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乘用车悬架系统是如何工作的？

2019-09-01 17:13:15·  来源：IND4汽车人  
　
从交通工具诞生之初，对乘坐舒适性的追求始终没有停止脚步，从最初的刚性车轴都后来的钢板弹簧，再到减震器的发明，直到现在的空气弹簧，电控悬架，无不透露出人
从交通工具诞生之初，对乘坐舒适性的追求始终没有停止脚步，从最初的刚性车轴都后来的钢板弹簧，再到减震器的发明，直到现在的空气弹簧，电控悬架，无不透露出人们对舒适性的不懈追求，是人类的欲望刺激了技术的进步，而所有这一切的更迭都没有改变其系统属性---悬架系统（Suspension）。


一、什么是悬架系统
 
当汽车行驶时，如果没有悬架系统，汽车会剧烈快速地上下跳动，这会给人带来不舒服。为了达到乘坐舒适性，工程师发明了悬架。研究发现，当弹跳频率小于1.5Hz时，是舒适的。如果频率超过2Hz，大多数人会觉得难受。
因此，行驶的平顺性是悬架系统问世的一个主要目的。毫无疑问悬架系统解决了很多问题，但是同时也产生了很多问题。当汽车快速转向弯道时，让侧向力的传递不如刚性连接那么迅速，所以操控性也是悬架系统的一个考核指标。
 


悬架（Suspension）是车辆底盘系统中重要的一个系统，如果从连接关系上来看，他一端连接着车身，一端连接着车轮，是一个连接机构。从作用上来讲：
 1. 悬架支撑作用，整车在X\Y\Z三个方向上的支撑都通过悬架来传递；
 2 悬架有导向作用，它控制着车轮跳动、转向时的轨迹；
 3 悬架有缓冲、阻尼作用，它缓冲、吸收路面带给车辆的各种冲击；


一个好的悬架，它必须拥有以下特性：
 
1.对单个车轮提供独立减震，当一个轮子在Bumper上时，震动不会转移到其他车轮上。
2.有合适的车身侧倾。过多的侧倾会导致过大的重量转移，从而影响转向响应，驾乘人员也不舒服。但是过大的限制车身侧倾也会因为过度的离心力，而产生不舒服的感觉，此外，车身侧倾可以提供信息给司机，告诉他转弯的状态和汽车是否达到了极限。彻底消除车身侧倾是不可取的。
3.具有良好的几何关系，轮胎与地面的附着关系，在所有条件保持不变，即加速、制动、转弯、负载和颠簸。
4.具有良好的操控性和舒适性，虽然这是一对矛盾综合体，但是很多智能化的装配会让二者可以兼得。
 


二、悬架系统大的分类及对比
 
自车辆发明诞生，悬架就已存在，经过上百年的净化发展，大浪淘沙。现在应用在乘用车上的悬架结构也不过十几种。如何分类？我们可以按大的结构来分类，可以分为非独立悬架、独立悬架、半独立悬架。
 
非独立悬架
 


 独立悬架


半独立悬架
直到70年代后期，大多数汽车仍然使用这种简单的非独立悬架，特别是在后轴上。基本上，它是固定在左右车轮之间的刚性轴，车体悬挂在车轴/车轮单元上的钢板弹簧或螺旋弹簧上。
 


正如你所看到的，车轮不是独立的。当一个轮子在驼峰上行驶时，震动就会转移到另一个轮子上。
 
作为簧下质量的非独立悬架很重。如果是驱动桥，将会更重重。由于跳动时的动量、动能都非常的大，所以弹簧、减震需要处理大量的冲量和动能，所以对于非独立悬架，乘坐品质非常的不好。
 
非独立悬架的优势：第一：便宜！便宜！便宜！第二：车身的侧倾不会影响轮胎Camber的变化，所以操控性稳定
 
非独立悬架的劣势：第一：舒适性太差 ！太差！太差！第二：两侧轮胎相关性太大。
 
应用：卡车、商用车、工程车；大部分纯越野的SUV （尤其后桥）；一些北美的轿车、甚至是跑车。
 
 
当非独立悬架的技术发展，跟不上人们对乘坐舒适性的追求速度的时候，独立悬架诞生了。
相比较非独立悬架，独立悬架的结构是复杂的。当然作为回报，非独立悬架有先天的优势，那就是舒适性。正如你所看到的，车轮是独立的。当一个轮子在跳动时，另一个车轮是基本不动的。
 


独立悬架最大贡献是将很多原先的簧下质量变成了簧载质量，比如差速器、主减速器、桥壳等等….另外现在独立悬架大量的使用了轻质材料，比如铝合金、镁合金。进一步降低了簧下质量，所以独立悬架车辆的舒适性是非独立悬架车辆没法比肩的。
 
独立悬架的优势。第一：舒适！舒适！舒适！第二：左右两侧车轮相关性小。
独立悬架的劣势。第一：结构复杂、太贵、太贵；第二：车辆操控性方面的控制比较复杂。
 
应用：轻型卡车；绝大多数轿车；SUV 前轴
 


三、悬架系统的主要组成部件
如果将悬架系统的零部件按功能来区分，可以分为三类：
 
1.导向原件
导向杆件决定着轮胎的跳动轨迹，是悬架系统的核心


2.缓冲原件
缓冲元件，决定悬架系统的舒适性。一般有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧来充当。
 


3.阻尼原件
阻尼元件（减震器），吸收来自轮胎跳动的动能，转化成减震器油液的热能散发出去。
 


四、悬架系统的关键性参数
 
悬架系统包含众多关键的参数，比如四轮定位参数、系统偏频、轮胎侧倾中心、车身侧倾中心Bumper Steering …
 


五、悬架开发的一般流程
 
虽然悬架类型繁多，各家开发过程又有差异，但大体上还是遵循一定的套路，始于多体，终于批量。
 
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