汽车悬挂系统.ppt

1、汽车悬架，2、舒适乘坐的基石，麦弗逊独立悬架汽车悬架系统，长期以来，汽车的行驶控制和舒适性都与悬架系统中的底盘结构密切相关，而悬架结构的简单性和复杂性也直接决定了汽车制造成本的高低。麦弗逊独立悬架是众多悬架系统之一。它以其结构简单、成本低、舒适性好等优点赢得了广泛的市场应用。在人体结构中，骨骼和骨骼通常由软组织连接，软组织可以缓冲和保护骨骼，并隔离多余的振动，使其不被传递到大脑而损伤脑细胞。在汽车的组成结构中，悬架系统的功能与人体结构中软组织的功能完全相同。悬架系统是指由车身和轮胎之间的弹性元件、减震器和传力装置三部分组成的整个支撑系统。这三个部分分别负责缓冲、阻尼和力的传递。悬架系统的具体职责是支撑车身，过滤掉过多的道路抖动，并为驾驶员和乘客提供稳定舒适的乘坐环境。到目前为止，悬架系统已经形成了三种类型：独立、半独立和非独立。在现代汽车中，大多使用独立悬架。根据不同的结构形式，独立悬架可分为横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式和麦弗逊式等。在各种独立悬架中，麦弗逊型悬架因其结构简单、成本低、舒适性好而得到了最广泛的应用。自发明以来，麦弗逊独立悬架一直沿用至今，但其结构已发展成为一个具有防侧倾杆甚至副车架的复杂系统。这种悬架之所以能被广泛使用，是因为它的结构非常紧凑，占用空间不大，而且制造成本不高。从奥托(Otto)，一种常见的小型步行工具，到追求速度和控制极限的宝马M3和保时捷911，这种结构简单、扩展性好的悬架系统无一例外地被采用在前悬架中。只是为了适应不同的市场定位和产品需求，弹簧阻尼系数的调整和结构匹配是不同的。A0级欧宝科西嘉和A级福克斯都配备了前麦弗逊独立悬架，结构简单，成本低，操纵性能好。4.麦弗逊独立悬架最早诞生于1930年，由美国麦弗逊发明。他从小就喜欢机械。大学毕业后，他一直在欧洲从事飞机发动机的制造。1924年，他转到通用汽车公司的工程中心。进入通用汽车后不久，通用汽车计划使用雪佛兰品牌生产一款总质量不到900千克、注重驾驶舒适性的汽车。为了满足通用汽车苛刻的发展要求，率先进行整体设计的麦弗逊改变了当时技术不高的钢板弹簧和扭杆弹簧组合的前悬架形式，创造性地将减震器和螺旋弹簧套在一起，有效地提高了舒适性。后来的实践证明，这种结构简单，占用空间少，悬挂结构在操纵和舒适性方面有所提高。不幸的是，通用汽车公司无法大规模生产这种汽车。麦克弗森于1950年搬到福特公司，世界上第一辆配备麦克弗森独立悬架的商用车诞生在英国福特公司。要说麦弗逊独立悬架在结构上有多简单，从其部件的角度来看，它只包括两个主要部分：支柱减震器(简称支柱)和A形下支撑臂。与复杂的多连杆型和占用空间的横臂型相比，麦弗逊型独立悬架在结构上得到最大程度的简化，经过半个多世纪的测试，其结构完全可靠。麦弗逊独立悬架的物理结构是一个支柱减震器和一个主销，承受车身振动和地面冲击产生的上下预应力。转向节(或车轮，因为转向节作用在车轮上)沿着主销旋转。此外，中枢销可以摆动，其特征在于中枢销位置和前轮定位角度随着车轮的上下跳动而变化，前轮定位变化很小，因此具有良好的dr在麦弗逊式独立悬架中，支柱式减振器不仅具有减震效果，而且还承担着支撑车身的作用，因此其结构必须足够紧凑和刚性，套上螺旋弹簧后可以减震，弹簧和减振器一起形成一个可以上下移动的滑柱。5、在麦弗逊悬架结构中，还有一个关键部件A形下支撑臂。其功能是为车轮提供横向支撑力，并能承受前后方向的预应力。在车辆移动过程中，车轮承受的所有方向的冲击力必须由支柱减震器和A形下支撑臂承受。这两个部件的高强度和轻量化已经成为目前最前卫的设计理念。因此，一些制造商已经用空气减震来代替传统的液压减震，但是由于成本高，很难形成气候。空气减震的成本与舒适度成正比，不能推广，所以最好继续使用液压。然而，由减震器和A形下支撑臂组成的L型麦弗逊悬架仍然可以为当前流行的汽车保留足够的空间来安装大排量发动机。根据上述麦弗逊悬架的独特结构，看看时尚的香港人多年前发明的：麦弗逊支柱独立悬架，理解起来更直观、更生动吗？事实上，ZX的替代品是XSARA，所以它们在前悬挂结构上有许多相似之处。后悬架也是一个带有随动转向功能的拖臂扭力梁。6、麦弗逊独立悬架的结构就是这样简单。它由两部分组成：支柱减震器和A型下支撑臂。尽管麦弗逊独立悬架有许多优点，但它掩盖不了自身的缺陷。当装有麦弗逊独立悬架的车辆在不平的路面上行驶时，车轮很容易随着不平的路面自动扭转，使驾驶员难以控制，因此驾驶员必须始终用手握住方向盘。然而，当车辆的车轮行驶过快并受到严重冲击时，支柱减震器容易由于过大的力而弯曲，这危及车辆行驶的安全。此外，麦弗逊独立悬架的防侧倾和防点头制动能力较差。虽然可以通过增加稳定杆、防侧倾杆、增加弹簧圈数和阻尼系数来改善，但这个问题并不能从根本上解决。主要原因是由于机械结构简单，刚度和耐久性不高。因此，麦弗逊悬架的减震器必须根据使用的里程数定期更换。由于各个制造商的设计师对麦弗逊独立悬架的不断改进，它取得了今天的辉煌成就。许多制造商在麦弗逊悬架中增加了防侧倾杆，以扩展其运动特性，同时连接左右悬架的下支撑臂或支柱减震器，以增强悬架系统的完整性。这主要是因为麦弗逊悬架依靠支柱减震器和A形下支撑臂来承受强大的车轮冲击力，并且容易发生几何变形。这种结构变形反映在驾驶员的感觉中，即驾驶员将明显感觉到车身将会更加侧倾并且稳定性差。因此，上述方法是最佳解决方案。然而，当左右悬架处于跳跃状态时，两侧的悬架分别移动，稳定杆不扭曲。当车辆转弯时，内悬架承受很大的力，车身会产生一定程度的侧倾。此时，由于内悬架的压缩和外悬架的松弛，增加的防侧倾杆将扭曲，产生一定的弹性以防止车辆侧倾，从而提高车辆的行驶稳定性。如果能够将诸如纵向支撑杆的部件添加到该结构中，则能够同时实现提高悬架的纵向刚度的目的。事实上，增加悬挂辅助部件的好处是众所周知的。例如，我们使用计算机并不断更新配置，以使计算机的兼容性和处理能力更加强大。事实上，与其他类型的独立悬架相比，麦弗逊的优势相当明显。与烛式悬架相比，麦克弗森悬架的车轮沿主销转动，主销可以摆动，提高了操纵稳定性。与双横臂悬架相比，麦弗逊悬架具有结构紧凑、车轮空转时前轮定位参数变化小、没有上横臂的特点，给发动机和转向机构的布置带来了方便。因此，麦弗逊悬架主要应用于中小型汽车的前悬架，如人们熟悉的雪佛兰SPARK、奇瑞A1、雪铁龙毕加索、宝马Z4、马自达6，甚至行政奔驰E级和别克大道。综上所述，麦弗逊悬架在稳定性、刚度和耐久性方面不如更复杂的多连杆和双横臂悬架，但其技术含量和成本不高，适应范围很强，改装和提升空间也很大。麦弗逊独立悬架被认为是汽车结构中的经典设计，在未来的半个世纪里，这种设计并非不可能。8、性能综合汽车悬架系统的双横臂独立悬架从结构上讲，双横臂悬架与麦弗逊悬架密切相关，它们的共同点是：下控制臂由一个V形或A形叉控制臂组成，液压减振器作为支柱支撑整个车身。不同之处在于双横臂悬架有一个连接到支柱减震器的上控制臂，这有效地提高了悬架的整体可靠性和稳定性。事实上，双叉骨悬架有一个有趣的名字。据说这个有趣的名字来自西方人在圣诞节喜欢吃的火鸡骨头。当人们开始吃东西的时候，他们希望火鸡上有一个v形的骨头，这个骨头叫做叉骨。因为双横臂悬架结构中有两个横臂，所以被称为双横臂悬架。双横臂悬架的结构相对复杂，但它使车轮具有更好的地面附着力。我们已经在文章的开头提到，双横臂悬架的灵感来自麦弗逊悬架。从结构角度来看，麦弗逊悬架只有一个下控制臂和一个支柱式减震器。最简化的结构使得它的组件通常有一个特性和许多功能。例如，支柱减震器应该充当转向中枢销，它不仅应该承受车辆本身的重量，还应该处理来自路面的振动和冲击。如果车辆一侧的麦弗逊悬架在运动过程中受到惯性压缩，车轮的外倾角变化将会增加，因此悬架受到的压缩越多，控制这种变形就越困难。因此，麦弗逊悬架的应用范围大多是中小型汽车。如果车型再次上升，结构简单的麦弗逊悬架将会有一些困难。为了改善麦弗逊悬架的“脆弱”特性，有必要对悬架结构进行调整。由于麦弗逊悬架只有两个连接部件，即下控制臂和支柱减震器，因此形成了“L”形结构。如果能在“L”形结构的顶部增加一个控制臂，悬挂结构将得到加强。因此，通过将上控制臂植入麦弗逊悬架，双横臂悬架结构应运而生。与麦克弗森悬架相比，双横臂悬架的物理特性的变化是明显的：当一侧悬架由于惯性而收缩时，车轮外倾角的变化相对较小，但是车轮外倾角的变化也可以通过改变上下控制臂的相对长度来改善。因此，工程师在设计和匹配双横臂悬架时有更大的自由度，并且可以对汽车的某些特性(如运动或舒适性)进行最合理的调整。这种结构的双横臂悬架占用的空间较小，通常用于后悬架。10 .事实上，在车辆底盘设计之初，设计者就开始考虑如何在底盘上布置复杂的悬架结构，以便为车辆带来更好的操纵性能或更稳定的舒适性。为了使车轮在任何时间、任何地点都能够贴合地面，实现机动性和乘坐舒适性的统一，设计者经常采用双横臂悬架结构，并增加了前后悬架的自由度此时，由于控制臂较薄，麦弗逊悬架将增加车轮的外倾角，同时增加轮胎内侧的负载，这将加剧磨损。上下控制臂可以分担横向作用力，使车身在过度弯曲时更加稳定。双横臂悬架由上下不等长的V形或A形控制臂和支柱式液压减震器组成。通常，上控制臂比下控制臂短。上控制臂的一端连接支柱减震器，另一端连接车身；下控制臂的一端连接到车轮，而另一端连接到车身。上下控制臂也通过连杆连接，连杆也与车轮连接。在整个悬架结构中，通过连接多个支点来提高上下控制臂和整个悬架的整体性。如果是前轮驱动车辆，安装在前轮上的双横臂悬架除了上下控制臂之间的传动机构之外还具有转向机构，这使得其结构比没有转向机构的后轮的结构复杂得多。在转向机构中，转向主销由转向盘与上下控制臂之间的连接位置和角度决定。方向盘可以绕主销旋转，也可以随着下控制臂上下跳动。在双横臂悬架中，球关节通常用于满足前轮的运动要求：上、下控制臂和转向主销之间的关节不仅要支撑前轮的转向，还要控制车轮的上下晃动。然而，由于上下控制臂之间的长度差异，这也对双横臂悬架的设计提出了严峻的考验。如果上下控制臂之间的长度差太小，当车轮晃动时，左右轮迹会太大，从而加速轮胎外侧的磨损。相反，如果上臂和下臂之间的长度差太大，转向过程中车轮的外倾角将太大，轮胎内侧的磨损将会加速。因此，通过增加上、下控制臂的长度，是减小轨道节距变化和控制外倾角变化的好方法。值得一提的是，双横臂悬架的上下控制臂可以抵消侧向力，使支柱减震器不再承受侧向力，而只应对车轮的上下晃动，因此在转弯时具有更好的方向稳定性。被称为“弯道之王”，马自达6的前悬架使用双横臂悬架。因此，马自达6在转弯时的侧倾很小，车身的整体感觉保持得很好。由于传统的双横臂悬架采用单一导向结构，即上下控制臂与支柱减震器连接，控制车轮的上下运动方向，转向拉杆与主销连接，控制车轮的左右方向，因此综合性能突出的双横臂悬架比其他形式的独立悬架占据更大的空间。从这个角度来看，减震和转向是由两个独立的机构控制的，但这两个机构只有单一的指导。随着悬架结构的不断优化和改进，双横臂悬架已经发展成为一种双向控制结构，可以同时负责车轮转向和上下晃动。在标致407上，前悬架采用双向控制改进的双横臂悬架，称为“独立轴颈双横臂前轮系统”。改进后的悬架使用转向节和转向节支架来代替只使用上下控制臂来约束车轮的情况。车轮转向是通过安装在转向节支架之间的转向节铰链完成的。在带转向机构的前悬架中，转向节支架与转向节球形铰链、稳定杆、液压减震器和上、下臂相连。这两个新零件分别负责车轮跳动和转向。新的结构使每个部件承受的力比传统的双叉臂小得多，提高了可靠性。此外因此，双横臂悬架经常出现在车身较大的豪华车、全尺寸SUV、皮卡车甚至超级跑车上，如人们熟悉的凯迪拉克SLS、雪铁龙C6、奥迪Q7、大众途锐，甚至国内的中兴Hupika都无一例外地采用双横臂结构作为前悬架。然而，注重控制性能的跑车如兰博基尼Gallardo和玛莎拉蒂3000GT在前后悬架中采用双横臂悬架，这足以表明双横臂具有广泛的应用，重要的是它能为车身提供良好的侧向支撑。过去几年，结构复杂、成本高、舒适性好的多连杆独立悬架仅用于豪华车或少数高端高档车。当时，多连杆独立悬架综合指标优异，兼顾了控制和驾驶舒适性等各种特性，似乎被归类为奢侈品，让预算有限、只能购买低端车型的“穷人”大失所望。幸运的是，随着近年来汽车制造技术的不断提高，零部件的单位生产成本已经逐渐降低。合理的汽车制造商已经开始尝试让金字塔中下部的低端汽车也配备这种结构复杂、性能优异的悬架，从而提高汽车在行驶过程中的综合性能，在同档次汽车中形成与众不同的效果。虽然多连杆独立悬架结构复杂，但其操纵和