又可细分为 全拖拽臂 半拖拽臂 扭力梁 等等形式 大的结构都差不多 极端一些 比如 横梁 如果放在 位置1 那么左右轮的差动影响最小 就是一种独立悬挂了 富康 爱丽舍 塞纳等法系车就是这样 不过弹性元件不是螺旋弹簧 而是藏在横梁里面的扭杆弹簧 横梁 如果放在 位置2 那么就成了长安奔奔上的一根硬轴的非独立悬挂 21 拖拽臂式悬挂的优缺点 拖拽臂这种悬挂结构 最大的优点在于占用空间很小 对于需要极力挖掘可用空间的小型 微型轿车来说 这是很可贵的 同时 因为结构非常简单 主要的部件就是一根接近于 H 形状的梁 因此成本很低 这也比较适合小型 微型轿车 因此 拖拽臂及其变种在小型 微型轿车上的应用非常普遍 其主要的缺点是因为半独立悬挂方式的限制 稳定性 舒适性 以及极限性能均不如双叉臂 多连杆等形式的悬挂 因此在B级或以上的高级别轿车上应用较少 22 中级以上的车型不会用拖拽臂 是否采用拖拽臂悬挂 其实也可以作为判断一台车底盘素质乃至该车档次的依据 23 双横臂式悬挂 两根平行横拉杆 一根纵拉杆 一个滑动支柱 就构成了双横臂式悬挂 之所以下面用两根平行的横拉杆 道理和上面说的多连杆受力分析那张图里一样 也是为了控制车轮的前束角度的 这种后悬的结构形式可以叫做 变种麦弗逊 也可以叫做滑柱摆臂式 双连杆支柱式 24 双横臂式悬挂 可以看到 1 和 2 明显地也是用来承受轮轴以下左右方向的侧向力的 3 是用来承受前后方向力的 4 么 就是个弹簧减震器组合的滑动支柱 用来承受上下方向的力 在这里 连杆 1 2 3 就相当于麦氏悬挂的下摆臂 4 和麦氏悬挂里的滑动支柱是一回事儿 这种悬挂的结构作用原理及优缺点 和前轮常用的麦氏是一模一样的 所以也叫变种麦氏 其实它也是一种独立悬挂来的 25 车轮定位 车轮定位又称四轮定位 归纳起来是这四个参数 车轮外倾 车轮前束 主销内倾 主销后倾 其中后两个概念只与转向轮有关 26 车轮外倾 车轮安装在轴上 并非完全垂直于地面 而是有一个不大的角度 一般都是向外倾斜一点点 为嘛尼 在完全空载时 若车轮完全垂直于地面 那么在承载状态下 轮轴会被车身的重量压得稍微弯曲一点点 这样车轮就会有内倾了 用一点点外倾来抵消这个内倾 就刚刚好了 所以外倾的作用就保持轮胎与地面的平正接触 27 车轮前束 车轮有了外倾 在滚动时就有了向外 撇 的趋势 这样会加重轮胎的磨损和轴承的横向负荷 那么就把一根轴上的两个轮子在滚动方向上向内 收 一点点 这个收的量 就叫做前束 具体的表述是图上A减去R的数值 28 外倾和前束 外倾和前束是两口子 可以说前束因外倾而生 有外倾必然前束 说得更简单一些 外倾和前束就是车轮在垂直面和横剖面的角度定位 以上的车轮定位概念 不单存在于前轮 后轮也有 所以每个车的每个轮子 都有外倾和前束的角度规范 这是在进行底盘设计和调校时就要重点考虑好的 这两个角度设计调校得好 行驶阻力就小 轮胎磨损就少 若车在使用过程中这两个角度有了变化 超出了理想的范围 那么毛病就来了 什么轮胎偏磨 方向沉 不正常摆动等等都是 所谓做 四轮定位 就是把这两个角度规范到合适的数值上 29 悬挂结构对前束 外倾的影响 各种悬挂结构特点 和保持前束 外倾两个角度是很有关系的 车轮是通过悬挂弹性地连接在车身上的 在行驶过程中车轮相对车身是有频繁位移的 那么如何在车轮跳动的过程中保持和规范外倾和前束 让轮胎平正 可靠地保持触地 就是区分悬挂系统性能优劣的重要指标 这一点 双叉臂 多连杆明显做得好一点 麦弗逊稍差 30 什么叫主销 所谓主销 就是转向轮在转向时所围绕的那个轴 这个轴不一定现实存在 在小车上往往是虚拟的一条轴线 为便于理解 先放一个货车前桥的图 在这种非独立悬挂转向桥上 这个主销是存在的 31 小车上的主销是虚拟的 在小车的双叉臂 麦弗逊悬挂结构中 这个主销是不存在的 只是个虚拟轴线 这个麦弗逊悬挂的图里 主销就是指从最上面的悬挂支撑到下摆臂转向节的一条虚拟的轴线 双叉臂悬挂同理 32 主销内倾 主销内倾的作用是赋予转向轮自动回正的作用 如右图 当车轮绕主销轴线转动 也就是转弯时 因主销内倾的缘故 车轮的触地点将位于地平面以下 实际上轮子不可能钻到地底下去 而是把车身稍稍抬高了一点 那么因为车身重量的作用 就有一个让车轮恢复转向角度 回到正直向前的一个趋势 比如汽车直线行驶时有何外力让转向轮偏转了一个角度 比如侧风 那么车身的重量就把这个偏转给 压 回来了 33 主销后倾 下面说主销后倾 其实大家天天都能看见 如果你出门的话 比如所有自行车 摩托车的前叉 都是向后倾斜的 其实这就是主销后倾 34 主销后倾的原理和作用 主销后倾的作用和主销内倾是差不多的 也是伴随主销内倾而生 也是两口子 下图可以看到 主销轴线与地面的交点A 位于轮胎实际触地点B之前 所以容易保持车身行驶的正直方向 道理比较简单 举个例子 这就相当于桌面上放一根铅笔 你捏着笔尖拖着它在桌面上移动 铅笔自身的轴线很容易与移动方向保持一致 但是你要用手指推着它走 那么铅笔很容易就歪了 这个位于触地点B之前的A点 就相当于你的手指 主销后倾就相当于你拖着铅笔移动 35 主销内倾和后倾的作用 转向主销内倾和后倾 主要的作用就是赋予转向车轮一个自动回正的力量 这两个角度的选取与定位 部分决定了汽车的转向性能 具体地说 就是直线行驶状态下的方向保持能力 和方向盘的自动回正能力 你开车跑很快的时候 车能稳稳地向前走不跑偏 你开车掉头的时候 打轮比较费事 回轮却很