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[汽车技术]读懂悬架构造(上篇):麦弗逊却非低级货

2021-8-2 13:59| 发布者: wdb| 查看: 236| 评论: 0|原作者: [db:作者]|来自: [db:来源]

摘要: 读懂悬架构造(上篇):麦弗逊却非低级货,更多汽车技术知识关注我们。

何为悬架?

  随着华夏经济这20好几年来的迅猛进行,车子已然映入千家万户,车子根基常识也渐渐获得普遍。老一辈的买车者特别关心品牌,再是启动机、变速箱、油耗等;新世代买车者会关心底盘控制、搬动互联、环境保护造型、销售商效劳等更深档次或革新颖的要素。

  悬架作为底盘的一部分,关于平凡客户而言常常只可意会不可言传,好多人只能依托“悬架构造”来判断机动车底盘活动功能的优劣。大错特错!这与“经过轴距判断后座体积”一样是伪科学。

  一来,构造其实不干脆打算控制,只打算了物理功能的上限和下限,后期调校的功劳也相当大;二来,不少客户混淆了悬架的诸多概念,最多见的错误是把弹性元件和导向机构发展对照,例如问空气悬架和多连杆悬架谁更顶级;亦或将弹性元件和减振器发展对照,例如问空悬和MRC电磁悬架谁更牛。这是不会有结论的。

  笔者用图文方式将内容“浓缩”至一万字左右,分上下篇发表,期望可行帮助读者们彻底读透悬架方面的根基常识,更精确地选车买车,以及少闹笑话。

解构悬架的构造

  Suspension,中文译作“悬架”、“吊挂”、“悬吊”、“悬载”等词汇,都指的是统一种用于接连机动车和车轮的总成。

  由于要保持车与轮的动态几何关连,也要发展减振等事业,因而悬架是必不可少的。有些人会讲“卡丁车是无悬架的”,这其实不甚精确,卡丁车不过无弹性元件和减振器,不代表无导向构造,否则车轮怎样挂在底盘上呢?又如何调转方向呢?

  映入专题。咱们将悬架构造分为之下四多数,有些课本会分为三多数(撤消第四“横向”稳固器):

1导向机构/构造部件

  平时提到的麦弗逊、双A臂、五连杆、扭力梁、钢板弹簧(两重身份)等等,都隶属悬架构造的导向机构,或许叫构造部件,负责传导力和力矩,保持几何关连。

  整车间英文最佳的张全蛋,视频中的中英文翻译皆是错的。 张全蛋说的“底大杠”本来非是扭力梁,却是非承载车身中用到的车身大梁。

2弹性元件/支撑媒介/弹簧

  空气弹簧、螺旋弹簧、钢板弹簧、气液联动弹簧等部件分为此一类,隶属弹性元件,也可称为支撑媒介,与本车能否“独立悬架”没有关。

  从上世纪70年代最初,主流车子品牌最初研发主动悬架,首先使用在80年代初的F1赛车之上。此刻咱们能看到空气弹簧和气液联动联动弹簧皆是主动悬架,其余多半皆是铁脑袋不会思考的被动悬架。

3减振器

  用以衰减波动的部件,也便是阻尼桶。下图被螺旋弹簧包着的那根便是减振阻尼桶,构造上分为主动式减振器(会思考的)和被动式减振器(常规的)。

  能量不会凭空消失或许发生。假如无阻尼桶,弹性元件会不停波动下来直至能量被缓慢扩散,这样一来咱们坐的汽车就会上下波动个不断。弹簧负责刚度,是储能装置;减振器负责阻尼,是耗能装置。两者不可混为一谈。

4横向稳固器

  防侧倾的“防倾杆”,只是不晓得分到哪一类相比好。

  从效用上看,防倾杆和弹性元件归纳在一同相比适合;从安装位子上看,防倾杆与导向机构相比亲近。

  关于以上四多数,《悬架》系列将分上下文发展深度解析。

各样导向机构的优缺点剖析

  咱们先来讲说导向机构,这是车子悬架构造中间最要紧的部分,差不多于人体的骨架,同一时间也是咱们平常买车进程中接近得最多的悬架构造部分,非读不可。

  各式导向机构之中的区分相当大,大类可行分为独立和非独立,客户通常以为独立悬架更顶级,这是对的也是错的,明确来讲是“独立悬架下限和上限都更高”。

1独立悬架:麦弗逊

  麦弗逊悬架(McPherson suspension)可谓家喻户晓,由于此刻市售车型中间绝多数的前吊挂都用麦弗逊,特别是微型、小型、紧凑型和一部分中型车。

  麦弗逊悬架的构造十分容易,下图是麦弗逊(左)和双A臂(右)的构造对照图,没对照就没伤害,可视麦弗逊约等于少了一种A臂的双A,横向支撑性确信不如双A好。

  视线上见到的和真正控制感触到的,根本不会差太远,但这就代表麦弗逊很次吗?

  非是,此刻多半乘用车全在用,你还不会感觉自家汽车每一次转弯都要崴脚了呀,保时捷718系列仍是首尾麦弗逊吊挂呢,谁敢说718没活动功能?自然,保时捷的麦弗逊相比顶级,用的是分体式下摆臂,铝合金使劲往上堆, 911的前悬便是麦弗逊你没意见吧。

  由于少了上面的连杆,是以麦弗逊只能运用“螺旋弹簧+减振桶”这种组合来当另一根杆,难题马上来了这“螺旋弹簧+减振桶”非是一根硬邦邦的零部件啊,使劲掰它,它会被掰弯的……

  是以麦弗逊悬架多半采纳的是自身就被掰弯的螺旋弹簧(后文咱们会聊到),在受力状况下就打直了,这时刻才不会让螺旋弹簧跟减振桶一直迟滞,下降两者的运用生命。

  既然麦弗逊有以上缺点,为何多半厂商都抉择它呢?廉价!对,但不全对,素质优秀的麦弗逊构造也十分十分贵,例如保时捷的那两组,车企们坚持用麦弗逊有些时刻是由于麦弗逊占据的体积十分小,特别是在横置车型中间可行腾出好多位置安放横置启动机与变速箱,而纵置启动机采纳多连杆(包括双A臂)前悬架必定水平是由于纵置启动机不要太多的横向体积。

  廉价、省体积,构造也相对容易,零部件少,固紧件少,麦弗逊的优势比劣势要大,抉择它一律是准确的。

  以前的中型活动车标杆宝马3系(对,“以前的”)就很喜爱用麦弗逊,自然人家庭用的是双球铰麦弗逊,把下方的三角臂拆分成两个运动摆臂,自由度更高,调转方向精确度更高,功能、舒适、本钱都可行平衡到,是以咱买的那台ATS-L就干脆用了E90那套双球铰麦弗逊,老好开了咱跟你说……

  麦弗逊另有很多种变体,这边就不一一细拆了。

2独立悬架:多连杆

  首尾独立悬架就必定顶级吗?你没开过东南菱帅V3吧,那台新款汽车才5万块的玩意便是首尾独立,不加顶吧开起来跟软脚蟹似的,又颠又倾,被你们骂上天的断轴速腾(后扭力梁减配款)开起来比V3好太多,只需轴没断。

  多连杆构造有好多种,按数字来分类相比好了解(但不业余人员会骂咱不不业余,幸好它们不看咱的科学普及文),咱们就说三连杆、四连杆、五连杆吧。

  三连杆咱们在麦弗逊那节说通过了,把下方的三角臂拆分成两个运动摆臂的“双球铰麦弗逊”,有些人把它归类在麦弗逊顶级变种,也有人把它定义为多连杆,3系、ATS、汉EV就用的这类。定义这种事随意了,不要紧。

  再放一种gif会显现得更清楚少许,注意最右边那根非是操控臂,却是调转方向拉杆。

  前文提到的双A臂,也叫“双叉臂”,是多连杆的一个,况且有好几种变体,例如双球铰型、三球铰型、四球铰型,球铰越多,灵活性就越强,控制极限越高。

  例如奥迪A8、大众途锐、保时捷卡宴这类纵置启动机的奢华车,前舱有相当大的体积用以布置悬架,就能用高档的四球铰双A臂构造,上下摆臂均由首尾两根操控臂单独与调转方向节相接连的四球铰构造,让力和力矩更为匀称地分布在叉臂上,调校本钱和物料本钱都很高,但舒适性、过弯极限、调转方向细腻度都更高。有钱可行任性。

  可是有些四连杆又不叫四连杆,假如他们是最顶级的四球铰型,况且还加入了一根前束操控杆,是以官方会称它们的悬架为“五连杆悬架”,途锐的官方材料便是这样写的。下图是宝马5系的后五连杆,标红的即是四球铰型双A臂再加一根前束操控杆。

  总而言之,多连杆也有资料太菜、工艺太菜、调校太菜的角色,麦弗逊未必比多连杆弱,自然市售多连杆多半都比麦弗逊强,由于做得没有问题多连杆又繁杂又死贵,还特别难调校,还特别占体积。

3非独立悬架:扭力梁

  扭力梁在经济型乘用车后悬上面用得十分广大,由于构造十分十分十分容易,是以笔者不筹算开展说太多了。

  后扭力梁被以为是减配本来也很寻常,由于多半后扭力梁车型都撤消了副车架,本钱下限可行做到很廉价,上限还不低,由于调校本来很用钱。

  调校得很没有问题扭力梁车型也能很强,例如高尔夫7平民版便是撤消了高尔夫6的多连杆,变成了扭力梁后悬,而大众调校能力的确很牛,过弯极限依旧高。

  难题是,多半车企全没有大众团体、通用团体、PSA团体的底盘调校能力,此中标致和雪铁龙调扭力梁的能力堪称一绝,而小企业用后扭力梁纯粹是为省钱而已,况且也十分省体积,备胎简单布置。

  扭力梁的难题也挺多,第一大的难题是左右悬架会互相关涉,舒适性平常不如多连杆,况且那根变截面梁超等难做设置改良,也就大团体能整好。

  扭力梁也有顶级一丝的方式,例如加入瓦特连杆,咱回想很深的是欧宝Astra,入华以后变成上一代威朗,那套瓦特连杆扭力梁就很可以。

4非独立悬架:全体桥

  全体桥有多个方式,例如刚刚提到的瓦特连杆,另有罗素连杆,而咱们见得最多的是钢板弹簧。

  对,钢板弹簧这玩意不止是弹性元件,仍是导向机构的一个。

  全体桥吊挂的舒适性极差,但构造容易、本钱贼低、过载能力老强了,本节中就不开展了,咱们留在下一段“弹性元件”内部说。

各样弹性元件的优缺点剖析1出鼎力的钢板弹簧

  区别开五十铃mu-X和D-Max皮卡去越野,后面一排乘客的乘坐感触差距十分远,D-Max皮卡后面用了钢板弹簧,重度越野工况下能把人的五脏六腑颠得七荤八素。

  钢板弹簧(Leaf Spring)构造是“出鼎力”车型用的,乘用车内面也唯有科尔保持C7会用它做弹性元件……

  钢板弹簧的构造不繁杂,把几片长度不同、弯曲半径不同、厚度未必相同的钢制簧片码在一同便是一组弹簧了,下图还能见到中心螺栓、弹簧夹、卷耳、套管这点协助构造。自然,钢板弹簧构造也是要装备减振器的,只只是重卡非是每条轴上都有。

  营运车用钢板弹簧做弹性元件,应用了它的高载荷能力,即便长久超载也能扛多很久,生命完毕以后的更换本钱也相比低。

  钢板弹簧是一个很有趣的低本钱高得益的解决方案,它兼顾了弹性元件和构造元件的双重效用,车轮定位参数浮动很小,车胎盘的摩擦损失也小,出少钱办大事。

  只是由于钢制簧片之中会有各式挤压和摩擦动作,是以钢板弹簧也是要润滑调养的。

2最经常使用的螺旋弹簧

  空气弹簧很娇气,有时刻你见到老A8老S级趴在地面子上,未必是改造了,不过空气弹簧塌掉了罢了……

  螺旋弹簧就不同了,现在市面子上购到的绝许多数乘用车都用它做弹性元件,钢制螺旋弹簧的生命根本等同于长生不老,唯有刻意破坏或许车祸撞击,否则是不可能会坏的。

  螺旋弹簧的英文叫helical spring,构造十分容易,学问却一丝都不少,是工程学内部极为要紧的根基零部件。除了车子之外,咱们用的圆珠笔内部有螺旋弹簧,肉菜市场的秤有螺旋弹簧,门锁内部有,自动枪械内部也有。

  咱们通常看到的车用螺旋弹簧是直卷式的,另一个叫渐进式弹簧(下图)的玩意采纳了不同螺距和直径,K值随着紧缩量浮动。这种就不开展说了。

  由于螺旋弹簧有显著的本钱优势,资产分布老练且广大,生命极长且故障率根本为0,因而被爱得最深。

  最终放一张螺旋弹簧制作的gif图,魔性……

3空气弹簧却非BBA才玩得起

  Air Suspension,空气悬架/空悬,翻译过来干脆能意会,便是应用紧缩空气来当弹性元件的机构,因而称之为 “空气弹簧”更为精确。

  从下图很好地解构了空气弹簧的几何构造,它与减振器分离布置在半轴边上,夹在导向构造当中。

  刚刚咱们提到的那一些被动悬架是不行调度阻尼、刚度、路程(高度)的,而空气悬架作为主动悬架十足能胜任后两者的调节效用,剩下的阻尼须要交给减振器。

  一种世纪前,钢板弹簧和螺旋弹簧最初使用的时刻,空气弹簧的概念曾经有了,例如太拖拉(Tatra)在1929年就尝试过给自家卡车装空气弹簧,可惜工艺太低了基本量产不了,这工程学困境与后来的可变紧缩比技艺一样。

  咱们不明白“德国占领捷克斯洛伐克”与“德国奢华品牌战后进行空气悬架”有没联系,但从宝沃到奔驰,从宝马到奥迪,哪家皆是空气弹簧爱好者。

  你没看错,BBBA德系豪门四兄弟是真存留的,只只是宝沃兴旺的年代基本没奥迪甚么事,奥迪兴旺的年代基本没宝沃甚么事。

  下图是一根空气弹簧的剖面图,这是膜式构造的,平时在高档乘用车上能看到,蔚来ES6加五万块能多四根这类空气弹簧,再加电机功率提高。受限于篇幅,每个部件的功用就不细说了。

  下图这种也是空气弹簧,囊式构造,在营运车上用得相比多。

  除了这种气囊之外,空气弹簧机构还包括蓄压器、空气紧缩机、传感器、底盘操控单元、电磁阀等零部件,皆是为上面两款空悬气囊效劳的。

  此刻华夏大都市运转的公交车上,曾经配备了大批的空气弹簧,一丝都不稀奇,随意刷个2块钱坐下空调公交就可以体会到了。日前新离厂的低地板公交车根本皆是配置空气弹簧的。

  空气弹簧的优势在于缓振能力强,波动频次比钢板弹簧/螺旋弹簧要低好多,功能优异的空气弹簧车坐起来像坐船穿越平静海面一样。

  回想最深切的乘车经历是很久从前坐“广州-香港”的直通车,“广州-口岸”段的老式国产大巴很颠,“口岸-尖沙咀”的MAN/Scania进口空气弹簧大巴就很舒适,就连巴西的马可波罗大巴都比俺的老款大金龙好使。

  此刻剧情不同了,国产大巴舒适性大幅度提高,只是空气弹簧在国产重卡中的渗透速度仍是有点堪忧啊。

  私人以为,除了营运车空气弹簧本钱高昂之外,没有办法普遍的最要紧原因是空气弹簧没有办法超载过多……(嘘)

  欧洲空气弹簧重卡喜爱做那么一个功效设计,在空载或许轻载时,提高一两根轴“省车胎”。

  华夏重卡还不跟你玩虚的,笔者就在青藏线上面见到俺老百姓的智慧,空载车从拉萨回格尔木都用 “叠叠乐”。

  带空气弹簧的营运车还可行设计单边空气弹簧下降的功效,方便乘客上车下车,日本好多公交车皆是这样设计。

  在军用范畴也可行做出各式妖娆的体位来。

  在乘用车范畴,奔驰曾经将魔毯体系玩出花儿来了,开发了一套“车震形式”……

  脱困能力一流,越野缓振能力超强。

  另外,另有混合悬架的方式,例如宝马530Le就仅仅在后轴上用了两支空气悬架,笔者在浙赛跑过该车,活动功能十足没有感(狗头)。

4其它分支

  另有一个神奇的弹性元件叫气液联动悬架/弹簧(Hydropneumatic Suspension),气体作为弹性介质,油液负责调度路程。

  作为军事配备大国,法国研发气液联动弹簧也是一流的,在雪铁龙的汽车上也有使用,只只是一直没作为焦点技艺导入华夏,错通过了市场推广的最好时机。笔者曾开过一辆法国原产的气液联动C5,缓振能力那叫一种牛,还能随便起落车身,跟空气弹簧一样好玩。

  气液联动弹簧在装甲机动车中使用相比广大。例如瑞典在上世纪50年代研发的Stridsvagn 103(S型)坦克,为了削减坦克高度加强生存能力采纳了没有炮塔设置,机动车仰俯只能依托气液联动弹簧(悬架)发展,况且也不能行驶中射击。

  此刻瑞典陆军都改用豹2了,S型切实太二太落伍。

  法军、英军、日本自卫队都有不少气液联动机动车,咱军近几年由于气液联动弹簧技艺突破于是也多了不少。只只是,军用气液联动弹簧的空间相当大,况且故障率相比高,若有战损则修理极为难题,是一把双刃剑。

  还有一个弹性元件叫扭杆弹簧(Torsion-Bar Spring),比钢板弹簧更轻更小,且不要润滑,但构造相对脆弱。自然,假如使用在军事范畴,你可行把它造得没有比结实耐操,五常装甲部队配备了特别多有扭杆弹簧构造的装甲车。

  比扭杆弹簧更容易的是橡胶弹簧,就下图这类橡胶疙瘩,笔者都懒得解释构造了。

下集预告

  《悬架》下集,笔者准备把“减振器”和“横向稳固器”这两个器说明白,最终再加少许私人对未来底盘悬架设置走势的不老练想法,达成这篇曾经尽量做得很精简的万字技艺文章。

(图/文/摄:全球车子网 黄恒乐)

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