扭杆(汽车构造系列之十八---悬架)

Posted 2023-05-27

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扭杆(汽车构造系列之十八---悬架)

本系列主要针对汽车的构造来进行简单说明，一共分为23个专题，分别为：（1）发动机；（2）曲柄连杆机构；（3）配气机构；（4）燃料供给系；（5）排放控制；（6）冷却系；（7）润滑系；（8）点火系；（9）启动系；（10）传动系；（11）离合器；（12）变速器；（13）万向传动；（14）驱动桥；（15）行驶系；（16）车架；（17）车桥与车轮；（18）悬架；（19）转向系；（20）制动系；（21）车身；（22）电子控制；（23）新能源汽车。

本篇主要介绍汽车构造系列之十八---悬架

悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证乘员的舒适性、减小货物和车辆身的动载荷。

悬架基本功用：

①对不平整路面所造成的汽车行驶中的各种颤动、摇摆和震动等，与轮胎一起，予以吸收和减缓。从而保障乘客和货物的安全，并提高驾驶稳定性。

②将路面与车轮之间的磨擦所产生的驱动力和制动力，传输至底盘和车身。

③支承车桥上的车身，并使车身与车轮之间保持适当的几何关系。

典型的汽车悬架结构由弹性元件、减震器以及导向机构等组成，这三部分分别起缓冲，减振和力的传递作用。绝大多数悬架多具有螺旋弹簧和减振器结构，但不同类型的悬架的导向机构差异却很大，这也是悬架性能差异的核心构件。

弹性元件使车架与车桥之间作弹性联系，承受和传递垂直载荷，缓和及抑制不平路面所引起的冲击。常见的弹性元件包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧；

原理：用具有弹性较高材料制成的零件，在车轮受到大的冲击时，动能转化为弹性势能储存起来，在车轮下跳或回复原行驶状态时释放出来。

导向装置是用来传递纵向力、侧向力及其力矩，并保证车轮相对于车架或车身具有一定的运动规律；

减振器是产生阻尼力的主要元件,其作用是迅速衰减汽车的振动,改善汽车的行驶平顺性,增强车轮和地面的附着力。另外,减振器能够降低车身部分的动载荷,延长汽车的使用寿命。

工作原理：在车轮上下跳过程中，减振器活塞在工作腔内往复运动，使减振器液体通过活塞上的节流孔，由于液体有一定的粘性和液体通过节流孔时与孔壁间产生摩擦，使动能转化成热能散发到空气中，从而达到衰减振动功能。

1. 活塞杆；2. 工作缸筒；3. 活塞；4. 伸张阀；5. 储油缸筒； 6. 压缩阀；7. 补偿阀；8. 流通阀；9. 导向座；10. 防尘罩；11. 油封

由此可见，上述三个组成部分分别起缓冲、导向和减振作用，三者相匹配实现共同传力的作用。

悬架的种类

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，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。20世纪80年代以来主动悬架开始在一部分汽车上应用，并且目前还在进一步研究和开发中。主动悬架可以能动地控制垂直振动及其车身姿态，根据路面和行驶工况自动调整悬架刚度和阻尼。

根据汽车导向机构不同悬架种类又可分为独立悬架，非独立悬架。如下图所示。

非独立悬架如上图(a)所示。其特点是两侧车轮安装于一整体式车桥上，当一侧车轮受冲击力时会直接影响到另一侧车轮上，当车轮上下跳动时定位参数变化小。目前广泛应用于货车和大客车上，有些轿车后悬架也有采用的。非独立悬架由于非簧载质量比较大，高速行驶时悬架受到冲击载荷比较大，平顺性较差。
　　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。如上图(b)所示。

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