振動(dòng)特性有關(guān),而車(chē)身的固有振動(dòng)特性又與懸架的特性相關(guān)。所以,汽車(chē)懸架是保證乘坐舒適性的重要部件。同時(shí),汽車(chē)懸架做為車(chē)架(或車(chē)身)與車(chē)軸(或車(chē)輪)之間作連接的傳力機件,又是保證汽車(chē)行駛安全的重要部件。因此,汽車(chē)懸架往往列為重要部件編入轎車(chē)的技術(shù)規格表,作為衡量轎車(chē)質(zhì)量的指標之一。
汽車(chē)車(chē)架(或車(chē)身)若直接安裝于車(chē)橋(或車(chē)輪)上,由于道路不平,由于地面沖擊使貨物和人會(huì )感到十分不舒服,這是因為沒(méi)有懸架裝置的原因。汽車(chē)懸架是車(chē)架(或車(chē)身)與車(chē)軸(或車(chē)輪)之間的彈性聯(lián)結裝置的統稱(chēng)。它的作用是彈性地連接車(chē)橋和車(chē)架(或車(chē)身),緩和行駛中車(chē)輛受到的沖擊力。保證貨物完好和人員舒適;衰減由于彈性系統引進(jìn)的振動(dòng),使汽車(chē)行駛中保持穩定的姿勢,改善操縱穩定性;同時(shí)懸架系統承擔著(zhù)傳遞垂直反力,縱向反力(牽引力和制動(dòng)力)和側向反力以及這些力所造成的力矩作用到車(chē)架(或車(chē)身)上,以保證汽車(chē)行駛平順;并且當車(chē)輪相對車(chē)架跳動(dòng)時(shí),特別在轉向時(shí),車(chē)輪運動(dòng)軌跡要符合一定的要求,因此懸架還起使車(chē)輪按一定軌跡相對車(chē)身跳動(dòng)的導向作用。
懸架結構形式和性能參數的選擇合理與否,直接對汽車(chē)行駛平順性、操縱穩定性和舒適性有很大的影響。由此可見(jiàn)懸架系統在現代汽車(chē)上是重要的總成之一。
一般懸架由彈性元件、導向機構、減振器和橫向穩定桿組成。彈性元件用來(lái)承受并傳遞垂直載荷,緩和由于路面不平引起的對車(chē)身的沖擊。彈性元件種類(lèi)包括鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、油氣彈簧、空氣彈簧和橡膠彈簧。減振器用來(lái)衰減由于彈性系統引起的振,減振器的類(lèi)型有筒式減振器,阻力可調式新式減振器,充氣式減振器。導向機構用來(lái)傳遞車(chē)輪與車(chē)身間的力和力矩,同時(shí)保持車(chē)輪按一定運動(dòng)軌跡相對車(chē)身跳動(dòng),通常導向機構由控制擺臂式桿件組成。種類(lèi)有單桿式或多連桿式的。鋼板彈簧作為彈性元件時(shí),可不另設導向機構,它本身兼起導向作用。有些轎車(chē)和客車(chē)上,為防止車(chē)身在轉向等情況下發(fā)生過(guò)大的橫向傾斜,在懸架系統中加設橫向穩定桿,目的是提高橫向剛度,使汽車(chē)具有不足轉向特性,改善汽車(chē)的操縱穩定性和行駛平順性。
汽車(chē)的固有頻率是衡量汽車(chē)平順性的重要參數,它由懸架剛度和懸架彈簧支承的質(zhì)量(簧載質(zhì)量)所決定。人體所習慣的垂直振動(dòng)頻率約為1~1.6Hz。車(chē)身振動(dòng)的固有頻率應接近或處于人體適應的頻率范圍,才能滿(mǎn)足舒適性要求。固有頻率按下式計算:
式中:g-重力加速度; f-懸架垂直變形(撓度) M-懸架簧載質(zhì)量
C(=Mg/f)-懸架剛度是指懸架產(chǎn)生單位垂直壓縮變形所需加于懸架上的垂直載荷 從固有頻率公式可以看出,在懸架垂直載荷 一定時(shí),懸架剛度越小,固有頻率就越低
但懸架剛度越小,載荷一定時(shí)懸架垂直變形就越大。這樣若無(wú)有足夠大的限位行程,就會(huì )使撞擊限位塊的概率增加。若固有頻率選取過(guò)低,很可能會(huì )出現制動(dòng)點(diǎn)頭角,轉彎側貨角,空載和滿(mǎn)載車(chē)身高度變化過(guò)大。一般貨車(chē)固有頻率是1.5~2Hz,旅行客車(chē)1.2~1.8Hz,高級轎車(chē)1~1.3Hz。另外,當懸架剛度一定時(shí),簧載質(zhì)量越大,懸架垂直變形也愈大,而固有頻率越低??哲?chē)時(shí)的固有頻率要比滿(mǎn)載時(shí)的高?;奢d質(zhì)量變化范圍大,固有頻率變化范圍也大。為了使空載和滿(mǎn)載固有頻率保持一定或很小變化,需要把懸架剛度做成可變或可調的。
影響汽車(chē)平順性的另一個(gè)懸架指標是簧載質(zhì)量?;奢d質(zhì)量分為簧上質(zhì)量與簧下質(zhì)量?jì)刹糠?,由彈性元件承載的部分質(zhì)量,如車(chē)身、車(chē)架及其它所有彈簧以上的部件和載荷屬于簧上質(zhì)量。車(chē)輪、非獨立懸架的車(chē)軸等屬于簧下質(zhì)量,也叫非簧載質(zhì)量M。如果減小非簧載質(zhì)量可使車(chē)身振動(dòng)頻率降低,而車(chē)輪振動(dòng)頻率升高,這對減少共振,改善汽車(chē)的平順性是有利的。非簧載質(zhì)量對平順性的影響,常用非簧載質(zhì)量和簧載質(zhì)量之比m/M進(jìn)行評價(jià),此比值越小越佳。
影響汽車(chē)平順性的另一重要指標是阻尼比Ψ,它表達為:
k-代表懸架阻尼元件的阻力系數。
Ψ值取大,能使振動(dòng)迅速衰減,但會(huì )把路面較大的沖擊傳遞到車(chē)身,Ψ值取小,振動(dòng)衰減慢,受沖擊后振動(dòng)持續時(shí)間長(cháng),使乘客感到不舒服。為充分發(fā)揮彈簧在壓縮行程中作用,常把壓縮行程的阻尼比Ψ設計得比伸張小。
懸架的側傾角剛度及前后匹配是影響汽車(chē)操縱穩定性的重要參數。當汽車(chē)受側向力作用發(fā)生車(chē)身側傾,若側傾角過(guò)大,乘客會(huì )感到不安全,不舒適,如側傾角過(guò)小,車(chē)身受到橫向沖擊較大,乘客也會(huì )感到不適,司機路感不好。所以,整車(chē)側傾角剛度應滿(mǎn)足:當車(chē)身受到0.4g側向加速度時(shí),其側傾角在2.5~4°范圍內,汽車(chē)有一定不足轉向特性,前懸架側傾角剛度應大于后懸架側傾角剛度。一般前懸架側傾角剛度與后懸架側傾角剛度比應在1.4~2.6范圍內,如前后懸架本身不能滿(mǎn)足上述要求,可在前后懸架中加裝橫向穩定桿,提高汽車(chē)操縱穩定性。
主動(dòng)懸架
現代汽車(chē)中的懸架有兩種,一種是從動(dòng)懸架,另一種是主動(dòng)懸架。
從動(dòng)懸架即傳統式的懸架,是由彈簧、減振器(減振筒)、導向機構等組成,它的功能是減弱路面傳給車(chē)身的沖擊力,衰減由沖擊力而引起的承載系統的振動(dòng)。其中彈簧主要起減緩沖擊力的作用,減振器的主要作用是衰減振動(dòng)。由于這種懸架是由外力驅動(dòng)而起作用的,所以稱(chēng)為從動(dòng)懸架。
而主動(dòng)懸架的控制環(huán)節中安裝了能夠產(chǎn)生抽動(dòng)的裝置,采用一種以力抑力的方式來(lái)抑制路面對車(chē)身的沖擊力及車(chē)身的傾斜力。由于這種懸架能夠自行產(chǎn)生作用力,因此稱(chēng)為主動(dòng)懸架。
主動(dòng)懸架是近十幾年發(fā)展起來(lái)的,由電腦控制的一種新型懸架,具備三個(gè)條件:(1)具有能夠產(chǎn)生作用力的動(dòng)力源;(2)執行元件能夠傳遞這種作用力并能連續工作;(3)具有多種傳感器并將有關(guān)數據集中到微電腦進(jìn)行運算并決定控制方式。因此,主動(dòng)懸架匯集了力學(xué)和電子學(xué)的技術(shù)知識,是一種比較復雜的高技術(shù)裝置。
例如裝置了主動(dòng)懸架的法國雪鐵龍桑蒂雅,該車(chē)懸架系統的中樞是一個(gè)微電腦,懸架上有5種傳感器,分別向微電腦傳送車(chē)速、前輪制動(dòng)壓力、踏動(dòng)油門(mén)踏板的速度、車(chē)身垂直方向的振幅及頻率、轉向盤(pán)角度及轉向速度等數據。電腦不斷接收這些數據并與預先設定的臨界值進(jìn)行比較,選擇相應的懸架狀態(tài)。同時(shí),微電腦獨立控制每一只車(chē)輪上的執行元件,通過(guò)控制減振器內油壓的變化產(chǎn)生抽動(dòng),從而能在任何時(shí)候、任何車(chē)輪上產(chǎn)生符合要求的懸架運動(dòng)。因此,桑蒂雅橋車(chē)備有多種駕駛模式選擇,駕車(chē)者只要扳動(dòng)位于副儀表板上的“正?!被颉斑\動(dòng)”按鈕,轎車(chē)就會(huì )自動(dòng)設置在最佳的懸架狀態(tài),以求最好的舒適性能。
另外,主動(dòng)懸架具有控制車(chē)身運動(dòng)的功能。當汽車(chē)制動(dòng)或拐彎時(shí)的慣性引起彈簧變形時(shí),主動(dòng)懸架會(huì )產(chǎn)生一個(gè)與慣力相對抗的力,減少車(chē)身位置的變化。例如德國奔馳2000款CL型跑車(chē),當車(chē)輛拐彎時(shí)懸架傳感器會(huì )立即檢測出車(chē)身的傾斜和橫向加速度,電腦根據傳感器的信息,與預先設定的臨界值進(jìn)行比較計算,立即確定在什么位置上將多大的負載加到懸架上,使車(chē)身的傾斜減到最小。



