基于某兩款車型的懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及操作穩(wěn)定性分析

馬健

摘 要：汽車懸架是車架與車橋或車輪之間的一切連接裝置的總稱。其作用是在車架與車輪之間傳遞力和力矩，同時(shí)對路面不平產(chǎn)生的沖擊起到緩沖作用，并對由此產(chǎn)生的震動(dòng)起到衰減作用。麥弗遜式獨(dú)立懸架和多連桿式獨(dú)立懸架是現(xiàn)在轎車上比較常見的懸掛機(jī)構(gòu)，文章選取奧迪Q3和寶馬X3兩款車型對兩種懸架系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)分析。

關(guān)鍵詞：麥弗遜；多連桿；懸架；動(dòng)力學(xué)

中圖分類號：U463.33 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）17-0087-02

麥弗遜式懸架通過橫擺臂利用鉸鏈將車架與轉(zhuǎn)向節(jié)以及車輪連接在一起，減震器的下端與轉(zhuǎn)向節(jié)相連接，減震器的上端通過帶軸承的橡膠—金屬支撐于車身作鉸式連接。當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)，橫擺臂繞車身連接鉸鏈上下跳動(dòng)，通過轉(zhuǎn)向節(jié)式減震器上下跳動(dòng)，緩解沖擊的作用。多連桿式懸架是通過多根桿件的組合來一起控制車輪位置變化的懸架，由于多個(gè)連桿的共同作用，可以對車輪進(jìn)行多個(gè)作用力的控制，使得它能更好地減少外傾角的變化，以及在車輪跳動(dòng)過程中抑制車輪前束和輪距的變化等優(yōu)良性能，使汽車行駛過程中具有更加優(yōu)良的操縱性能。

1 兩款車型懸架種類及特點(diǎn)

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，懸架的結(jié)構(gòu)形式有很多，分類方法也有很多，目前較為廣泛的分類方法可以把懸架分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架。非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)的車輪由一根整體式車橋相連，車輪連同車橋一起通過彈性懸架懸掛在車架（或車身）的下面，這種懸架結(jié)構(gòu)簡單，傳力可靠，但兩輪受沖擊震動(dòng)時(shí)互相影響。而且由于非對立懸架質(zhì)量較重，懸架的緩沖性能較差，行駛時(shí)汽車振動(dòng)沖擊較大，目前絕大多數(shù)應(yīng)用在貨車上，在轎車上應(yīng)用較少。獨(dú)立懸架則是每個(gè)車輪單獨(dú)通過一套懸掛安裝在車身或者車橋上，車橋采用斷開式，中間一段固定在車架或者車身上，這種懸架兩邊車輪受沖擊時(shí)互不影響，由于懸架質(zhì)量較輕，緩沖與減震能力較強(qiáng)，乘坐舒適，各項(xiàng)指標(biāo)都優(yōu)于非獨(dú)立式懸架，但結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，而且還會(huì)使驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向系變得復(fù)雜起來，目前較多應(yīng)用在小轎車上。

①奧迪Q3車型前懸掛采用麥弗遜式懸架系統(tǒng)如圖1所示，該種布置方式增大了兩前輪內(nèi)側(cè)的空間，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)和其他一些部件的安裝，增加了車內(nèi)可用空間。該懸架下控制臂為鋁制一體型結(jié)構(gòu)，大大減輕了控制臂的重量，其一側(cè)通過單一鉸鏈與鋼制轉(zhuǎn)向節(jié)連接，另一側(cè)通過一個(gè)鉸鏈和鋁制軸承座與車架連接在一起。當(dāng)轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向節(jié)繞一個(gè)鉸接點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，下控制臂不會(huì)出現(xiàn)任何運(yùn)動(dòng)，當(dāng)車輪上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，下控制臂才會(huì)隨轉(zhuǎn)向節(jié)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)與轉(zhuǎn)向節(jié)相連的減震元件和彈性元件工作，減緩車輪跳動(dòng)帶來的沖擊。

②奧迪Q3車型后懸掛采用四連桿式懸架系統(tǒng)如圖2所示，該懸架系統(tǒng)由防傾桿、縱向支撐臂、下前控制臂、下后控制臂組成，當(dāng)車輪發(fā)生跳動(dòng)時(shí)，縱向支撐臂提供縱向作用力，控制臂提供橫向作用力，防傾桿件起到橫向緩沖作用，避震器一端與車架相連，另外一端與下后控制臂相連接，通過多個(gè)力的作用使得車輪駛過坑洼路面時(shí)，首先上下控制臂開始在可控范圍擺動(dòng)，以及時(shí)準(zhǔn)確地給予車輪足夠的彈跳行程，如果路面繼續(xù)不平，同時(shí)車輛的速度加塊，此時(shí)縱向支撐臂的作用就是把車輪始終固定在一個(gè)行程范圍值內(nèi)，同時(shí)減震器也會(huì)伴隨上下控制臂的擺動(dòng)吸收震動(dòng)，縱向支撐臂同時(shí)上下擺動(dòng)配合上下控制臂使車輪保持自由彈跳，令車身始終處于相對平穩(wěn)的狀態(tài)。

③寶馬X3車型前懸掛為麥弗遜式懸掛如圖3所示，該種布置方式與普通麥弗遜的下擺臂部分結(jié)構(gòu)有所不同，官方稱為雙球節(jié)彈簧減震支柱前橋。奧迪Q3下擺臂為一體式結(jié)構(gòu)，寶馬X3下擺臂被拆分為兩個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，下前控制臂，下后控制臂。兩個(gè)控制臂各通過兩個(gè)鉸鏈連接裝置將車身和車輪連接起來，分別對車輪進(jìn)行橫向及縱向的定位。將每根控制臂與車身和轉(zhuǎn)向節(jié)的鉸接點(diǎn)進(jìn)行連接，兩根控制臂的延長線將產(chǎn)生一個(gè)交匯點(diǎn)，此交匯點(diǎn)就是主銷內(nèi)傾角的回轉(zhuǎn)點(diǎn)。當(dāng)車輪發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過轉(zhuǎn)向拉桿的作用使得轉(zhuǎn)向節(jié)圍繞著其與兩根控制臂的鉸接點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以右轉(zhuǎn)情況下的右側(cè)懸架為例，作用在前懸架下方的共有3個(gè)控制點(diǎn)，轉(zhuǎn)向拉桿提供主要轉(zhuǎn)向力，控制臂和拉桿分別提供不同方向的輔助力量，在其共同作用下，該結(jié)構(gòu)使得車輛的操縱更為靈敏。

④寶馬X3車型后懸掛為五連桿式懸架系統(tǒng)如圖4所示，該懸架系統(tǒng)由防傾桿、上控制臂、下控制臂、下前控制臂、下后控制臂和減震機(jī)構(gòu)組成。由圖可以看出寶馬X3與奧迪Q3的布置方式有明顯的不同，寶馬X3的后懸掛沒有采用縱向支撐臂，而是采用四個(gè)控制臂分別用兩個(gè)鉸鏈機(jī)構(gòu)將車架與車輪相連接，從車輪軸向看，四個(gè)控制臂都有一定程度的外傾，從而能夠更好在車輪跳動(dòng)時(shí)控制車輪的晃動(dòng)。

2 結(jié) 語

麥弗遜式獨(dú)立懸架系統(tǒng)因其造價(jià)較低，性能較好被廣泛應(yīng)用在轎車前懸架中，但每款車型都有自己的特點(diǎn)，根據(jù)不同的目的，各家汽車企業(yè)對懸架系統(tǒng)都有不同的改良和變形。多連桿式懸架雖然擁有很多的優(yōu)點(diǎn)，但它結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，占用空間較多，應(yīng)用范圍并不是很廣泛，多用于一些中高級轎車上，在技術(shù)更加成熟，成本控制做到更好后，多連桿式懸架系統(tǒng)會(huì)應(yīng)用到更多的車輛中。

參考文獻(xiàn)：

[1] 奉銅明.汽車多連桿懸架的多目標(biāo)優(yōu)化與分析[D].長沙：湖南大學(xué)，2011.

[2] 邵昭暉.汽車麥弗遜懸架三維設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2011.

[3] 呂振華，徐建國.五連桿懸架的剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)和彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J].設(shè)計(jì)·計(jì)算·研究，2002，（12）.