汽车悬架系统结构原理概述及分类

汽车行驶系统由车架、车桥、悬架及车轮总成四部分组成,它们在支撑和控制车辆的行驶中发挥着重要作用。前、后车轮分别安装在前、后车桥上,车桥又通过前、后悬架与车架相连接。

汽车悬架系统是汽车的重要组成部分之一,是连接车辆车身与轮胎的机械系统。

图片

图片
汽车行驶系统架构

1、汽车悬架系统概述

悬架的作用是把车桥和车架弹性地连接起来,并用它来吸收和缓和行驶中因路面不平引起的车轮跳动而传给车架的冲击和振动;保持车架和车轮之间正确的运动关系,从而保证汽车的行驶平顺性和操纵稳定性;传递路面作用于车轮的支持力、驱动力、制动力和侧向力及其产生的力矩。本文将向您介绍汽车悬架系统的基本构成、分类及各种悬挂的特点。

图片

悬架系统作用:

  • 承载着车身和车轮

  • 吸收和缓冲来自道路的冲击

  • 提供稳定的操控性能

  • 保持车辆的舒适性和安全性。

图片
汽车悬挂系统位置示意图

2、汽车悬架系统基本构成

汽车悬架把车架与车轮弹性地联系起来,关系到汽车的多种使用性能,是汽车最重要的三大总成之一(发动机、变速器和悬架)。从结构上看,汽车悬架由弹性元件(弹簧)、减振器、导向机构和横向稳定杆等组成。

图片

(1)弹簧

弹簧是悬架系统中非常重要的组成部分,主要功能是承受车身的重量,并缓冲来自道路的冲击。根据其功能和设计,弹簧可以分为螺旋弹簧、钢板弹簧、空气弹簧等。空气弹簧具有较好的可变刚度特性,现多用于高档轿车、高档客车、高档SUV。

图片

(2)减震器

减震器的主要作用是抑制弹簧的振动,吸收冲击能量,从而减少车身震动,提高乘坐舒适性。根据其工作原理,减震器可以分为筒式减震器和气压减震器。

(3)导向机构

导向机构通常包括控制臂和其他组件,它们连接车轮和车身,确保车轮的定位和运动符合设计要求。导向机构的设计对车辆的操控性能和悬挂特性有着重要的影响。

(4)横向稳定杆

横向稳定杆通常用于降低车辆在转弯时的倾斜和侧倾,从而提高车辆的稳定性和操控性能。它们连接车辆的左右侧悬架部分,减少车身的侧倾,特别适用于高底盘的车辆。

(5)控制装置

一些高级悬架系统配备了电子控制装置,例如空气悬架和磁流变悬架。这些控制装置可以根据驾驶条件和路面状况实时调整悬架的刚度、高度和阻尼力,以提供最佳的操控性能和舒适性。

3、汽车悬架系统分类

汽车悬架系统可以根据不同的标准和设计特点进行分类,可以根据车辆类型、用途和性能需求来选择最合适的悬挂系统。不同类型的悬挂系统在提供乘坐舒适性、操控性和稳定性方面具有不同的特点和优势。

图片
悬架系统分类

本文主要从独立悬架非独立悬架维度对汽车悬架系统进行介绍。

(1)独立悬架(Independent Suspension)

允许每个车轮独立移动,使车辆在行驶过程中能更好地适应路面的变化。常见的独立悬架类型有麦弗逊悬架(MacPherson Strut)、双A臂悬架(Double Wishbone)多连杆悬架(Multi-link Suspension)。

图片

a) 麦弗逊悬架(MacPherson Strut):结构简单,重量轻,成本低,主要由弹簧、减震器、下摆臂和转向节组成,广泛应用于轿车和SUV的前悬架。

图片
麦弗逊悬架

b) 双A臂悬架(Double Wishbone):有两个摆臂,又称为双叉臂悬架,上摆臂和下摆臂连接车轮和车身,能够提供较好的操控性能和舒适性,常用于中高级轿车和跑车的前后悬架。

图片
双A臂悬架

c) 多连杆悬架(Multi-link Suspension):由多个连杆组成,可以独立控制车轮的移动,可提供良好的操控性和舒适性,结构复杂且成本较高,常用于高级轿车和SUV的后悬架。

图片
多连杆悬架

(2)非独立悬架(Dependent Suspension)

非独立悬架是指两个相对的车轮之间存在机械连接,一个车轮的运动会影响另一个车轮。非独立悬架类型有刚性梁式悬架(Rigid Axle)扭杆悬架(Torsion Beam)

图片

a) 刚性梁式悬架(Rigid Axle):由刚性梁、弹簧和减震器组成,又称为固定轴悬架,结构简单,承载能力强,成本低,但舒适性和操控性较差。常用于商用车和越野车的前后悬架。

图片
刚性梁式悬架

b) 扭杆悬架(Torsion Beam):由一个横向的扭转梁、弹簧和减震器组成,是一种介于独立悬架和非独立悬架之间的悬架类型,也称为半独立悬架。结构简单,空间小,成本适中。它在操控性和舒适性方面的表现介于独立悬架和非独立悬架之间,适用于紧凑型轿车和SUV的后悬架。

图片
扭杆悬架

4、悬架系统选型

选择适合汽车的悬挂系统需要综合考虑多个因素,以确保满足车辆的需求和个人驾驶体验。车辆类型、用途、性能需求和个人偏好都将在选择悬挂系统时发挥重要作用。各种汽车悬架类型有不同的优缺点,适用于不同的车型和使用场景,下表根据车型整理了不同悬架优缺点。

图片

总而言之,汽车悬架系统是车辆的重要组成部分,影响着车辆的舒适性、稳定性和操控性能。选择合适的汽车系统不仅可以支撑车身、吸收道路震动,还可以提供舒适的乘坐体验、稳定操控。