汽车各种悬挂的优劣对比
来源: 作者:科普工作队 发布日期:2014-11-13 00:00:00
悬 挂系统是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称,其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,并衰减由此引起的震动,以保证汽车能平顺地行驶。

『悬挂在汽车底盘安放位置的示意图』
典型的悬挂系统结构由弹性元件、导向机构以及减震器 等组成,个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆 等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式,而 现代 轿车悬挂系统多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧,个别高级轿车则使用空气弹簧。悬挂系统是汽车中的一个重要总成,它把车架与车轮弹性地联系起来,关系到汽车的多种使用性能。
从外表上看,轿车悬挂系统仅是由一些杆、筒以及弹簧组成,但千万不要以为它很简单,相反轿车悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成,这是因为悬挂系统既要满足汽车的舒适性要求 ,又要满足其操纵稳定性的要求 ,而这两方面又是互相对立的。
(一)非独立悬挂系统
非独立悬挂系统的结构特点是两侧车轮由一根整体式车架相连,车轮连同车桥一起通过弹性悬挂系统悬挂在车架或车身的下面。
非独立悬挂系统具有结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小 的优点,但由于其舒适性及操纵稳定性都较差 ,在现代轿车中基本上已不再使用,多用在货车和大客车上。
(二)独立悬挂系统
独立悬挂系统是每一侧的车轮都是单独地通过弹性悬挂系统悬挂在车架或车身下面的。
其优点是:质量轻,减少了车身受到的冲击,并提高了车轮的地面附着力 ;可用刚度小的较软弹簧,改善汽车的舒适 性;可以使发动机位置降低,汽车重心也得到降低 ,从而提高汽车的行驶稳定性;左右车轮单独跳动,互不相干,能减小车身的倾斜和震动 。
不过,独立悬挂系统存在着结构复杂、成本高、维修不便的缺点。现代轿车大都是采用独立式悬挂系统,按其结构形式的不同,独立悬挂系统又可分为横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式以及麦弗逊式悬挂系统等 。
(三)横臂式悬挂系统
横臂式悬挂系统是指车轮在汽车横向平面内摆动的独立悬挂系统,按横臂数量的多少又分为双横臂式和单横臂式悬挂系统。
单横臂式具有结构简单,侧倾中心高,有较强的抗侧倾能力的优点。但随着现代汽车速度的提高,侧倾中心过高会引起车轮跳 动时轮距变化大,轮胎磨损加剧,而且在急转弯时左右车轮垂直力转移过大,导致后轮外倾增大,减少了后轮侧偏刚度,从而产生高速甩尾 的严重工况。单横臂式独立悬挂系统多应用在后悬挂系统上,但由于不能适应高速行驶的要求,目前应用不多。
双横臂式独立悬挂系统按上下横臂是否等长,又分为等长双横臂式和不等长双横臂式两种悬挂系统。等长双横臂式悬挂系统在车轮上下跳动时,能保持主销倾角不变,但轮距变化大(与单横臂式相类似),造成轮胎磨损严重,现已很少用。目前不等长双横臂式悬挂系统已广泛应用在轿车的前后悬挂系统上,部分运动型轿车及赛车的后轮也采用这一悬挂系统结构。
『本田思域的双横臂式悬挂』
双叉臂式悬挂又称双A臂式独立悬挂,双叉臂悬挂拥有上下两个叉臂,横向力由两个叉臂同时吸收,支柱只承载车身重量,因此横向刚度大。
『典型的双叉臂式独立悬挂结构图』
优点:横向刚度大、抗侧倾性能优异、能自适应路面状况,抓地性能好、路感清晰,韧性大,具备一定的舒适性。
缺点:制造成本高、悬架定位参数设定复杂,占用空间大。
适用车型:运动型轿车、超级跑车以及高档SUV前后悬架。
(四)多连杆式悬挂系统
『多连杆悬挂是独立悬挂的典型代表』
多连杆式悬挂系统是由(3—5)根杆件组合起来控制车轮的位置变化的悬挂系统。多连杆式能使车轮绕着与汽车纵轴线成二定角度的轴线内摆动,是横臂式和纵臂式的折衷方案 ,适当地选择摆臂轴线与汽车纵轴线所成的夹角,可不同程度地获得横臂式与纵臂式悬挂系统的优点,能满足不同的使用性能要求。
多连杆式悬挂系统的主要优点是:车轮跳动时轮距和前束的变化很小,不管汽车是在驱动、制动状态都可以按司机的意图进行平稳地转向,其不足之处是汽车高速时有轴摆动现象。
优点:横向刚度大、抗侧倾性能优异、能自适应路面状况,抓地性能好、路感清晰,韧性大,舒适性.稳定性和操控性都有绝佳的表现。
缺点:制造成本非常高、悬架定位参数设定非常复杂,占用空间大。
适用车型:大型高档轿车,跑车,以及对操控有苛刻要求的车。
代表车型:上海通用 君越 、 大众 帕萨特领域、 速腾 、一汽丰田、皇冠、锐志、华晨宝马3系、5系、一汽轿车马自达6、主流高端车型等
(五)纵臂式悬挂系统
纵臂式独立悬挂系统是指车轮在汽车纵向平面内摆动的悬挂系统结构,又分为单纵臂式和双纵臂式两种形式。单纵臂式悬挂系统当车轮上下跳动时会使主销后倾角产生较大的变化,因此单纵臂式悬挂系统不用在转向轮上。双纵臂式悬挂系统的两个摆臂一般做成等长的,形成一个平行四杆结构,这样,当车轮上下跳动时主销的后倾角保持不变。双纵臂式悬挂系统多应用在转向轮上。
(六)烛式悬挂系统
烛式悬挂系统的结构特点是车轮沿着刚性地固定在车架上的主销轴线上下移动。
烛式悬挂系统的优点是:当悬挂系统变形时,主销的定位角不会发生变化,仅是轮距、轴距稍有变化,因此特别有利于汽车的转向操纵稳定和行驶稳定。
但烛式悬挂系统有一个大缺点:就是汽车行驶时的侧向力会全部由套在主销套筒的主销承受,致使套筒与主销间的摩擦阻力加大,磨损也较严重。烛式悬挂系统现已应用不多。
(七)麦弗逊式悬挂系统
『典型的麦弗逊式悬挂』
麦弗逊式悬挂系统的车轮也是沿着主销滑动的悬挂系统,但与烛式悬挂系统不完全相同,它的主销是可以摆动的,麦弗逊式悬挂系统是摆臂式与烛式悬挂系统的结合 。与双横臂式悬挂系统相比,麦弗逊式悬挂系统的优点是:结构紧凑,车轮跳动时前轮定位参数变化小,有良好的操纵稳定性;与烛式悬挂系统相比,它的滑柱受到的侧向力又有了较大的改善。
麦弗逊式悬挂系统多应用在中小型轿车的前悬挂系统上,虽然麦弗逊式悬挂系统并不是技术含量最高的悬挂系统结构,但它仍是一种经久耐用的独立悬挂系统,具有很强的道路适应能力。
优点:结构简单紧凑,占用空间小,成本不高,适应车型广泛,舒适性相当好。
缺点:横向稳定性差,抗冲击能力差,寿命低。
适用车型:几乎使用所有车型的前悬挂。
(八)扭力梁式悬挂
也称为拖曳臂式 ,是专为后轮设计的悬挂系统,其结构为车身部的主轴直接结合于车身,然后将主轴结合于悬挂系统,再将此构件安装于车身,弹簧与避震器通常是分开安装或是构成一体,直立安装于车轴附近。 此悬挂的两车轮虽然不直接连接于主轴上,但与主轴也是硬性连接,所以一侧车轮的运动会干扰另一侧。 还有一种扭力梁形式的悬挂,就是法国车应用的全拖曳臂,增加的后轮随动转向,使操控有了质的飞跃,制造成本 也大大增加。
『典型的拖曳臂式后悬挂』
优点:结构简单,成本低廉,占用空间小。
缺点:操控性一般,舒适性很差,无法提供精准的几何控制。
适用车型:微型或小型车的后悬挂以及对舒适性要求不高的特殊车辆。
代表车型:北京现代悦动、东风标致307、比亚迪F3、一汽丰田卡罗拉、上海大众桑塔纳、广州本田飞度、锋范、大众斯柯达晶锐、朗逸、POLO、新宝来、雪佛兰乐风、科鲁兹、福特嘉年华
(九)双连杆悬挂(连杆支柱)

连杆支柱与麦弗逊悬挂一样,用来支撑车体也是减振器支柱,他把减振器,减振弹簧组装在一个总成中。与麦弗逊悬挂的主要区别在于,悬挂下部与车身连接的A字型控制臂改成了三根连杆定位。它具有与麦弗逊悬挂相近的操控性能,又有比麦弗逊悬挂更高的连接刚度和相对较好的抗侧倾性能。但是同样也存在麦弗逊悬挂的缺点,就是稳定性不好。
(十)主动悬挂系统
主动悬挂系统是近十几年发展起来的、由电脑控制的一种新型悬挂系统。它汇集了力学和电子学的技术知识,是一种比较复杂的高技术装置。例如装置了主动悬挂系统的法国雪铁龙桑蒂雅,该车悬挂系统的中枢是一个微电脑,悬挂系统上的5种传感器分别向微电脑传送车速、前轮制动压力、踏动油门踏板的速度、车身垂直方向的振幅及频率、转向盘角度及转向速度等数据。电脑不断接收这些数据并与预先设定的临界值进行比较,选择相应的悬挂系统状态。同时,微电脑独立控制每一只车轮上的执行元件,通过控制减振器内油压的变化产生抽动,从而能在任何时候、任何车轮上产生符合要求的悬挂系统运动。
