简单来说,悬挂系统就是指由车身与轮胎间的弹簧和避震器组成整个支持系统。悬挂系统应有的功能是支持车身,改善乘坐的感觉,不同的悬挂设置会使驾驶者有不同的驾驶感受。外表看似简单的悬挂系统综合多种作用力,决定着轿车的稳定性、舒适性和安全性,是现代轿车十分关键的部件之一。
一般来说,汽车的悬挂系统分为非独立悬挂和独立悬挂两种,非独立悬挂的车轮装在一根整体车轴的两端,当一边车轮跳动时,另一侧车轮也相应跳动,使整个车身振动或倾斜;独立悬挂的车轴分成两段,每只车轮由螺旋弹簧独立安装在车架下面,当一边车轮发生跳动时,另一边车轮不受影响,两边的车轮可以独立运动,提高了汽车的平稳性和舒适性。
由于现代人对车子乘坐舒适性及操纵安定性的要求愈来愈高,所以非独立悬挂系统已渐渐被淘汰。而独立悬挂系统因其车轮触地性良好、乘坐舒适性及操纵安定性大幅提升、左右两轮可自由运动,轮胎与地面的自由度大,车辆操控性较好等优点目前被汽车厂家普遍采用。常见的独立悬挂系统有多连杆式悬挂系统、麦佛逊式悬挂系统、烛式悬挂系统、拖曳臂式悬挂系统等等。
首先我们来看看最常见的麦佛逊式和烛式悬挂系统。它们形状相似,两者都是将螺旋弹簧与减振器组合在一起,但因结构不同又有重大区别。烛式采用车轮沿主销轴方向移动的悬架形式,形状似烛形而得名。特点是主销位置和前轮定位角不随车轮的上下跳动而变化,有利于汽车的操纵性和稳定性。麦克弗逊式是绞结式滑柱与下横臂组成的悬架形式,减振器可兼做转向主销,转向节可以绕着它转动。特点是主销位置和前轮定位角随车轮的上下跳动而变化,这点与烛式悬架正好相反。这种悬架构造简单,布置紧凑,前轮定位变化小,具有良好的行驶稳定性。所以,目前轿车使用最多的独立悬架是麦弗逊式悬架。
关于麦弗逊悬架,车坛历史上还有这么一段记载。麦弗逊(Mcpherson)是美国伊利诺斯州人,1891年生。大学毕业后他曾在欧洲搞了多年的航空发动机,并于1924年加入了通用汽车公司的工程中心。30年代,通用的雪佛兰分部想设计一种真正的小型汽车,总设计师就是麦弗逊。他对设计小型轿车非常感兴趣,目标是将这种四座轿车的质量控制在09吨以内,轴距控制在274米以内,设计的关键是悬架。麦弗逊一改当时盛行的板簧与扭杆弹簧的前悬架方式,创造性地将减振器和螺旋弹簧组合在一起,装在前轴上。实践证明这种悬架形式的构造简单,占用空间小,而且操纵性很好。后来,麦弗逊跳槽到福特,1950年福特在英国的子公司生产的两款车,是世界上首次使用麦弗逊悬架的商品车。麦弗逊悬架由于构造简单,性能优越的缘故,被行家誉为经典的设计。
在来看看拖曳臂式悬挂系统,拖曳臂式悬挂系统是专为后轮设计的悬挂系统,像标致车系、雪铁龙车系、欧宝车系等欧洲轿车比较喜欢采用这种悬挂系统。对于拖曳臂式悬吊的复杂结构由于专业性过强,我们在此不作介绍。您只需要了解拖曳臂式悬挂系统的最大优点是左右两轮的空间较大,而且车身的外倾角没有变化,避震器不发生弯曲应力,所以摩擦小,乘坐性佳,当其刹车时除了车头较重会往下沉外,拖曳臂悬吊的后轮也会往下沉平衡车身;而其缺点是无法提供精准的几何控制,所以某些车厂就会结合一些连杆来解决,形成复杂的多连杆悬挂。
最后再来看看多连杆悬挂系统,多连杆悬挂系统,又分为5连杆后悬挂和4连杆前悬挂系统。顾名思义,5连杆后悬挂系统包含5条连杆,分别为控制臂、后置定位臂、上臂、下臂和前置定位臂,其中控制臂可以调整后轮前束。5连杆悬挂的优点是构造简单、重量轻,减少悬挂系统占用的空间。5连杆后悬挂能实现主销后倾角的最佳位置,大幅度减少来自路面的前后方向力,从而改善加速和制动时的平顺性和舒适性,同时也保证了直线行驶的稳定性,因为由螺旋弹簧拉伸或压缩导致的车轮横向偏移量很小,不易造成非直线行驶。在车辆转弯或制动时,5连杆后悬挂结构可使后轮形成正前束,提高了车辆的控制性能,减少转向不足的情况。同时紧凑的结构增加了后排座椅和行李厢空间。由于这种悬挂优点显著,易于调整,因而受到广泛的欢迎。而全新的4连杆前悬挂系统多用于豪华轿车,它通过运动学原理巧妙地将牵引力、制动力和转向力分离,同时赋予车辆精确的转向控制。4连杆式悬挂系统在奥迪A4、A6以及中华轿车上都可以看到。
所以车主们在选购轻巧型轿车的时候,悬挂的最佳搭配应该是前轮麦佛逊式或者烛式悬挂系统,后轮拖曳臂式悬挂系统,如何是非独立悬挂的最好不要采用。在选购高档车辆的时候不用说当然是选择4连杆的悬挂系统了。少了一种悬挂种类悬挂系统有三种基本形式,即非独立悬挂、独立悬挂和介于这两者之间的半独立悬挂。
非独立悬挂由于是用一根杆件直接刚性地连接在两侧车轮上,一侧车轮受到的冲击、振动必然要影响另一侧车轮,这样自然不会得到较好的操纵稳定性及舒适性,同时由于左右两侧车轮的互相影响,也容易影响车身的稳定性,在转向的时候较易发生侧翻。目前,瑞风、风行采用的就是这种结构。
独立悬挂底盘扎实感非常明显。由于采用独立悬挂汽车的两侧车轮彼此独立地与车身相连,因此从使用过程来看,当一侧车轮受到冲击、振动后可通过弹性元件自身吸收冲击力,这种冲击力不会波及另一侧车轮,使得厂家可在车型的设计之初通过适当的调校使汽车在乘坐舒适性、稳定性、操纵稳定性三方面取得合理的配置。华晨阁瑞斯就是采用这种结构,这种底盘基本都用在轿车设计中,让乘坐者感受轿车的舒适感,保证驾乘人员在长时间行驶过程中有舒适享受,不会受到轻客底盘带来的颠跛之苦。
半独立悬实际上是非独立悬挂的一种特殊形式,因为它的两侧车轮也由一根杆件直接连接,只不过这根杆件的材料并非完全刚性的,而是具有较好的扭曲特性,当一侧车轮受到冲击力后,对另一侧车轮的影响并不像非独立悬挂那样强烈,但却也很难达到独立悬挂所具有的水平。这种形式实际上也是汽车厂家出于节约成本的角度所考虑所采用的,别克GL8采用的也是这种结构。
悬架按结构特点可分为独立悬架和非独立悬架两大类。
非独立悬架是通过一根车轴将左右车轮连成一个整体,然后通过两个悬架弹簧将这个整体车轴同车架或车身相连。
非独立悬架多用于货车和公共汽车的前轮和后轮,乘用车从舒适性和高速行车的稳定性需要出发,多用于后轮,而前轮一般不采用。
采用钢板弹簧的非独立悬架结构简单、造价低廉,并且转向时钢板弹簧的偏角很小。除纵置钢板弹簧的非独力悬架不需要加装导向杆件外,其他采用螺旋弹簧、空气弹簧(主要用于大客车上)的非独立悬架都必须设置能约束车轴运动的导向杆。
独立悬架的左右车轮不是由一个整体车轴连在一起的,它的两边的车轮运动相互没有联系,这类悬架型式有如下优点:
①汽车悬架弹簧下的重量减轻了,乘用车的舒适性得到了改善。
②可以装用很软的弹簧,从而能提高乘车的舒适性。
③能预防前轮摆振的发生。
④对于FR型汽车的后轮,它可将差速器固定在车身的侧面,从而使车身底版和后座椅的离地高度降低、汽车的重心也能降低。
与以上优点相对的是这种悬架型式存在如下的缺点:
①独立悬架的结构复杂,制造成本高。
②汽车保养、修理困难。
③汽车行使时前轮定位和轮距常发生变化,因此有时轮胎磨损较大。
根据独立悬架的独立特点,它多采用在乘用车的前后轮和中、小型货车的前轮上。
独立悬架有多种结构型式,其中应用较多的由双摇臂式、烛式、摆臂式、半后延摆臂式等独立悬架。
再补充一些知识:
那什么是扭转梁式后悬架呢?
非独立的硬轴悬架如果不使用钢板弹簧(它的特殊性在于其既是弹性元件,同时也可以作为导向结构),就也需要有单独的导向结构,最简单的也是拖曳臂,所以不要把独立拖曳臂悬架)和非独立拖曳臂悬架搞混。
其实使用一根可以形变的车梁代替非独立悬架的硬轴,我们可以得到一类特殊的悬架,你可以把它看作是非独立悬架,只不过这里的车轴不是刚性的;你又可以把它看作独立悬架,因为这个非刚性车轴实际上可以看作是一种特殊的防倾杆。它的“车轴”的安装位置可以有各种变化,其具体形式也有很多变体,比较典型的例子就是VW常用的扭转梁式(Torsion Beam)。通常有人称这种悬架为半独立悬架,实际是不准确的。
后摇臂式独立悬架的结构与特点
后摇臂式独立悬架主要用作汽车的后轮悬架,它在后轮的前方设置有纵向摆动的摆臂。摆臂分单摆臂和由上下并排的两个摆杆组成的双摆臂两种,悬架弹簧是用螺旋弹簧直接装在摆杆上。
后摆臂式独立悬架在工作时车轮的外倾角和轮距都不变化,只有汽车的轴距稍有变动,因此这种悬架也可用于前轮,但前轮采用这种悬架,汽车制动时点头的角度增大,对于后单摆臂式悬架,它的车轮倾角也有变化,这都是前悬架不希望出现的问题,因此后单摆臂悬架主要用作后悬架。
那Passat B5(GP)用的是什么后悬挂呢???
答案是扭转梁式后悬架!
VW选择它的原因是:
一,它结构简单,成本低;
二,它帮助Passat以较短的车长(原版)获得了较大的后座空间和行李箱容积;三,这种悬架的发展历程和VW是分不开的,VW对它有相当的感情。
问题是
但是,扭转梁式后悬架是独立的 or 非独立的呢?
Passat (B6)为什么要放弃扭转梁式后悬架?
此类后悬挂对于普通小型轿车,它保持了拖曳臂式占用空间小的优点。
对于运动型的小型轿车,它又容易提供够用的操控性(代价是它们真的很硬)。
所以目前,仍有部分小型轿车选择这种悬架。但是,(半)拖曳臂式后悬架的缺点它也始终没有完全克服。
悬架类型一定,它的主要特性就不会大的变化,但是具体的细节调教仍能对性能有相当大的影响。比如扭转梁式后悬架,虽然它技术上并不先进(目前其实是落后了),但VW对PSTB5悬挂的调教还是比较出色的。
现在知道了为什么Passat (B6)为什么要放弃扭转梁式后悬架,改用多连杆独立后悬架了!
因为:一、转梁式后悬架等非独立悬挂永远无法获得象诸如多连杆独立后悬架那样操控性和舒适性的平衡。
二、VW对自身的定位相对于以前高了,对操控性和舒适性的要求超过了成本的控制,相应的售价也提高了。
三、跟上技术发展的趋势是必要的,VW还没有傻到这种地步。
两个轮胎之间的连接叫车桥或车轴。前轮叫前桥,后轮叫后桥。通过悬架与车架(或承载式车身)相连接,其两端安装车轮。车桥的作用是承受汽车的载荷,维持汽车在道路上的正常行驶。
车桥可以是整体式的,有如一个巨大的杠铃,两端通过悬架系统支撑着车身,因此整体式车桥通常与非独立悬架配合;车桥也可以是断开式的,像两把雨伞插在车身两侧,再各自通过悬架系统支撑车身,所以断开式车桥与独立悬架配用。
根据驱动方式的不同,车桥也分成转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种。其中转向桥和支持桥都属于从动桥。大多数汽车采用前置后驱动(FR),因此前桥作为转向桥,后桥作为驱动桥;而前置前驱动(FF)汽车则前桥成为转向驱动桥,后桥充当支持桥。
根据悬架的结构型式,车桥可分为断开式和整体式两种。断开式车桥为活动关节式结构,它与独立悬架配合使用;整体式车桥的中部是刚性实心或空心梁。它多配用非独立悬架。按车轮的不同运动方式,车桥又可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支承桥四种类型。
其中,转向桥和支承桥均属于从动桥。一般汽车的前桥多为转向桥,而后桥或中、后两桥多为驱动桥;越野汽车或大部分轿车的前桥既是转向桥也是驱动桥,故称为转向驱动桥;有些单桥驱动的三轴汽车(6×2)的中桥(或后桥)是驱动桥,则后桥(或中桥)都是支承桥。
什么是车轴?
车轴(也叫车轴)通过悬架与车架(或承载式车身)连接,两端安装车轮。
另外需要注意的是,副车架可以看作是前后桥的骨架,是前后桥的一个组成部分。副车架不是完整的车架,只是支撑前后桥和悬架的支架。
车桥的功能
车轴的作用是承受汽车的载荷,维持汽车在道路上的正常行驶。
注意:在车架和车轮之间传递力和力矩的是悬架,而不是车轴。
车桥的分类
我们通常称之为前桥和后轮轴。
根据车轮在车轴上的作用不同,车轴也分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支撑桥四种。其中,转向桥和支撑桥属于从动桥。
大部分货车采用前后驱动(FR),大客车采用后后驱动(RR),所以前轴作为转向轴,后轮轴(或中轴)作为驱动桥;
一般汽车都采用前置前驱(RF)。此时,前桥成为转向驱动桥,后轮轴作为支撑桥。
越野车是四驱(4WD),前轴是转向驱动桥。
通常,我们也根据车轴在蓝色汽车上的相对位置将车轴分为前桥、中轴和后轮轴。下面将描述汽车前后轴的结构。前桥为楚式转向桥,中后桥为串联驱动桥,具有承载能力强、通过性好的特点。
操纵杆
转向桥是指承担转向任务的车轴。
注:一般汽车前轴负责转向,四轮转向汽车前后轴为转向轴。
驱动轴
驱动桥是指将转速和扭矩从变速器传递到驱动轮的机构。
转向驱动桥
转向驱动桥是指不仅承担转向任务,还承担向驱动轮传递动力的机构。
支撑桥
支撑桥是指既不承担转向任务,也不向驱动轮传递动力的机构。
前驱动的前轴是转向驱动桥,后轮轴是支撑桥;前驱动,前轴是转向轴,后轮轴是驱动轴。
车轴最常见的故障是变形和断裂,还有一些故障是由位移和磨损引起的。大家在维修的时候要检查一下底盘连接器或者缓冲器之间的缝隙有没有问题。比如主销间隙过大松动,或者稳定杆缓冲带发出异响。
一、异响与发动机转速的关系
发动机的大多数常见异响的存在取决于发动机的转速状态。
1、异响仅在怠速或低速运转时存在。发响的原因有:活塞与气缸壁间隙过大;活塞销装配过紧或连杆轴承装配过紧;挺杆与其导孔间隙过大;配气凸轮轮廓磨损;有时,起动抓松动而使皮带轮发响(在转速改变时明显)。
2、维持在某转速时声响紊乱,急减速时相继发出短暂声响。发响的原因有:凸轮轴正时齿轮破裂或其固定螺母松动;曲轴折断;活塞销衬套松旷;凸轮轴轴向间隙过大或其衬套松旷。
3、异响在发动机急加速时出现,维持高速运转时声响仍存在。发响的原因有:连杆轴承松旷、轴瓦烧熔或尺寸不符而转动;曲轴轴承松旷或轴瓦烧容;活塞销折断;曲轴折断。
二、异响与负荷的关系
发动机上不少异响与其负荷有明显的关系,诊断时可采取逐缸解除负荷的方法进行试验,通常采用单缸或双缸断火法解除一或两缸的负荷,以鉴别异响与负荷的关系。
1、某缸断火,异响顿无或减轻。发响的原因有:活塞敲缸;连杆轴承松旷;活塞环漏气;活塞销折断。
2、某缸断火,则声响加重,或原来无响,此时反而出现声响。发响的原因有:活塞销铜套松旷;活塞裙部锥度过大;活塞销窜出;连杆轴承盖固定螺栓松动过甚或连杆轴瓦合金烧熔脱净;飞轮固定螺栓松动过甚。
3、相邻两缸断火异响减轻或消失。发响的原因有:曲轴轴承松旷。
三、异响与温度的关系
1、低温发响,温度升高后声响减轻,甚至消失。发响的原因有:活塞与缸壁间隙过大;活塞因主轴承油槽深度和宽度失准;机油压力低而润滑不良。
2、温度升高后有声响,温度降低后声响减轻或消失。发响的原因有:过热引起的早燃;活塞裙部椭圆的长、短轴方向相反;活塞椭圆度小、活塞与缸壁的间隙过小;活塞变形;活塞环各间隙过小。
四、异响与发动机工作循环的关系
发动机的异响故障往往与发动机的工作循环有明显的关系,尤其是曲柄连杆机构和配气机构的异响都与工作循环有关。就四行程发动机而言,凡由曲柄连杆机构引起的声响均为发动机作功一次发响两次;凡由配气机构引起的声响均为发动机作功一次发响一次。
1、由曲柄连杆机构引起的异响其原因有:活塞敲击缸壁;活塞销发出的敲击声;活塞顶缸盖;连杆轴承松旷过甚;活塞环漏气。
2、由配气机构引起的异响其原因有:气门间隙过大;挺杆与其导孔间隙过大;凸轮轮廓靡损;气门杆与其导管间隙过大;气门弹簧折断;凸轮轴正时齿轮径向破裂;气门座圈松脱;气门卡滞不能关闭。
3、若异响与工作循环无关,则应注意其发响区域。通常,由与工作循环无关的间隙引起的发响多为发动机附件有故障;若是与工作循环无关的机件发出的连续金属摩擦声,则可考虑是某些旋转件有故障。
五、异响与发动机部位的关系
发动机发生异响时,必然会产生一定程度的振动,根据振动的特点和部位可以辅助诊断发生异响的原因。
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