浙江/寧振華

一、介紹

1.懸架

對汽車動態(tài)性能的研究基本上分為兩個部分：操控和舒適。

操控：是指那些與路面保持穩(wěn)定性和駕駛樂趣等動態(tài)性能相關(guān)的所有汽車功能。

舒適：主要是指對垂直平面上的汽車動態(tài)性能的研究，即路面不規(guī)則性通過汽車傳遞給人體的壓力。

如果你曾經(jīng)駕駛過卡丁車，應(yīng)該知道卡丁車盡管減輕了重量、速度低并減小了力矩，卻非常容易在彎道中，以及加速或制動過程中失去抓地力，因為它太接近地面。引起這種抓地力喪失的原因是完全沒有懸架，使得所有產(chǎn)生的力均壓在輪胎上，從而極易超過極限條件。

懸架可以定義為：連接車輪和車身的組件，為車輪提供所需的不同自由度水平，允許汽車在所有方向行駛。前懸架：3個自由度，如圖1所示。后懸架：2個自由度，如圖2所示。

圖1 前懸架

懸架可以由不同數(shù)量和形狀的零件構(gòu)成，以多種方式排列，但是在任何情況下主要有三種功能：

圖2 后懸架

（1）連接車輪和底盤，允許最多3個自由度。

（2）將車輪和地面間的沖擊轉(zhuǎn)換為彈性裝置的變形能。

（3）耗散該彈性能。

所有懸架均含有：

（1）承載裝置：它們機(jī)械連接車輪和車身，確保其正確運動。

（2）彈性裝置：它們彈性連接車輪和底盤。

（3）能量耗散裝置：它們將彈性裝置儲存的能量轉(zhuǎn)換為熱量。

懸架類型如表1所示。

2.懸架的特性

懸架必須控制車輪和底盤之間的連接，保持精確的角度和高度：

◆輪胎地面位置

◆主銷

◆后傾角

◆主銷偏距

◆后傾角偏距

◆瞬時回轉(zhuǎn)中心

◆側(cè)傾中心

◆外傾角

◆前束角

表1 懸架類型

3.輪胎地面位置(接觸面)

地面位置是指輪胎和地面之間的接觸區(qū)域的中心。該位置非常重要，因為這是與地面交換力集中的地方。必須具有相對于車輪回轉(zhuǎn)軸的適當(dāng)規(guī)定位置，如圖3所示。

圖3 輪胎地面位置

4.主銷

圖4 主銷

在圖4中，它是在轉(zhuǎn)向過程中車輪的垂直軸和回轉(zhuǎn)軸之間的角度。

5.后傾角

圖5 后傾角

圖6 偏距1

◆車輪再定位（轉(zhuǎn)向回正，轉(zhuǎn)向負(fù)載）

在圖5中，它是垂直軸和轉(zhuǎn)向軸之間的角度。它負(fù)責(zé)兩種轉(zhuǎn)向效果：

◆轉(zhuǎn)向過程中的外傾角變化

6.主銷偏距和后傾角偏距

在圖6中，它是車輪地面位置到轉(zhuǎn)向軸與地面交點之間的距離。在圖7中，它是車輪地面位置到轉(zhuǎn)向軸與地面交點之間的距離。

圖7 偏距2

圖8 瞬時回轉(zhuǎn)中心和側(cè)傾中心

圖9 側(cè)傾軸

7.瞬時回轉(zhuǎn)中心和側(cè)傾中心

（1）瞬時回轉(zhuǎn)中心

它是懸架穩(wěn)固支持車身做剛性轉(zhuǎn)動時的中心，如圖8所示。

（2）側(cè)傾中心

它是底盤的橫截面在輪軸處相對于地面轉(zhuǎn)動的中心。因而可以確定前側(cè)傾中心和后側(cè)傾中心，它們的連線確定為側(cè)傾軸。

8.側(cè)傾軸

汽車在側(cè)傾運動過程中的回轉(zhuǎn)中心。其位置決定了懸架幾何形狀對側(cè)傾剛性的影響程度。如果汽車重心在側(cè)傾軸上，就不會有相對于懸架的任何側(cè)傾；如果重心在該軸下方，就會有與相對于懸架的標(biāo)準(zhǔn)方向相反的側(cè)傾趨勢，如圖9所示。

9.車輪外傾角

在圖10中，它是垂直軸和通過車輪中心線的軸之間的角度。它極大地影響車輪行為，產(chǎn)生橫向推力，增加在漂移產(chǎn)生的推力上。

10.車輪前束角

在圖11中，它是通過車輪中心線的軸和汽車縱向軸之間的角度。前束角對相同車軸上的車輪設(shè)定和施加大小相等、方向相反的漂移。

圖10 車輪外傾角

圖11 車輪前束角

11.外傾角的變化

在懸架的垂直移動過程中，角度和特征尺寸并非常量，而是在運動特性的作用下產(chǎn)生變化。

其作用趨勢是彎道外側(cè)的車輪具有接近橫向抓地極限的最佳外傾角，如圖12所示。

12.前束角的變化

考慮側(cè)傾的影響，外側(cè)車輪壓縮，內(nèi)側(cè)車輪張開；因此懸架幾何形狀將使得外側(cè)車輪分開，而內(nèi)側(cè)車輪收斂。其結(jié)果是“感應(yīng)轉(zhuǎn)向”，旨在減少駕駛員感受到的漂移。由于轉(zhuǎn)向不足行為在本質(zhì)上更加穩(wěn)定，在壓縮階段中的前束角變化（打開）適宜于前懸架，而相反的變化則適宜于后懸架，如圖13所示。

13.輪距的變化

這是由于垂直回彈而產(chǎn)生的車輪地面位置的橫向位移。這些作用力不規(guī)則地壓迫輪胎，而且在不對稱回彈的情況下，會改變汽車的行為，影響其穩(wěn)定性，如圖14所示。

14.F430設(shè)置數(shù)據(jù)

F430設(shè)置數(shù)據(jù)如表2和表3所示。

15.彈性元件

圖12 外傾角的變化

圖13 前束角的變化

圖14 輪距的變化

圖15 彈性元件

表2 設(shè)置數(shù)據(jù)1

表3 設(shè)置數(shù)據(jù)2

彈簧是懸架的首要彈性元件。在汽車懸架系統(tǒng)中最廣泛使用的彈簧是圓柱螺旋彈簧。當(dāng)汽車靜止在地面上時，彈簧處于預(yù)載狀態(tài)；它將平衡汽車重量所需的力，在一側(cè)卸在底盤上，在另一側(cè)卸在懸架上。

要考慮的其他彈性元件有：行程端部橡膠套筒和防傾桿，如圖15所示。

16.橫向穩(wěn)定桿

也稱為防傾桿，它是在相同車軸上的車輪獨立運動情況下工作的彈性裝置。它相對于底盤自由轉(zhuǎn)動，對于每個對稱回彈，不承受變形，但是它在不對稱回彈的作用下扭轉(zhuǎn)，如圖16所示。

圖16 橫向穩(wěn)定桿

（待續(xù)）