底盤性能配置-懸架系統(tǒng)

3.2懸架系統(tǒng)

定義：懸掛系統(tǒng)指汽車車身與輪胎之間的彈性連接部分。作用：連接車輪與車身的機(jī)構(gòu)，對(duì)車身起支撐和減振的作用。主要是傳遞作用在車輪和車架之間的力，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，衰減由此引起的震動(dòng)，以保證汽車能平順地行駛。組成：傳力桿系、彈性元件、減震器。1）傳力桿系，就是上擺臂、下擺臂、連桿等等這些負(fù)責(zé)連接輪胎和車身、傳遞應(yīng)力的部件，這些傳力桿系的結(jié)構(gòu)和作用機(jī)理決定懸掛的類型，如麥?zhǔn)?、雙叉臂、多連桿等等；2）彈性元件，就是彈簧，負(fù)責(zé)柔性地支撐車身，緩解沖擊，但不僅限于轎車常見(jiàn)的螺旋彈簧，還有鋼板彈簧、扭桿彈簧、氣體彈簧等等；3）減震器，將路面沖擊引起的彈簧振動(dòng)進(jìn)行衰減，否則顛一下就忽悠忽悠晃個(gè)沒(méi)完，使乘員難受。

懸架的分類：按多種形式來(lái)劃分，總體上主要分為兩大類，獨(dú)立懸掛和非獨(dú)立懸掛。獨(dú)立懸掛可以簡(jiǎn)單理解為，左右兩個(gè)車輪間沒(méi)有硬軸進(jìn)行剛性連接，一側(cè)車輪的懸掛部件全部都只與車身相連。由于兩個(gè)車輪間沒(méi)有干涉，可以有更好的舒適性和操控性。非獨(dú)立懸掛兩個(gè)車輪間不是相互獨(dú)立的，之間有硬軸進(jìn)行剛性連接。當(dāng)一邊車輪跳動(dòng)時(shí)，另一側(cè)車輪也相應(yīng)跳動(dòng)，使整個(gè)車身振動(dòng)或傾斜。非獨(dú)立懸掛系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、強(qiáng)度高、保養(yǎng)容易、行車中前輪定位變化小的優(yōu)點(diǎn)，但是其舒適性及操縱穩(wěn)定性都較差。獨(dú)立懸掛系統(tǒng)因其車輪觸地性良好、乘坐舒適性及操縱安定性大幅提升、左右兩輪可自由運(yùn)動(dòng)，輪胎與地面的自由度大，車輛操控性較好等優(yōu)點(diǎn)目前被汽車廠家普遍采用。獨(dú)立懸掛系統(tǒng)存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維修不便的缺點(diǎn)。獨(dú)立懸架：麥弗遜、雙叉臂、雙橫臂式、拖拽臂式、多連桿等麥弗遜式懸掛麥弗遜式懸掛是當(dāng)今世界用的最廣泛的轎車前懸掛之一。麥弗遜式懸掛由螺旋彈簧、減震器、三角形下擺臂組成，絕大部分車型還會(huì)加上橫向穩(wěn)定桿。螺旋彈簧套在減震器上，減震器可以避免螺旋彈簧受力時(shí)向前、后、左、右偏移的現(xiàn)象，限制彈簧只能作上下方向的振動(dòng)，并可以用減震器的行程長(zhǎng)短及松緊，來(lái)設(shè)定懸掛的軟硬及性能。

結(jié)構(gòu)緊湊，車輪跳動(dòng)時(shí)前輪定位參數(shù)變化小，有良好的操縱穩(wěn)定性，加上由于沒(méi)有上橫臂，給發(fā)動(dòng)機(jī)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的布置帶來(lái)方便。麥弗遜式懸掛系統(tǒng)多應(yīng)用在中小型轎車的前懸掛系統(tǒng)上。雙叉臂式獨(dú)立懸掛雙叉臂式懸掛又稱雙A臂式獨(dú)立懸掛，雙叉臂懸掛擁有上下兩個(gè)叉臂，橫向力由兩個(gè)叉臂同時(shí)吸收，支柱只承載車身重量，因此橫向剛度大。雙叉臂式懸掛的上下兩個(gè)A字形叉臂可以精確的定位前輪的各種參數(shù)，前輪轉(zhuǎn)彎時(shí)，上下兩個(gè)叉臂能同時(shí)吸收輪胎所受的橫向力，加上兩叉臂的橫向剛度較大，所以轉(zhuǎn)彎的側(cè)傾較小。典型的雙叉臂式獨(dú)立懸掛結(jié)構(gòu)圖阿爾法·羅密歐159的前懸采用了雙叉臂式懸掛

由于車輪的橫向力和縱向力都由兩組叉臂來(lái)承受，雙叉臂式懸掛的強(qiáng)度和耐沖擊力比麥弗遜式懸掛要強(qiáng)很多，而且在車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)能很好的抑制側(cè)傾和制動(dòng)點(diǎn)頭等問(wèn)題。大眾途銳的雙叉臂懸掛結(jié)構(gòu)圖由于雙叉臂式懸掛比麥佛遜式懸掛雙叉臂多了一個(gè)上搖臂，需要占用較大的空間，而且定位參數(shù)較難確定，因此小型轎車的前橋出于空間和成本考慮較少采用此種懸掛。往往應(yīng)用于中級(jí)車以上，或者很強(qiáng)調(diào)運(yùn)動(dòng)性，對(duì)行駛性能、穩(wěn)定性能要求比較高的車上，如寶馬X5、X6，

前雙叉臂后整體橋的結(jié)構(gòu)是硬派越野SUV的經(jīng)典結(jié)構(gòu)。多連桿懸掛多連桿懸掛，就是通過(guò)各種連桿配置把車輪與車身相連的一套懸掛機(jī)構(gòu)，其連桿數(shù)比普通的懸掛要多一些，一般把連桿數(shù)為三或以上的懸掛稱為多連桿懸掛。目前主流的連桿數(shù)為4或5根連桿。前懸掛一般為3連桿或4連桿式獨(dú)立懸掛；后懸掛則一般為4連桿或5連桿式后懸掛。[1]是減震器和彈簧的滑動(dòng)支柱組合，主要負(fù)責(zé)承擔(dān)車身重量和上下方向的路面沖擊；

[2]和[3]是兩根對(duì)稱斜置的連桿，主要負(fù)責(zé)承受前后方向的力，也就是驅(qū)動(dòng)力、剎車力（當(dāng)然，因?yàn)樾敝?，也分?dān)一點(diǎn)左右軸向的力）；

[4]和[5]是兩根與車輪呈直角的平行連桿，位于輪軸以上，負(fù)責(zé)承受輪軸以上左右方向的力，也就是轉(zhuǎn)彎離心力等，它倆就相當(dāng)于雙叉臂懸掛中的上面那根叉形臂；[6]是一根與車輪呈直角的連桿，位于輪軸以下，負(fù)責(zé)承受輪軸以下左右方向的力，[6]和[2][3]加在一起相當(dāng)于雙叉臂里的下擺臂。

[4][5]兩根桿，約束了車輪的前束，并且與[6]這跟桿，共同構(gòu)成一個(gè)平行四邊形，限制了輪子的外傾角，道理和雙叉臂一樣。多連桿懸掛通過(guò)對(duì)連接運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的約束角度設(shè)計(jì)使得懸掛在壓縮時(shí)能主動(dòng)調(diào)整車輪定位，使得車輪與地面盡可能保持垂直、貼地性，具有非常出色的操控性。奔馳S級(jí)的多連桿前懸掛多連桿懸掛能最大限度的發(fā)揮輪胎抓地力從而提高整車的操控極限，是所有懸掛設(shè)計(jì)中最好的，不過(guò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本也高。一般中小型轎車車出于成本和空間考慮很少使用這種懸掛。連桿越多，控制前束和外傾角越精確，行駛性能就越好，占用空間就越大，成本就越高。所以大一些的A級(jí)或以上的車用得比較多?？臻g緊張、成本限制嚴(yán)格的小車上廠家舍不得用?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)采用前后懸掛均采用多連桿的車型有很多，從緊湊型車到中級(jí)車再到高級(jí)車都有體現(xiàn)。譬如奔馳E級(jí)轎車、華晨寶馬的3系及5系轎車、一汽大眾奧迪A4及A6L

、大眾速騰等等。雙橫臂式懸掛兩根平行橫拉桿、一根縱拉桿、一個(gè)滑動(dòng)支柱，就構(gòu)成了雙橫臂式懸掛。之所以下面用兩根平行的橫拉桿，是為了控制車輪的前束角度的。這種后懸的結(jié)構(gòu)形式可以叫做“變種麥弗遜”，也可以叫做滑柱擺臂式、雙連桿支柱式。可以看到，[1]和[2]明顯地也是用來(lái)承受輪軸以下左右方向的側(cè)向力的；[3]是用來(lái)承受前后方向力的；[4]就是個(gè)彈簧減震器組合的滑動(dòng)支柱，用來(lái)承受上下方向的力。在這里，連桿[1][2][3]就相當(dāng)于麥?zhǔn)蠎覓斓南聰[臂，[4]和麥?zhǔn)蠎覓炖锏幕瑒?dòng)支柱是一回事兒，這種懸掛的結(jié)構(gòu)作用原理及優(yōu)缺點(diǎn)，和前輪常用的麥?zhǔn)鲜且荒Ｒ粯拥?，所以也叫變種麥?zhǔn)?，其?shí)它也是一種獨(dú)立懸掛來(lái)的。

這種結(jié)構(gòu)較雙叉臂更簡(jiǎn)單的雙橫臂懸掛性能介于麥弗遜懸掛和雙叉臂懸掛之間，擁有不錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)性能，一般使用在A級(jí)或者B級(jí)家用車上，國(guó)內(nèi)采用雙橫臂式前懸掛的主要有：廣州本田雅閣（老）、一汽轎車馬自達(dá)6，東風(fēng)本田思域（老）等。拖拽臂懸掛（扭力梁）

拖拽臂懸掛結(jié)構(gòu)，通過(guò)縱向擺臂和橫梁來(lái)連接車輪與車身，以螺旋彈簧作為緩沖介質(zhì)，專用于小型轎車非驅(qū)動(dòng)的后橋。下面兩張圖，左面圖為俯視角度，右面圖為側(cè)視角度由圖上可以看出，在拖拽臂懸掛中，輪胎是被“縱擺臂”拖拽著前行的，所以形象地被叫作拖拽臂?！翱v擺臂”通過(guò)可以有限擺動(dòng)的“承重鉸鏈”與車身連接，傳遞前后方向的力；上下方向的力則主要通過(guò)一端與車輪連接、一端與車身連接的“彈簧”來(lái)實(shí)現(xiàn)；左右方向的力，由“橫梁”來(lái)傳遞，最終作用在“承重鉸鏈”上。拖拽臂懸掛基本上是一種半獨(dú)立懸掛，也就是說(shuō)，一邊車輪的跳動(dòng)會(huì)部分地影響到另一邊的車輪，因此舒適性稍差。

根據(jù)“橫梁”位置的不同，拖拽臂懸掛又可細(xì)分為“全拖拽臂”、“半拖拽臂”、“扭力梁”等等形式，大多結(jié)構(gòu)都差不多。極端一些，比如：“橫梁”如果放在“位置1”，那么左右輪的差動(dòng)影響最小，就是一種獨(dú)立懸掛了,富康、愛(ài)麗舍、塞納等法系車就是這樣，不過(guò)彈性元件不是螺旋彈簧，而是藏在橫梁里面的扭桿彈簧；“橫梁”如果放在“位置2”，那么就成了長(zhǎng)安奔奔上的一根硬軸的非獨(dú)立懸掛。拖拽臂式懸掛的優(yōu)缺點(diǎn)

最大的優(yōu)點(diǎn)在于占用空間很小，對(duì)于需要極力挖掘可用空間的小型、微型轎車來(lái)說(shuō)，這是很可貴的；同時(shí)，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，主要的部件就是一根接近于“H”形狀的梁，因此成本很低，這也比較適合小型、微型轎車。因此，拖拽臂及其變種在小型、微型轎車上的應(yīng)用非常普遍。其主要的缺點(diǎn)是因?yàn)榘氇?dú)立懸掛方式的限制，穩(wěn)定性、舒適性，以及極限性能均不如雙叉臂、多連桿等形式的懸掛，因此在B級(jí)或以上的高級(jí)別轎車上應(yīng)用較少。是否采用拖拽臂懸掛，其實(shí)也可以作為判斷一臺(tái)車底盤素質(zhì)乃至該車檔次的依據(jù)，多用在小型車和緊湊型車的后橋上。空氣懸掛系統(tǒng)（主動(dòng)懸掛）與大多數(shù)轎車目前采用的傳統(tǒng)的不可變高度的螺旋彈簧懸掛系統(tǒng)相比，空氣懸掛系統(tǒng)可以根據(jù)道路的起伏不同調(diào)高或調(diào)低底盤高度，使得車輛能夠適應(yīng)多種路況條件下的駕駛需求?？諝鈶覓煜鄬?duì)于傳統(tǒng)的鋼制懸掛系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，具有很多優(yōu)勢(shì)。如車輛高速行駛時(shí)，懸掛可以變硬，以提高車身穩(wěn)定性；而低速或顛簸路面行駛時(shí)，懸掛可以變軟來(lái)提高舒適性。