汽车悬架系统工作原理

汽车悬架系统工作原理

作者：William Harris

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本文包括：

? 1. 引言 ? 2. 减振器

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3. 专用悬架 4. 了解更多信息

5. 阅读所有引擎盖下类文章

人们在考虑汽车的性能时，通常会关注马力、扭矩和“0到60”加速时间等参数。但是如果驾驶员无法操控汽车，那么活塞发动机产生的所有动力都将毫无用处。有鉴于此，汽车工程师在掌握了四冲程内燃发动机后，立即就把注意力转向了悬架系统。

本田发动机有限公司 供图

本田雅阁2005 Coupe双A形控制臂式悬架

汽车悬架的工作是最大限度地增加轮胎与路面之间的摩擦力，提供能够良好操纵的转向稳定性，以及确保乘客的舒适度。在本文中，我们将探究汽车悬架的工作方式、发展演变过程以及未来设计的发展方向。

如果路面非常平坦，没有坑坑洼洼，就不需要悬架。但道路往往并不平坦。即使是新铺的高速公路，其路面也会有些微凹凸不平而对汽车车轮造成影响。就是这样的路面将力作用在车轮上。根据牛顿运动定律，力都具有大小和方向。路上的颠簸会使车轮垂直于路面上下运动。当然，力的大小取决于车轮颠簸的程度，但无论如何，在通过不平路面时车轮都会产生一个垂直加速度。

如果没有一个居间结构，所有车轮的垂直能量将直接传递给在相同方向上运动的车架。在这种情况下，车轮会完全丧失与路面的接触，然后在向下的重力作用下再次撞回路面。因此，您需要的是这样一个系统：它能够吸收垂直加速车轮的能量，使车轮顺着路面上下颠簸的同时车架和车身不受干扰。

对行驶中汽车的力的研究称为车辆动力学。您需要了解下面一些概念，以便理解为何必须将悬架置于首要地位。大多数汽车工程师从两个方面来考虑行驶中汽车的动力特征：

? 行驶性能——汽车平稳驶过崎岖不平的路面的性能 ? 操纵性能——汽车安全地加速、制动和转弯的性能

这两个特征可通过三个重要原理进一步加以描述：路面隔离性能、抓地性能和转弯性能。下表描述了这些原理以及工程师们如何尝试解决它们各自的问题。

原理 路面隔离性能

在各种类型的方向变化以及直线行驶过程中汽车保持与路面接触抓地性

的程度。例如，制动时汽车的重量将从后轮移至前轮。因为车头扎向路面，所以这种运动类型称的重量会从前轮移至后轮，称为“蹲伏”。 转弯性能

车辆沿弯路行驶的性能。

尽量减少车身的翻滚趋势。当汽车转弯时，离心力会作用于汽车的重心并将其向外推，从而抬高车辆的一侧而降低另一侧，造成翻滚趋势。

转弯时将汽车的重量从较高的一侧转移到较低一侧。

保持轮胎与地面接触，因为轮胎与路面之间的摩擦力会影响车辆转向、制动和加速性能。

尽量减少车身重量的左右和前后转移，因为这会降低轮胎的抓地性能。

车辆吸收路面振动或将其与乘客席隔离的性能。

使车身在驶过不平路面时不受干扰。

吸收并消化路面颠簸产生的能量，从而使车辆不至于产生过度的震动。

定义

目标

解决方案

能 为“俯冲”。相反，加速时汽车

汽车悬架及其各种部件提供了上面所述的全部解决方案。

下面我们来看一个典型悬架的部件，从较大的底盘图片开始依次介绍悬架所固有的各个部件。 底盘

汽车悬架实际上是底盘的一部分，底盘包含了位于车身下方的所有重要系统。

这些系统包括：

? 车架——承载负荷的结构性部件，用于支撑汽车的发动机和车身，而它本身车架由悬架支撑

? 悬架系统——用于支撑重量、吸收和消除振动以及帮助维持轮胎接触的装置 ? 转向系统——使驾驶员能够操控车辆方向的机械

? 轮胎和车轮——利用抓地与路面的摩擦力使车辆能够运动起来的部件 因此，悬架在任何车辆中都是主要系统之一。

有了这样一个总体概念后，下面我们来看所有悬架都具备的三个基础部件：弹簧、减振器和防横摇稳定杆。 弹簧

现在的弹簧系统均以下面四种基本设计之一为基础：

? 螺旋弹簧——最常见的弹簧类型。它其实是一个绕轴盘绕的重型扭杆，通过伸缩来缓冲车轮的运动。

Car Domain 供图 螺旋弹簧

HowStuffWorks Shopper 供图

叶片弹簧

? 叶片弹簧——由若干绑在一起充当一个单元的金属层（称为“叶片”）组成。它最初用在马车上，直到1985年才用在大多数美国汽车上。现在大多数卡车和重型车辆仍在使用它们。

? 扭杆——利用钢棒的扭转特性来提供类似螺旋弹簧的性能。其工作原理是：钢棒的一端锚固在车架上，另一端与一个A形控制臂相连。A形控制臂的作用就像一个垂直于扭杆移动的杠杆。当车轮遇到颠簸路面时，其垂直运动传递至A形控制臂，然后通过杠杆作用传递至扭杆。然后，扭杆沿轴发生扭曲以提供弹力。在二十世纪的五六十年代，欧洲的汽车制造商普遍使用此系统，同样的还有美国的Packard和克莱斯勒公司。