最全汽车悬挂系统解析.doc

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1、.悬挂 在这个言必谈操控、论必说运动的年代里,几乎所有汽车品牌多在大力的宣传自己产品优秀的操控性能,从欧系的宝马、奥迪、SAAB到日系的讴歌、英菲尼迪等高端品牌无不在极力宣传自己良好的操控性和运动性,就连一向以舒适性能为取向的奔驰、凯迪拉克、雷克萨斯等高端品牌也在新近的设计中加入了更多的运动取向。从以福克斯为代表的紧凑型轿车到以迈腾为代表的中级车到以宝马5系Li为代表的高档车无不标榜自己的运动性能。悬挂在汽车底盘安放位置的示意图 悬挂的概念和分类 首先让我们来了解一下什么是悬挂：悬挂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

2、如支撑力、制动力和驱动力等,并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。典型的汽车悬挂结构由弹性元件、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。绝大多数悬挂多具有螺旋弹簧和减振器结构,但不同类型的悬挂的导向机构差异却很大,这也是悬挂性能差异的核心构件。根据结构不同可分为非独立悬挂和独立悬挂两种。 悬挂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其它两个分别是：发动机和变速箱。从结构上看,汽车悬挂仅是由一些杆、筒以及弹簧等简单构件组成,但汽车悬挂却是一个非常难达到完美要求的汽车

3、总成,这是因为悬架既要满足汽车操纵稳定性的要求,又要保证汽车的舒适性要求,而这两方面又是相互矛盾的。为了取得良好的舒适性,需要大大缓冲汽车的震动,这样弹簧就要设计得软些,但弹簧软了却容易使汽车发生刹车点头、加速抬头以及严重侧倾偏向,不利于汽车的转向,容易导致汽车操纵不稳定等。迈腾原型车大众帕萨特B6前麦弗逊、后多连杆悬挂 悬挂的构件虽然简单但参数的确定却相当的复杂,厂家不但要考虑汽车的舒适性,操控稳定性还要考虑到成本问题。基于这三个问题不同厂家有不同的倾向性策略。也就产生了国内现在比较常见的五种悬挂：麦弗逊式独立悬挂、双叉臂式独立悬挂、单纵臂扭杆梁式半独立悬挂、连杆支柱式独立悬挂、多连杆式独立

4、悬挂。独立悬挂 独立悬挂系统是每一侧的车轮都是单独地通过弹性悬挂系统悬挂在车架或车身下面的。其优点是：质量轻,减少了车身受到的冲击,并提高了车轮的地面附着力；可用刚度小的较软弹簧,改善汽车的舒适性；可以使发动机位置降低,汽车重心也得到降低,从而提高汽车的行驶稳定性；左右车轮单独跳动,互不相干,能减小车身的倾斜和震动。不过,独立悬挂系统存在着结构复杂、成本高、维修不便的缺点,同时因为结构复杂,会侵占一些车内乘坐空间。 现代轿车大都是采用独立式悬挂系统,按其结构形式的不同,独立悬挂系统又可分为横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式以及麦弗逊式悬挂系统等。非独立悬挂非独立悬挂系统的结构特点是两侧车轮由一根整

5、体式车架相连,车轮连同车桥一起通过弹性悬挂系统悬挂在车架或车身的下面。非独立悬挂系统具有结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小的优点,但由于其舒适性及操纵稳定性都相对较差,在现代轿车中只有成本控制比较严格的车型才会使用,更多的用于货车和大客车上。 非独立悬挂系统的优点：1.左右轮在弹跳时会相互牵连,轮胎角度的变化量小使轮胎的磨耗小。 2.在车身高度降低时还不容易改变车轮的角度,使操控的感觉保持一致。 3.构造简单,制造成本低,容易维修。 4.占用的空间较小,可降低车底板的高度。非独立悬挂系统的缺点： 1.左右轮在弹跳时,会相互牵连,而降低乘坐的舒适性及操控的安定性。 2.因构

6、造简单使设计的自由度小,操控的安定性较差。非独立悬挂可变悬挂 可变悬挂是指可以手动或车辆自动改变悬挂的高低或软硬来适应不同路面的行驶需求。空气悬挂技术特点：底盘可升降,应用车型广泛技术不足：可靠性不如螺旋弹簧应用车型：奔驰S350、奥迪A8L、保时捷卡宴等 其实提到主动悬挂系统,我们首先想到的,并且应用最广泛的自然是空气悬挂,而在系统组成上,它主要是由控制电脑、空气泵、储压罐、气动前后减震器和空气分配器等部件。主要用途就是控制车身的水平运动,调节车身的水平高度以及调节减震器的软硬程度。 通常来讲,装备空气式可调悬挂的车型前轮和后轮的附近都会设有离地距离传感器,按离地距离传感器的输出信号,行车电

7、脑会判断出车身高度变化,再控制空气压缩机和排气阀门,使弹簧自动压缩或伸长,从而降低或升高底盘离地间隙,以增加高速车身稳定性或复杂路况的通过性。 而在日常调节中,空气悬挂会有几个状态。1、保持状态。当车辆被举升器举起,离开地面时,空气悬挂系统将关闭相关的电磁阀,同时电脑记忆车身高度,使车辆落地后保持原来高度：2、正常状态,即发动机运转状态。行车过程中,若车身高度变化超过一定范围,空气悬挂系统将每隔一段时间调整车身高度：3、唤醒状态。当空气悬挂系统被遥控钥匙、车门开关或行李厢盖开关唤醒后,系统将通过车身水平传感器检查车身高度。如果车身高度低于正常高度一定程度,储气罐将提供压力使车身升至正常高度。同

8、时,空气悬挂可以调节减震器软硬度,包括软态、正常及硬态3个状态也有标注成舒适、普通、运动三个模式等,驾驶者可以通过车内的控制钮进行控制。 当然,相比传统悬挂,由于空气式可调悬挂结构较为复杂,其出现故障的几率和频率也会高于螺旋弹簧悬挂系统,而用空气作为调整底盘高度的动力来源,相关部件的密封性也是一个问题,另外,如果频繁地调整底盘高度,还有可能造成气泵系统局部过热,会大大缩短气泵的使用寿命。当然,随着技术水平的不断提高,很多问题都得到了良好的解决,同时,应用的车型也越来越广泛。电磁可调悬挂技术特点：技术先进,系统响应迅速。技术不足：成本较高,多应用于豪华车型上,稳定性有待检验。应用车型：奥迪TT、

9、凯迪拉克SLS、凯迪拉克CTS 所谓电磁式可调悬挂就是利用电磁反应来实现汽车底盘高度升降变化的一种悬挂方式,它可以在极短的时间内作出反应。来抑制振动,保持车身稳定。特别是在一些相对极端的环境下,比如高速行车中突然遇到颠簸,电磁悬挂的优势就会非常明显,它的反应速度可以比传统悬挂快5倍。 在系统组成方面,电磁悬挂系统是由行车电脑、车轮位移传感器、电磁液压杆和直筒减震器组成。在每个车轮和车身连接处都有一个车轮位移传感器,传感器与行车电脑相连,行车电脑又与电磁液压杆和直筒减震器相连。电磁减震器的奥秘在于其中充当阻尼介质的电磁油液,这种电磁液中是由合成的碳氢化物和细微的铁粒组成。而这些金属粒子在普通状态

10、下,会杂乱无章的分布在液体中,而随着电磁场的产生及磁通量的改变,它们就会排列成一定结构,粘滞系数也随之改变,进而改变阻尼。而电磁场的强度只需要改变电流即可控制。也就是说这套系统的控制只需要改变电流就能够达到控制阻尼系数的目的。 其实这个减震过程,主要就是在车辆行驶到颠簸路面,引起车轮跳动的时候,传感器会迅速将信号传至控制系统,控制系统发出相应指令,将电信号发送到各个减震器的电子线圈,使电流的运动产生磁场,在磁场的作用下,电磁液的粘度得到改变,从而达到控制车身、减震的目的。而如此复杂的过程实际上只是瞬间完成。举个例子说当你读完以上这几行文字时,这个过程已经可能已经完成了3000次。每秒可达100

11、0次液压可调悬挂技术特点：底盘可升降,采用液压油耐用性更好技术不足：技术水平相对老旧,反应速度偏慢应用车型：雪铁龙C5 雪铁龙C6 液压式可调悬挂。顾名思义,就是利用液压变化来调节车身的悬挂系统。它的核心部件是一个内置式电子液压集成模块,可以根据车辆行驶速度对减震器的伸缩频率和程度加以调整。另外,由于不同车型的重心分配有所同,因而通常要在汽车重心的附近安装纵向横向加速度横摆陀螺传感器,用来采集车身震动、车轮跳动以及倾斜状态等信号,这些信号经过行车电脑运算,并把相应执行信号传递给四个执行油缸,并以增减液压油的方式来改变离地间隙等。 与空气式可调悬挂系统类似,液压式可调悬挂也可以进行底盘升高或自动

12、调节。举个例子说,我们以老款雪铁龙C5车型上的这套名为的液压式可调悬挂来做个比方。它在停车时,其车身高度自动降为最低,车发动后恢复车身高度。在车辆行驶状态下,城市道路及车速低于110公里/小时时,会采用标准高度；当车速超过110公里/小时时,电子液压集成块控制车身头部降低15毫米,车尾部降低11毫米。降低重心可以改善车辆行驶稳定性,减小迎风最大截面和降低对侧风的敏感度,同时降低油耗；当车速低于90公里/小时后车身恢复到标准高度；路况不好时,电子液压集成块控制车身升高,以最大限度保证减震行程长度与舒适性。电子液力式可调悬挂技术特点：控制精准,反应速度快技术不足：稳定性有待检验应用车型：别克新君越

13、、欧宝雅特海外 电子液力式可调悬挂也称连续减震控制系统CDC,它也是主动悬挂的一种。这套系统可以独立控制每个车轮的悬挂阻尼。其电子感应器能根据读取路况信息,适时对减震器作出调整,使之在软硬间频繁切换。从而更迅速准确地控制车身的侧倾、俯仰以及横摆跳动。提高车辆高速行驶和过弯的稳定性。 而与较为传统的液压式可调悬挂不同,电子液力式悬挂对电子设备的依赖性要更强。核心部件由中央控制单元、CDC减震器、车身加速度传感器、车轮加速度传感器以及CDC控制阀构成,其中减震器是基于传统的液压减震器构造,减震器内注有油液,有内外两个腔室,油液可通过联通两个腔室间的孔隙流动,在车轮颠簸时,减振器内的活塞便会在套筒内

14、上下移动,其腔内的油液便在活塞的往复运动的作用下在两个腔室间往返流动。油液分子间的相互摩擦以及油液与孔壁之间的摩擦对活塞的运动形成阻力,将震动的动能转化为热量,热量通过减震器外壳散发到空气中,这样就实现了减震器的减震过程。 话又说回来,CDC并不算非常先进的悬挂技术,只能说应用在合资品牌中型车上并不多见。其实在20XX,这套系统就已经装备到了欧宝雅特车型上。换言之,CDC至少在5年之前就应用到了量产车型上。而到20XX,在通用的全新中型车平台-Epsilon II平台上,欧宝的Insignia新君威的原型车诞生了,它所应用的Flex Ride自适应底盘系统,就是基于CDC系统而来的。整体主动转

15、向 整体主动转向系统,可通过调整后轮的转向角度来提高汽车的安全性、稳定性和舒适性。在高速变线和过弯时,它能确保舒适且优异的路面响应,在低速行驶时,它可减小转向半径使车辆行动更灵活敏捷。此外,主动转向系统还能在车辆制动时带来更好的可控性和操控感。助力转向 助力转向,顾名思义,就是通过增加外力来抵抗转向阻力,让驾驶者只需更少的力就能够完成转向,也称动力转向,英文为power steering,最初是为了让一些自重较重的大型车辆能够更轻松的操作,但是现在已经非常普及,它让驾驶变得更加简单和轻松,并且让车辆反应更加敏捷,一定程度上提高了安全性。 我们常见的助力转向有机械液压助力、电子液压助力、电动助力

16、三种。参考资料：汽车之家-各有所长 三种常见助力转向系统介绍机械液压助力 机械液压助力是我们最常见的一种助力方式,它诞生于1902年,由英国人Frederick W. Lanchester发明,而最早的商品化应用则推迟到了半个世纪之后,1951年克莱斯勒把成熟的液压转向助力系统应用在了Imperial车系上。由于技术成熟可靠,而且成本低廉,得以被广泛普及。1951第六代Imperial 1948-1954 机械液压助力系统的主要组成部分有液压泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带、储油罐等等。这种助力方式是将一部分发动机动力输出转化成液压泵压力,对转向系统施加辅助作用力,从而使轮胎转向。 根据

17、系统内液流方式的不同可以分为常压式液压助力和常流式液压助力。常压式液压助力系统的特点是无论方向盘处于正中位置还是转向位置、方向盘保持静止还是在转动,系统管路中的油液总是保持高压状态；而常流式液压转向助力系统的转向油泵虽然始终工作,但液压助力系统不工作时,油泵处于空转状态,管路的负荷要比常压式小,现在大多数液压转向助力系统都采用常流式。可以看到,不管哪种方式,转向油泵都是必备部件,它可以将输入的发动机机械能转化为油液的压力。机械液压助力优缺点： 机械液压助力的方向盘与转向轮之间全部是机械部件连接,操控精准,路感直接,信息反馈丰富；液压泵由发动机驱动,转向动力充沛,大小车辆都适用；技术成熟,可靠性

18、高,平均制造成本低。 由于依靠发动机动力来驱动油泵,能耗比较高,所以车辆的行驶动力无形中就被消耗了一部分；液压系统的管路结构非常复杂,各种控制油液的阀门数量繁多,后期的保养维护需要成本；整套油路经常保持高压状态,使用寿命也会受到影响,这些都是机械液压助力转向系统的缺点所在。电子液压助力 由于机械液压助力需要大幅消耗发动机动力,所以人们在机械液压助力的基础上进行改进,开发出了更节省能耗的电子液压助力转向系统。 这套系统的转向油泵不再由发动机直接驱动,而是由电动机来驱动,并且在之前的基础上加装了电控系统,使得转向辅助力的大小不光与转向角度有关,还与车速相关。机械结构上增加了液压反应装置和液流分配阀

19、,新增的电控系统包括车速传感器、电磁阀、转向ECU等。 电子液压助力的原理与机械液压助力基本相同,不同的是油泵由电动机驱动,同时助力力度可变。车速传感器监控车速,电控单元获取数据后通过控制转向控制阀的开启程度改变油液压力,从而实现转向助力力度的大小调节。 电子液压助力拥有机械液压助力的大部分优点,同时还降低了能耗,反应也更加灵敏,转向助力大小也能根据转角、车速等参数自行调节,更加人性化。不过引入了很多电子单元,其制造、维修成本也会相应增加,使用稳定性也不如机械液压式的牢靠,随着技术的不断成熟,这些缺点正在被逐渐克服,电子液压助力已经成为很多家用车型的选择。电动助力什么是电动转向系统EPS就是英

20、文Electric Power Steering的缩写,即电动助力转向系统。电动助力转向系统是汽车转向系统的发展方向。该系统由电动助力机直接提供转向助力,省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮,既节省能量,又保护了环境。另外,还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。正是有了这些优点,电动助力转向系统作为一种新的转向技术,将挑战大家都非常熟知的、已具有50多年历史的液压转向系统。 驾驶员在操纵方向盘进行转向时,转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小,将电压信号输送到电子控制单元,电子控制单元根据转矩传感器检测到的转距电压

21、信号、转动方向和车速信号等,向电动机控制器发出指令,使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩,从而产生辅助动力。汽车不转向时,电子控制单元不向电动机控制器发出指令,电动机不工作。技术优势 1、节能环保 由于发动机运转时,液压泵始终处于工作状态,液压转向系统使整个发动机燃油消耗量增加了35,而EPS以蓄电池为能源,以电机为动力元件,可独立于发动机工作,EPS几乎不直接消耗发动机燃油。EPS不存在液压动力转向系统的燃油泄漏问题,EPS通过电子控制,对环境几乎没有污染,更降低了油耗。 2、安装方便 EPS的主要部件可以配集成在一起,易于布置,与液压动力转向系统相比减少了许多元件,没有液压系统所需要的

22、油泵、油管、压力流量控制阀、储油罐等,元件数目少,装配方便,节约时间。 3、效率高 液压动力转向系统效率一般在60%70%,而EPS的效率较高,可高达90以上。 4、路感好 传统纯液压动力转向系大多采用固定放大倍数,工作驱动力大,但却不能实现汽车在各种车速下驾驶时的轻便性和路感。而EPS系统的滞后特性可以通过EPS控制器的软件加以补偿,使汽车在各种速度下都能得到满意的转向助力。 5、回正性好 EPS系统结构简单,不仅操作简便,还可以通过调整EPS控制器的软件,得到最佳的回正性,从而改善汽车操纵的稳定性和舒适性。主要结构电动助力转向系统由转向传感装置、车速传感器、助力机械装置、提供转向助力电机及

23、微电脑控制单元组成。工作原理微电脑控制单元根据转向传感装置和车速传感器传出的信号,确定转向助力的大小和方向,并驱动电机辅助转向操作。后轮转向 人们常会用精准、轻便来评价一款车的转向系统,而且转向系统直接关乎车辆的行驶安全与操控性能。在固有的思维里,转向或许只是前轮的事情,今天我们就突破思想的束缚,来谈谈能够提升转向性能和安全的利器后轮转向。 车辆的三种转弯行驶特性 在谈及具体问题前,我们先来说说车辆的转弯行驶特性。转向特性一般可以分为不足转向、中性转向和过度转向三种情况。 不足转向表现为车辆在弯中的实际转向角度比前轮的转动角度小,也就是前轮出现了向外侧的滑动,这种转弯也俗称推头。 转向过度表现

24、为车辆在弯中的实际转向角度比前轮的转动角度大,也就是后轮出现了向外侧的滑动。 中性转向表现为车辆在弯中的实际转向角度恰好是前轮的转动角度,这种转向特性往往可以达到最大的转弯速度,但是这也降低了驾驶员对车辆在一定程度上接近物理极限的主观感受。 对于前驱车来说,在出现不足转向时,可以通过降低车速来解决。但是如果出现较严重的转向过度则需要反打方向并配合加油来通过,这也是漂移的技巧,不过这对驾车人的要求很高。所以一般来说,普通民用车在转向特性的调校上会偏向于轻微的不足转向以保证行驶的稳定。 后轮转向对整车转向特性的影响 了解了车辆的转向特性后,我们再来看看后轮转向对车辆的整体转向特性会产生什么样的影响

25、。后轮转向存在与前轮同向和反向两种情况,而且这两种情况也会表现出两种完全不同的转向特性。简单来说就是同向增加不足转向,反向增加过度转向。车辆在低速行驶时,可以通过后轮与前轮的反向转动来适当增加转向过度。高速行驶的车辆遇到紧急变线的情况时,在没有任何电子辅助系统的帮助下,很容易出现转向过度的倾向,通过后轮产生一个很小但很重要的与前轮相同方向的转向则可以弥补转向过度的趋势,这样会让汽车有更好的平衡性。车辆在制动左和右转右时 轮胎与路面接触面的变化 车辆在过弯时,车轮触地面积以及车轮定位的变化会导致转向特性的变化。应该说,后轮转向技术可以弥补由于使用橡胶充气轮胎所导致的车辆转向机构的先天缺陷。这种后

26、轮转向更像是ESP系统的工作原理,即车辆高速运动时,通过制动某个或某几个车轮,以保持车辆行驶姿态的稳定。 车辆重心的转移会最终影响到车辆的转向特性 后轮转向目前主要通过两种方式来实现,一种是通过机械结构来达到,另一种则是通过电机或液力来实现。通过机械结构来实现后轮转向往往是被动的,一般是依靠车辆在转弯时地面的侧向摩擦力来使后轮产生小幅度的转向,这里我们来看看标志雪铁龙的后轮随动转向技术。 后轮随动转向 这套结构其实很简单,它并非在后轮布置了一套完整的转向机构,而仅仅是在后轮与悬挂,悬挂与车身之间布置了一些橡胶软垫,通过橡胶使悬挂和车身实现柔性连接,由于橡胶存在一定弹性,所以在汽车转弯时,后悬挂

27、连接点的橡胶软垫在横向力的作用下能发生一定程度的弹性形变,从而带动车轮做一定角度的变化。这个转向角度取决于橡胶软垫的软硬度。橡胶垫越软,后轮可变转向角度越大,但悬挂刚度降低稳定性差,橡胶软垫越硬,后轮转向角度越小,但悬挂刚度大,稳定性高。因此在设计时需要权衡其优缺点,根据汽车的实际用途的侧重点做调校,一般来说,后轮的转向角度都在3度以下。通过橡胶使悬挂和车身实现柔性连接 从而在转弯时实现后轮随动转向 虽然这是一个被动的转向机构,但是其结构相对简单,技术含量低、成本低。所以它可以应用在一些经济性轿车上,比如富康车型等。 后轮主动式转向 最后我们再来看看采用电机来主动驱动后轮转动的BMW 7系车型

28、。对于大型豪华车来说,不断加长的轴距为车内带来了良好舒适的乘坐空间,但是这也对车辆的操控性带来了一定的负面影响。无论是低速时的转弯半径,还是高速行驶时的稳定性都会打折扣。通过加入后轮转向系统则可以弥补轴距增加后对车辆行驶特性造成的影响,同时让一款豪华车同样具有很好的驾驶乐趣。这套主动式后轮转向系统的原理也并不复杂,就是一套丝杠螺母机构,电机驱动螺母带动丝杠产生轴向移动。这种轴向移动会带动后轮产生小幅度的转向,当车速在60km/h以上时,后轮与前轮同向偏转,提升高速过弯的稳定性。在60km/h以下时则反向偏转,增加车辆的灵活性。全文总结： 对于民用车来说,轻微的不足转向特性可以保证车辆行驶的稳定

29、性,但是车辆高速转弯时往往会产生过度转向,那么通过后轮转向系统,可以弥补这种过度转向带来的行车危险,同时对于中大型车以及豪华车来说,后轮转向可以使车辆在低速时更加灵活,高速过弯时也更加稳定,让驾驶同样充满乐趣。扭力转向什么是扭力转向？ 前驱车之所以会成为当今量产车的主流,就是因为它最大限度的缩小了机械占用空间,而使乘客拥有最为宽敞的乘坐空间,省去的传动轴也能为制造商们节约不少成本。而且,对于普通驾驶而言,前驱车较后驱车拥有更好的操控性,湿滑路面不易出现打滑现象。前驱车的布局最大限度的压缩了机械摆放的空间,将更多的空间留给乘客 但凡事总是有利必有弊,当横置发动机的马力变得越来越大时,问题便逐渐显

30、现了。因为FF车的传动轴需要负责转向及动力传递,而又因为变速箱位置的关系,左右传动轴常有一根长一根短的设计,当忽然有较大的扭矩从变速箱输出轴输出到左右两根传动轴时,就会因为力矩不同而造成车辆行进方向的跑偏,这就是所谓的扭力转向。换句话说,造成转向的主控因素是扭力、而不是驾驶人,因为扭力输出过大,因此造成车辆非驾驶人自主性的转向。为什么会产生扭力转向？ 为什么左右不等长的驱动轴会造成传递扭矩不同的结果呢？究其原因,悬架和万向节是罪魁祸首。首先,FF车的驱动轴的几何位置与轮轴是不重合的,驱动轴要拐两个小小的弯才能连接车轮,拐弯的地方,就由万向节负责连接。万向节虽然可改变动传递方向,但万向节也不是万

31、能的,在改变驱动轴方向的同时被改变方向后的那根传动轴也会产生一定的甩动,所以要安装一个抗甩动的支点起稳固作用,如果没有支点固定,后端传动轴就会像一个搅拌器一样甩动。当万向节前后的驱动轴不成一直线的时候,万向节必須靠支点的反作用力把甩动的力转换成扭转的力,但只要万向节的磨擦消耗控制得宜,万向节的扭力传动效率相当高,尤其在改变传动角度不大的情況,磨擦损耗可能造成的左右扭力差异非常的小。由于连接车轮的半轴需要一定的自由度,所以半轴的几何位置不能与轮轴完全重合 当左右传动轴不等长,左右两端万向节传动角度不同时,影响最大的是抗甩动支点的受力大小,这个力直接正比于传动角度的SIN函数,这个函数在角度接近1

32、80度附近时对角度变化很敏感。同时,由于这个支点是固定在悬架之上,悬架是有一定的自由度,当汽车进行加速的时候,由于重心后移,车头相对会有少量的抬高,这时,前吸震筒被拉长,传动轴短的一边角度变化较大,在扭力作用下前轮延伸幅度就比较大,而很多FF的汽车的前悬架都是采用麦弗逊形式,吸震筒本身就是前轮的支撑轴,如果前轮延伸就会产生外倾角的变化,外倾角稍有变化就可以改变轮地接触点,这样扭力转向的作用就有可能被放大。 如果把传动轴改成两端等长,传动角度两边相同,那么这个作用就可以被有效抑制。又如果车轮前伸时不会改变外倾角,那么扭力转向的作用也不至于被过度放大,问题也不会那么严重。简单来说,就是由于在引擎动

33、力输出猛烈增加时,万向节由于角度不同引起不同的传递效率,而正因为引擎动力输出猛烈增加,车速提高,前悬架被拉长,引起外倾角的细小变化,更放大了这个问题,最终就导致了扭力转向的发生。 现在,问题已经迎刃而解,迈腾半轴的设计目的就是为了防止发生扭力转向时,过大的力矩将半轴折断。而歌诗图的工程师选择将较长的半轴设计成两段,即增加一段中间传动轴,这样便可以让两边半轴的长度相等,削弱扭力转向,这也是现今大多数FF车型采用的设计方式。VOLVO S40前轮半轴采用分段式设计,使左右半轴等长扭力转向如何避免 要解决FF车的扭力转向问题,最好就是能将传动轴做成等长,斯巴鲁的左右对称传动系统就是如此,无论前后,左

34、右的驱动轴等长,或者使用精确的双叉臂和多连杆前悬架,也可以抑制外倾角的变化,最大限度的减轻扭力转向的问题,还可以使用现代的电子控制技术将左右轮的扭力调节得相对一样,也可以大大减低扭力转向的发生。斯巴鲁的AWD左右对称全时四驱系统,使左右的驱动轴等长 其实,在机械结构布局上,前驱车同样可以做到左右半轴等长,只是工厂在设计之初都是经过权衡考虑的,平时的民用车跑车为了完美的操控会斤斤计较,做到极致,故不在此范围内仅仅为了半轴左右等长而修改差速器齿轮箱的布置,后果会影响到发动机位置、形式和发动机舱空间利用的经济性等等,很明显是得不偿失的。总结： 以上看来,前驱车由于自身布局特点,扭力转向问题会对操控性

35、产生一定影响,尤其是在大马力增压车型中,要想在急加速时避免扭力转向,保持良好的操控性,不光要有一副出色的悬挂系统,还要拥有一对足够坚固、设计合理的左右驱动轴互相配合,控制车轮达到最佳的行驶效果。这就解释了为什么之前有改装车主在换装更强劲的发动机后而发生半轴断裂的情况,可见驱动轴在前驱车中同样扮演着非常重要的角色。多连杆多连杆独立悬挂：典型的多连杆独立悬挂结构图多连杆独立悬挂,可分为多连杆前悬挂和多连杆后悬挂系统。其中前悬挂一般为3连杆或4连杆式独立悬挂；后悬挂则一般为4连杆或5连杆式后悬挂系统,其中5连杆式后悬挂应用较为广泛。奔驰S级的多连杆前悬挂国产的奔驰E级前后悬都采用了多连杆悬挂 多连杆

36、悬挂结构想对复杂,材料成本、研发实验成本以及制造成本远高于其它类型的的悬挂、而且其占用空间大,中小型车出于成本和空间考虑极少使用这种悬挂。宝马与奥迪后悬挂也采用多连杆技术但多连杆式悬挂舒适性能是所有悬挂中最好的,操控性能也和双叉臂式悬挂难分伯仲,高档轿车由于空间充裕、且注重舒适性能何操控稳定性,所以大多使用多连杆悬,可以说多连杆悬挂是高档轿车的绝佳搭档。国内前后悬挂均采用多连杆的车型有：北京奔驰E级轿车、华晨宝马的3系及5系轿车、一汽大众奥迪A4及A6L；采用多连杆前悬挂的车型有上海大众的帕萨特领域；采用多连杆后悬挂的有长安福特福克斯、一汽大众速腾、XX本田雅阁、上海通用君越、一汽丰田皇冠及锐

37、志、一汽马自达6、东南汽车三菱戈蓝等。福克斯、马自达6、雅阁与皇冠后悬挂均采用多连杆麦弗逊麦弗逊式独立悬挂 麦弗逊式悬挂是当今世界用的最广泛的轿车前悬挂之一。麦弗逊式悬挂由螺旋弹簧、减震器、三角形下摆臂组成,绝大部分车型还会加上横向稳定杆。主要结构简单的来说就是螺旋弹簧套在减震器上组成,减震器可以避免螺旋弹簧受力时向前、后、左、右偏移的现象,限制弹簧只能作上下方向的振动,并可以用减震器的行程长短及松紧,来设定悬挂的软硬及性能。典型的麦弗逊式前悬挂示意图 麦弗逊式悬挂结构简单所以它轻量、响应速度快。并且在一个下摇臂和支柱的几何结构下能自动调整车轮外倾角,让其能在过弯时自适应路面,让轮胎的接地面积

38、最大化,虽然麦弗逊式悬架并不是技术含量很高的悬架结构,但麦弗逊式悬挂在行车舒适性上的表现还是令人满意,不过由于其构造为直筒式,对左右方向的冲击缺乏阻挡力,抗刹车点头作用较差,悬挂刚度较弱,稳定性差,转弯侧倾明显。典型的麦弗逊式悬挂 由于其占用空间小适合小型车以及大部分中型车使用国内常见的XX本田飞度、东风标致307、一汽丰田卡罗拉、上海通用君越、一汽大众迈腾等前悬挂均采用了麦弗逊式独立悬挂。麦弗逊式独立悬挂用在前悬挂比较常见 需要特别说明的是作为超级跑车的保时捷911也采用了麦弗逊式前悬挂,这足以证明这款悬挂具有广泛的适应性。德系跑车代言人保时捷911也采用麦弗逊式前悬挂 主要优点：结构简单、

39、占用空间小、响应较快、制造成本低。 主要缺点：横向刚度小、稳定性不佳、转弯侧倾较大。 适用车型：中小型轿车、中低端SUV前悬架。双叉臂典型的双叉臂式独立悬挂结构图 双叉臂式悬挂又称双A臂式独立悬挂,双叉臂悬挂拥有上下两个叉臂,横向力由两个叉臂同时吸收,支柱只承载车身重量,因此横向刚度大。双叉臂式悬挂的上下两个A字形叉臂可以精确的定位前轮的各种参数,前轮转弯时,上下两个叉臂能同时吸收轮胎所受的横向力,加上两叉臂的横向刚度较大,所以转弯的侧倾较小。阿尔法罗密欧159的前悬采用了双叉臂式悬挂大众途锐的双叉臂悬挂结构图 双叉臂式悬挂通常采用上下不等长叉臂上短下长,让车轮在上下运动时能自动改变外倾角并且

40、减小轮距变化减小轮胎磨损,并且能自适应路面,轮胎接地面积大,贴地性好。双叉臂式悬挂运动性出色,为法拉利、玛莎拉蒂等超级跑车所运用 相比麦弗逊式悬挂双叉臂多了一个上摇臂,不仅需要占用较大的空间,而且其定位参数较难确定,因此小型轿车的前桥出于空间和成本考虑一般不会采用此种悬挂。但其具有侧倾小,可调参数多、轮胎接地面积大、抓地性能优异,因此绝大部分纯正血统的跑车的前悬挂均选用双叉臂式悬挂,可以说双叉臂式悬挂是为运动而生的悬挂,法拉利、玛莎拉蒂等超级跑车以及F1方程式赛车均采用了双叉臂式前悬挂。 国内采用双叉臂式前悬挂的轿车主要有一汽丰田皇冠和一汽丰田锐志,以及奥迪的豪华SUV。优点：横向刚度大、抗侧

41、倾性能优异、抓地性能好、路感清晰；缺点：制造成本高、悬架定位参数设定复杂。适用车型：运动型轿车、超级跑车以及高档SUV前后悬架。双横臂双横臂式悬挂和双叉臂式悬挂有着许多的共性,只是结构比双叉臂式简单些,也可以称之为简化版的双叉臂式悬挂。同双叉臂式悬挂一样双横臂式悬挂的横向刚度也比较大,一般也采用上下不等长的摇臂设置。而有的双横臂的上下臂不能起到纵向导向作用,还需要另加拉杆导向。这种结构较双叉臂更简单的双横臂悬挂性能介于麦弗逊悬挂和双叉臂悬挂之间,拥有不错的运动性能,一般使用在A级或者B级家用车上,国内采用双横臂式前悬挂的主要有：XX本田雅阁、一汽轿车马自达6,东风本田思域等。这一代的本田思域将

42、传统的双叉臂结构改为双横臂结构,调校上更偏向于舒适拖曳臂 拖曳臂式悬挂我们姑且称之为半独立悬挂,从悬挂的大分类来看,所有的悬挂可以被分成两大类,即：独立悬挂和非独立悬挂。但是在但纵臂扭转梁悬挂上,这两个分类变得有些模糊。从悬挂结构来看属于不折不扣的非独立悬挂,因为左右纵向摇臂被一跟粗大的扭转梁焊接在一起,但是从悬挂性能来看,这种悬挂实现的是具有更高稳定性的全拖式独立悬挂的性能。典型的拖曳臂式后悬挂加装了防倾杆拖曳臂式悬挂大众甲壳虫采用拖曳臂式后悬挂 拖曳臂式悬挂本身具有非独立悬挂的存在的缺点但同时也兼有独立悬挂的优点,拖曳臂式悬挂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

43、不发生弯曲应力,所以摩擦小。拖曳臂式悬挂的舒适性和操控性均有限,当其刹车时除了车头较重会往下沉外,拖曳臂悬挂的后轮也会往下沉平衡车身,无法提供精准的几何控制。 不同厂家对这种悬挂的称谓不同：如：纵臂扭转梁独立悬挂,纵臂扭转梁非独立悬挂,H型纵向摆臂悬挂等等。归根结底他们都是同一种悬挂结构拖曳臂式悬挂,只是调教稍有不同。中小型车大多采用拖曳臂式悬挂 在拖曳臂式悬挂的设计过程中,横梁在纵臂上的安装位置不同其表现出来的性能会非常的大,若横梁安装越靠近纵臂与车身的连接点,车子的舒适性就会越好但转弯时的侧倾也会大些。若横梁的安装在越靠近纵臂接近车轮中心,舒适性能会大打折扣,表现出来的特性则是以通过性和承

44、载性为主。也更接近整体桥的设计。采用拖曳臂式悬挂的还有大家熟知的桑塔纳 国内采用拖曳臂式后悬挂的主要有：东风标致207、XX本田飞度、一汽丰田卡罗拉、上海大众桑塔纳等。飞度、207等小车多采用拖曳臂式后悬挂优点：结构简单实用、占用空间最小、制造成本低 。缺点：承载性能差、抗侧倾能力较弱、减震性能差、舒适性有限适用车型：中小型汽车、低端SUV后悬挂横向稳定杆 横向稳定杆sway bar, anti-roll bar, stabilizer bar,又称防倾杆,是汽车悬架中的一种辅助弹性元件。它的作用是防止车身在转弯时发生过大的横向侧倾。目的是防止汽车横向倾翻和改善平顺性。 横向稳定杆是用弹簧钢制

45、成的扭杆弹簧,形状呈U形,横置在汽车的前端和后端。杆身的中部,用套筒与车架铰接,杆的两端分别固定在左右悬架上。当车身只作垂直运动时,两侧悬架变形相同,横向稳定杆不起作用。当车身侧倾时,两侧悬架跳动不一致,横向稳定杆发生扭转,杆身的弹力成为继续侧倾的阻力,起到横向稳定的作用。 一般的量产车都会装上防倾杆但大多只限于前轮,目的是用来达成操控与舒适的妥协。防倾杆通常是固定在左右悬挂的下臂,车子在过弯时离心力会作用在车的滚动中心造成车身的侧倾,导致弯内轮和弯外轮的悬挂拉伸和压缩,造成防倾杆的杆伸扭转,利用杆身被扭转产生的反弹力来抑制车身侧倾。 防倾杆只有在作用时才会使悬挂变硬,不像硬的弹簧会全面的使悬

46、挂变硬。如果要完全靠弹簧来减少车身的侧倾那可能需要非常硬的弹簧,更要用阻尼系数很高的避震器来抑制弹簧的弹跳,这样一来我们就必须去承受硬的弹簧和避震器所造成舒适型不良的后遗症。但是如果配合适当的防倾杆不但可以减少侧倾,更不必牺牲应有的舒适性和循迹性。因此,防倾杆和弹簧的搭配是达成舒适性和操控性妥协的最可行方法。整体桥整体桥基本结构 整体桥就是有整体的车桥结构连接两个车轮,车桥不能断开,同一车桥上的两个车轮没有相对运动,这样的一套悬挂结构。整体桥悬挂的历史几乎伴随汽车的诞生就开始了,发展到如今,它的结构并没有太大的变化。对于驱动桥来说,主要还是由差速器壳体、桥管、半轴、轴承等部分组成,而对于非驱动

47、桥的整体桥来说,其结构更为简单,且现在多为货车采用。采用半浮式半轴的整体桥结构示意图 从整体桥半轴的结构类型上,又可以分为半浮式和全浮式半轴两种类型。半浮式半轴直接与轮毂连接,除承受驱动力之外,半轴端部还承受来自轮毂的纵向扭力,其负荷有限,但结构简单,重量轻,因而多用于早期的轿车和轻型货车,现在也不多见,只有牧马人等以攀爬见长的车型还在使用。而全浮式半轴通过法兰、轴承与轮毂连接,半轴只传递驱动力,而不承受扭力,由车桥桥管承受纵向扭力,其应用范围更为广泛,现在的大多数采用整体桥悬挂的乘用车都使用全浮式半轴结构。 北京2020系列的全浮式半轴结构示意图全浮式半轴,可以清晰的看见半轴端两侧的法兰盘固

48、定结构和钢板弹簧 除开半轴的差异,整体桥悬挂主要的差别还体现在与悬挂搭配的弹性元件上面,较为常见的有钢板弹簧、螺旋弹簧两种类型,此外还有空气弹簧、扭杆弹簧等较为少见的弹性元件类型。钢板弹簧的承载力强,结构简单,维护起来也很容易,缺点是轮胎运动轨迹受限,公路性能和舒适性一般。而螺旋弹簧能提供更大的轮胎自由行程,同时需要多条连杆进行辅助连接,结构较为复杂,此外维修起来也相对繁琐一些。悍马H3的后悬采用钢板弹簧螺旋弹簧的行程更大,利于极限的越野情况,但需要多条连杆连接车桥和车体 另外,整体桥悬挂并不意味着半轴直接和车轮中心相连,因为出于提升车辆离地间隙的目的,很多越野车采用了门式车桥的结构,半轴轴端会高于车轮中心,半轴通过安装在车桥两端的齿轮组驱动车轮,这种车桥结构更为复杂,多用于强调极限越野环境下使用的车型。奔驰乌尼莫克所用的门式车桥及其结构