什么是悬挂系统?
虽然很无聊,但我先给大家介绍一下百度百科里面的悬挂系统。
悬挂系统是汽车的车架和车桥或车轮之间所有力连接装置的总称,通过传递车轮和车架之间作用的力和力矩,缓冲从不平的道路传递到车架或车身的冲击力,从而衰减产生的振动,从而使汽车平稳行驶。悬挂系统必须具备支持车身和改善乘坐感觉的功能,根据悬挂设置,驾驶员的驾驶感觉会有所不同。表面上看起来简单的悬挂系统结合了各种作用力,决定了汽车的稳定性、舒适性和安全性,是现代汽车的重要部件之一。
你也懒得看,说实话,轮胎是车的“鞋”,轮毂和车桥是车的“脚”,悬挂系统是车辆的“膝关节”。起到将车身连接到车轮、载荷、缓冲区和减震的作用。
悬挂系统分类
悬挂系统分为独立悬挂和独立悬挂两种。
非独立悬挂的车轮安装在整个车轴(车桥)的两端,如果一个车轮跳动,另一个车轮也会相应地跳动,导致整个车身振动或倾斜。典型的悬挂系统是整个桥不是独立悬挂的。
独立悬挂的车轴分为两部分,每个车轮独立悬挂在架子下。如果一个车轮跳动,另一个车轮不受影响,两边的车轮可以独立移动,从而提高汽车的稳定性和舒适度。典型的悬挂系统包括MACPERSON独立悬挂、双指岩独立悬挂、双横臂独立悬挂、多连杆独立悬挂等。
有的半独立悬挂系统称为扭力梁半独立悬挂,有的则称为“拖臂悬挂”。汽车后悬挂装置类型的一种,用粗上下摆动式牵引臂实现车轮与车身或车架的硬连接,然后用液压减震器和螺旋弹簧进行软连接,起到支撑吸力和车身的作用,圆柱形或方形横梁连接左右车轮。
以下将挑选几种典型的悬挂系统进行介绍。
全桥悬挂:全桥(硬轴)悬挂的结构很简单。通过一个硬轴连接左右两圈,然后将硬轴连接到车身。
这种悬挂结构简单,能承受很大的扭转,如果使用螺旋弹簧的整条腿有更大的行程,在复杂的越野道路上行驶时能更好地抓住四轮,因此大多数延续越野血统的车型仍然采用后整条腿或前后整条腿结构。奔驰G系列、路虎卫士;长城H5、陆丰X8的后县也利用整个桥梁悬挂。
硬轴螺旋弹簧设计,目前主要有三种形式,一种是木马
人为代表的5连杆整体桥式悬挂设计,除了一个横向的止推杆外,硬轴两边各需要两根连杆,因此构成了5连杆。一种是较为少见的以铃木吉姆尼为代表的3连杆整体桥式悬挂,还有以普拉多为代表的4连杆整体桥式悬挂。
不过这里说的连杆跟后面说的多连杆独立悬挂有所不同,这些连杆主要是提高车轮在侧倾、颠簸路段时,车轴与车身之间的强度与稳定性,并非调整车轮的倾角等参数。
麦弗逊悬挂:现在主流的城市SUV的前悬多数采用麦弗逊式悬挂,这种悬挂也是最为常见的一种悬挂,结构简单,主要由A型(或L型)叉臂与减振机构构成。
从图上结构可以看到,下部的叉臂一端与车轮相连,另一端与副车架相连,主要承受车轮下端的横向力和纵向力。减振机构的上部与车身相连,下部与叉臂相连,主要的任务是减震与支撑车身,同时还要承受车轮上端的横向力。
麦弗逊悬挂的设计特点是结构简单,机件少,占用空间小,可以腾出更多的空间来布置动力及电器系统。这种悬挂重量轻,响应速度与回弹速度也快,所以它的减振能力较强,具有良好的舒适性。单纯从结构来看,由于这种悬挂结构过于简单,悬挂的刚度也是有限的,毕竟只有下摆臂与减振器来承受车轮与车身的力,稳定性较差,表现在转弯时的侧倾以及制动点头等,通常采用加装防倾杆来减少侧倾。
双叉臂悬挂:从结构上可以理解为在麦弗逊式悬挂基础上多加一支上叉臂,这样车轮的横向力和纵向力都是由叉臂承受,而减震机构只担当支撑车体和减振的任务。
可以看到双叉臂悬挂的上下两根A字臂拥有类似三角形的稳定结构,不仅拥有足够的抗扭强度,而且上下两根A臂对横向力都具有很好的导向作用,因而双叉臂式悬挂的强度和耐冲击力比麦弗逊式悬挂要强很多,采用这种悬挂的车辆在转弯时能很好的抑制侧倾以及制动点头的能力。
由于双叉臂的两根三角形结构的摆臂还拥有出色的抗扭强度和横向刚性,因此在硬派SUV或上也经常会使用双叉臂悬挂作为前悬挂。像荣威W5、吉普大切诺基、丰田普拉多等等。不过相对于麦弗逊悬挂,这种悬挂结构更为复杂,占用空间大,成本较高。
双横臂悬挂: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。双横臂悬挂: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。
多连杆悬挂:就是通过各种连杆配置把车轮与车身相连的一套悬挂机构,其连杆数比普通的悬挂要多一些,一般把连杆数为三或以上的悬挂称为多连杆悬挂。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。
悬挂系统的组成
了解了悬挂系统的分类,我们再来看看悬挂系统的组成,这就与越野车的改装息息相关了,因为我们改装悬挂系统其实就是更换悬挂系统的不同部件来使越野车达到更强悍的性能。
不同的悬挂类型所采用的部件也不同,但多数都拥有弹簧、减震器、连杆结构
1、弹簧:分为钢板弹簧、螺旋弹簧和扭杆弹簧。
钢板弹簧:是目前硬派越野车中最硬的那几款越野车的标配!是强度最大,也是最可靠的弹簧!绝对的机械美学!没有之一!由若干片等宽但不等长(厚度可以相等,也可以不相等)的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁。
优点非常突出!结构简单,工作可靠,成本低廉,维修方便。它既是悬架的弹性元件,又是悬架的导向装置。它的一端与车架铰接,可以传递各种力和力矩,并决定车轮的跳动轨迹。同时,它本身也有一定的摩擦减震作用。一举三得,所以广泛用于非独立悬架上。
缺点更加突出!只能用于非独立悬架,重量较重,刚度大,舒适性差,纵向尺寸较长,不利于缩短汽车的前悬和后悬,与车架连接处的钢板弹簧销容易磨损等。
所以钢板弹簧只能用于少数大尺寸长轴距的硬派越野车上,比如……奔驰大G
螺旋弹簧:目前好多整体硬桥的车型也在用螺旋弹簧了……当然好处很多了,比如可以通过改变弹簧各处的粗细、疏密从而使得弹簧在不同压缩行程下的弹性值不同。可以做到弹簧在压缩的初段弹性值较低,行驶时可以过滤大部分震动,但是在压缩末段,弹性值变高,使得车架得到足够的支持而不至于托底。请一定记住这个特性!在我们改装的时候非常有用!
下图是一个标准五连杆螺旋弹簧非独立悬架(其实我说的就是H5的后悬挂系统
优点:结构简单,占用空间小,质量轻,行程长,可定制性强,能量吸收率较高,不需润滑。
缺点:载重量较小,成本比钢板弹簧高,只能承受垂直载荷,本身无减震作用,因此必须有导向机构和减震器的配合。
扭杆弹簧:实在找不到中文的了,找了张老外的图,Torsion bar就是扭杆弹簧。扭杆弹簧一端与车架连接固定,另一端通过摆臂与车轮相连。车轮的弹跳通过摆臂传递给扭杆弹簧,你可以想象“拧毛巾”,扭杆弹簧就是毛巾,轴线转动一定角度,使扭杆发生扭转变形(弹性变形)。同时扭杆扭转变形所储存的弹性变形能,会在车轮脱离障碍物时释放,使传力机构和车轮迅速回位。
优点:能量吸收率比以上各种弹簧都高,占用空间小,载重能力高。
缺点:成本非常高。所以基本很少车子会用到它。只有少数对使用环境要求苛刻,或者特种车辆无成本概念时才会使用。比如硬派越野车,坦克。
所以改装时候更换扭杆弹簧是提高车辆越野性能的有效手段!注意由于制造扭杆弹簧时,会预先使扭杆产生一个永久的扭转变形,使其具有一定的预应力。所以,左右扭杆弹簧不能互换!
2、减震器
减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击。在经过不平路面时,虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动,但弹簧自身还会有往复运动,而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。减震器太软,车身就会上下跳跃,减震器太硬就会带来太大的阻力,妨碍弹簧正常工作。
减震器从材料角度划分可以分为液压式减震器和充气式减震器(就是传说中的“氮减)
按其结构划分,则分为单筒和双筒两种。可以进一步分为: 1.单筒气压减震器;2.双筒油压减震器;3.双筒油气减震器。
在改装时应该注意:
(1)、检查减震器长度是否提供2-3英寸升高要求,部分产品只提供2英寸升高,勉强使用到3英寸升高后很容易在越野中拉到极限造成破坏。
(2)、减振器中心伸缩杆直径是否能达到16毫米以上,这是强度的一个基本指标。
(3)、减振器上下连接套是否为高强度聚胺脂套,这也是能否保证长时间高强度使用的一个重要依据,因为普通橡胶很难在高强度下长时间使用。
在关于悬挂系统的改装过程中,硬的减震器要与硬的弹簧相搭配,而弹簧的硬度又与车重息息相关,因此较重的车一般采用较硬的减震器。在改装时需要不断地尝试,以设计出最佳的减震器与弹簧组合方案。对于新手改装时建议选择比较成熟的搭配。
3、连接杆
连接杆只是一个笼统的称谓,悬挂类型不同连接杆也不同,叫法也不同,如果改装仅换了更强的弹簧和减震而没有做升高,要注意观察更粗的减震在工作时是否会摩擦到连接杆。这里有一个小技巧:在更换避震或者弹簧前先不要洗车,更换后跑一圈回来看看连接杆上的泥尘有没有地方被擦掉,这是发现减震与连接杆是否摩擦的有效办法。
如果做了升高的话原先的连接杆是一定要调整的的,因为升高会带来车轮倾角和主销角度的变化,有的甚至会造成发动机“窝力”。目前成熟的改装套件一般都配有升高相对应的连接杆,买成熟的套件是比较稳妥的办法。
改装悬挂系统除了调整弹簧、减震器、连接杆外还要考虑刹车线够不够长,止推杆、斜拉杆够不够长,限位胶墩高度够不够、平衡杆需不需要更换等等。总之,悬挂系统是一套相互协作得复杂系统,需要各部件严密配合才能发挥最佳的性能,最后任然奉劝一句,如果不是对车辆悬挂系统特别精熟的兄弟还是买成熟的改装套件进行改装。
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