悬架的种类和优缺点

悬架的概念和分类悬架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。典型的汽车悬架结构由弹性元件、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。绝大多数悬架多具有螺旋弹簧和减振器结构，但不同类型的悬架的导向机构差异却很大，这也是悬架性能差异的核心构件。根据结构不同可分为非独立悬架和独立悬架两种。独立悬架独立悬架系统是每一侧的车轮都是单独地通过弹性悬架系统悬架在车架或车身下面的。优点：1.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；2.可用刚度小的较软弹簧，改善汽车的舒适性；3.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；4.左右车轮单独跳动，互不相干，能减小车身的倾斜和震动。缺点：1.独立悬架系统存在着结构复杂维修不便的缺点2.成本高3.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架系统，按其结构形式的不同，独立悬架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架系统等。1,、单横臂式横臂式悬架指车轮在汽车横向平面内摆动的独立悬挂系统，一般和断开式车桥配合使用。按横臂数量又可分为单横臂式悬架和双横臂式悬架。单横臂式具有结构简单，侧倾中心高，有较强的抗侧倾能力的优点，缺点是轮距变化大，轮胎磨损加剧。2、双横臂式按上下横臂是否等长又可分为等长双横臂式和不等长双横臂式。等长双横臂式悬架在车轮上下跳动时，能保持主销倾角不变，但轮距变化大，造成轮胎磨损严重。不等长双横臂的横向刚度大，只要适当选择、优化上下横臂的长度，并通过合理的布置、就可以使轮距及前轮定位参数变化均在可接受的限定范围内，保证汽车具有良好的行驶稳定性。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。3、双叉臂式用A字或者V字形结构替代双横臂式的单臂。优点：横向刚度大有较好的方向稳定性、抗侧倾性能优异、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。缺点是响应速度较其他形式悬架要缓慢，横向安装空间大。4、单纵臂式纵臂式悬架是指车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架，根据纵臂的数量，纵臂式悬架可分为单纵臂式和双纵臂式两种。单纵臂式悬架当车轮跳动时，纵臂以套管的轴线为中心摆动，使扭杆弹簧产生扭转变形，以缓和不平路面产生的冲击，因为车轮上下运动时，主销后倾角会产生很大变化。5、双纵臂式双纵臂式悬架是有两个纵臂，而且其两个纵臂长度一般做成相等，形成平行四连杆机构。这样可使车轮上下运动时，主销后倾角不变，因而这种型式的悬架可以用作转向悬架。6、多连杆悬架连杆式悬架是由多根杆件组合起来控制车轮的位置变化的悬架。适当地选择摆臂轴线与汽车纵轴线所成的夹角，可不同程度地获得横臂式与纵臂式悬架的优点，能满足不同的使用性能要求，舒适性能和操控性能较好。主要优点是：车轮跳动时轮距和前束的变化很小，不管汽车是在驱动、制动状态都可以按司机的意图进行平稳地转向。多连杆式悬架舒适性能是所有悬架中最好的，操控性能也和双叉臂式悬架难分伯仲，高档轿车由于空间充裕、且注重舒适性能和操控稳定性，所以大多使用多连杆悬，可以说多连杆悬架是高档轿车的绝佳搭档。缺点是结构相对复杂，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。多连杆独立悬架，可分为多连杆前悬架和多连杆后悬架系统。其中前悬架一般为3连杆或4连杆式独立悬架；后悬架则一般为4连杆或5连杆式后悬架系统，其中5连杆式后悬架应用较为广泛。7、烛式悬架烛式悬架的主销通过上、下支承板固定在车架上，转向节小巧。弹簧装在主销上，车轮沿着刚性地固定在车架上的主销轴线上下移动，车轮上传的力由主销承受并传递至车架，不用装导向机构。烛式悬架的优点是：当悬架变形时，主销的定位角不会发生变化，仅是轮距、轴距稍有变化，因此特别有利于汽车的转向操纵稳定和行驶稳定。但烛式悬架有一个大缺点：就是汽车行驶时的侧向力会全部由套在主销套筒的主销承受，致使套筒与主销间的摩擦阻力加大，磨损也较严重。8、麦弗逊悬架麦弗逊式悬架由螺旋弹簧、减震器、A字形下摆臂组成，绝大部分车型还会加上横向稳定杆。麦弗逊式独立悬架的物理结构为支柱式减震器兼作主销，承受来自于车身抖动和地面冲击的上下预应力，转向节（也可说车轮，因为转向节作用于车轮）则沿着主销转动；此外，其主销可摆动，特点是主销位置和前轮定位角随车轮的上下跳动而变化，且前轮定位变化小，拥有良好的行驶稳定性。弗逊悬架的构造其实非常简单，而这种简单带来的最大好处就是其质量很轻，并且体积很小，对于很多前置发动机前轮驱动的车辆来说，车头部分的大部分空间都要用来布置横置的发动机以及变速箱，留给悬架的空间并不大，因此麦弗逊悬架体积小质量轻的优势就会表现的非常明显。而结构简单也是麦弗逊悬架最大的软肋。与双叉臂以及多连杆悬架相比，由于减震器和螺旋弹簧都是对车辆上下的晃动起到支撑和缓冲，因此对于侧向的力量没有提供足够的支撑力度。这样就使得车辆在转向的时候车身有比较明显的侧倾，并且在刹车的时候有比较明显的点头现象。很多采用麦弗逊悬架的小型车为了控制成本，也只能将这样的缺陷保留。虽然通过增加防倾杆能减小车辆侧倾，但是却不能根治这种情况。非独立悬架非独立悬架系统的结构特点是两侧车轮由一根整体式车架相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架系统悬架在车架或车身的下面。非独立悬架系统具有结构简单、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。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。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.因构造简单使设计的自由度小，操控的安定性较差。1、钢板弹簧悬架钢板弹簧悬架承载能力大，并且可兼做导向机构，因此结构极为简单，一般和整体桥配合使用。2、扭杆弹簧悬架扭杆弹簧(通常简称为扭杆)是用其自身扭转弹性抵抗扭曲力的弹簧钢杆。扭杆的一端固定在车架或车身其他构件上，另一端连在受到扭力载荷的部件上。扭杆弹簧也用于制造稳定杆。优点是：与其他弹簧相比，真单位重量的能量吸收率较高，所以可减轻悬架的重量，还能简化悬架系统的配置，；缺点是不能控制振荡，所以要配合减震器使用。3、空气弹簧悬架其优点是固有振动频率低，可保持车高一定；高频绝缘性较好；由于气体的可压缩性，容易获得非线性弹簧特性；缺点是结构复杂，成本较高。拖曳臂（半独立悬架）拖曳臂式悬架我们姑且称之为半独立悬架，从悬架的大分类来看，所有的悬架可以被分成两大类，即：独立悬架和非独立悬架。但是在但纵臂扭转梁悬架上，这两个分类变得有些模糊。从悬架结构来看属于不折不扣的非独立悬架，因为左右纵向摇臂被一跟粗大的扭转梁焊接在一起，但是从悬架性能来看，这种悬架实现的是具有更高稳定性的全拖式独立悬架的性能。『典型的拖曳臂式后悬架』『加装了防倾杆拖曳臂式悬架』『大众甲壳虫采用拖曳臂式后悬架』拖曳臂式悬架本身具有非独立悬架的存在的缺点但同时也兼有独立悬架的优点，拖曳臂式悬架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。拖曳臂式悬架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，拖曳臂悬架的后轮也会往下沉平衡车身，无法提供精准的几何控制。不同厂家对这种悬架的称谓不同：如：纵臂扭转梁独立悬架，纵臂扭转梁非独立悬架，H型纵向摆臂悬架等等。归根结底他们都是同一种悬架结构——拖曳臂式悬架，只是调教稍有不同。主动悬架和半主动悬架悬架系统的刚度和阻尼特性能根据汽车的行驶条件（车辆的运动状态和路面状况等）进行动态自适应调节，使悬架系统始终处于最佳减振状态，称为主动悬架。分类主动悬架系统按其是否包含动力源可分为全主动悬架（有源主动悬架）和半主动悬架（无源主动悬架）系统两大类。全主动悬架全主动悬架就是根据汽车的运动和路面状况，适时地调节悬架的刚度和阻尼，使其处于最佳减振状态。半主动悬架半主动悬架不考虑改变悬架的刚度，而只考虑改变悬架的阻尼，因此它是由无动力源且只有可控的阻尼元件组成。由于半主动悬架结构简单，工作时几乎不消耗车辆动力，而且还能获得与全主动悬架相近的性能，故有较好的应用前景。半主动悬架按阻尼级又可分成有级式和无级式两种。有级式半主动悬架它是将悬架系统中的阻尼分成两级、三级或更多级，可由驾驶员选择或根据传感器信号自动进行选择所需要的阻尼级。无级式半主动悬架它是根据汽车行驶的路面条件和行驶状态，对悬架系统的阻尼在几毫秒内由最小变到最大进行无级调节。被动可变阻尼悬架系统它可以根据路况来调整悬挂的软硬，以达到最佳的舒适型及操控性：在正常行驶并且减震器脉冲较低时，阻尼力自动降低，从而显著提高乘坐的稳定性，而且不影响操控安全性。当减震器脉冲更大时，例如在高速转弯或躲避障碍时，系统设置为最大阻尼力，从而有效地保持车辆的稳定性。敏捷操控系统是一项纯粹的液压机械技术，不需要复杂的传感器或电子系统。这项技术主要基于减震器连杆中的一个旁通管，以及在单独油腔中运动的一个控制活塞。在减震器脉冲较低时，控制活塞迫使减震器油通过旁通管，在减震阀产生非常小的阻尼力，“更柔和的”减震器特性造就了奔驰的乘坐稳定性。如果减震器受到更高的脉冲时，控制活塞移向其端部，这时减震器油不再流过旁通管。此时系统能够提供最大的减震效果。