理论教育 悬架系统结构与分类、汽车碰撞分析

悬架系统结构与分类、汽车碰撞分析

时间:2023-09-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:汽车的悬架系统虽然有不同的结构形式,但一般都是由以下三部分组成:弹性元件、减振器和导向机构。悬架系统通常分为非独立悬架和独立悬架两类。此外,由于制动时的轴荷转移,前悬架系统要吸收绝大多数制动力矩。在这种双横臂式独立悬架系统中,主要T作元件有弹簧、减振器、横臂(控制臂)、球节和轮轴组件。在某些悬架系统中采用支柱来约束下控制臂的前后运动。图4-111所示为已损坏的载货汽车前悬架。

悬架系统结构与分类、汽车碰撞分析

悬架系统是车架(或承载式车身)和车桥(或车轮)之间的传力连接装置的总称,其主要功能有:

①与轮胎一起,吸收和减缓汽车行驶中由于路面不平所造成的各种颤动、摇摆和振动等,从而保证乘客和货物的安全,并提高驾驶稳定性。

②将路面与车轮之间摩擦所产生的驱动力和制动力,传递到底盘和车身。

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图4-107 四轮驱动车辆包括前后传动轴和车桥

③支承车身,并使车身与车轮之间保持适当的几何关系。

汽车的悬架系统虽然有不同的结构形式,但一般都是由以下三部分组成:弹性元件、减振器和导向机构。悬架系统通常分为非独立悬架和独立悬架两类。乘用车的前悬架一般都是独立悬架,后悬架有的是独立悬架,有的是非独立悬架。

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图4-108 麦弗逊式独立悬架

1.前悬架

前悬架系统的结构比较复杂,它必须能够保持车轮的正确定位,而且还能够左右转向。此外,由于制动时的轴荷转移,前悬架系统要吸收绝大多数制动力矩。要达到这一点,悬架必须要达到良好的操纵性和稳定性。目前乘用车上常用的独立前悬架主要有螺旋弹簧式、扭力杆式、单控制臂式(支柱式)。螺旋弹簧和扭力杆是传统的悬架形式,现在最常用的是支柱式悬架,即麦弗逊支柱悬架,如图4-108所示。这种悬架结构紧凑,质量较轻,在发动机舱中占用的空问较少,有利于节油。应当注意的是,在更换独立悬架零件时,要加上车轮定位的工时。悬架的大修作业包括的操作有:拆解、检查、清洁、更换旧件、重新组装,以及脱开转向节或横拉杆端头,另外可能还涉及以下内容:车轮定位(前或后),转向器、转向连杆或稳定杆的拆卸和安装,制动系统的放气和调整。

(1)不等长双横臂式独立悬架 不等长双横臂式独立悬架(SLA)系统在汽车上已应用多年,如图4-109所示。每个车轮都是通过转向节、球节总成和上下控制臂独立连接到车架上。由于臂长不等,可以保证在行驶过程中车轮和主销的角度以及轮距变化都不大,获得了较好的舒适性和平顺性,轮胎寿命也有保障。在这种双横臂式独立悬架系统中,主要T作元件有弹簧、减振器、横臂(控制臂)、球节和轮轴组件。转向节和车轮心轴是一个锻造的整体式零件。车轮心轴通过车轮轴承连接到车轮上。转向节通过球节连接到上下控制臂上,如图4-110所示。在事故查勘中,可以借助直角尺或刻度盘指示器来判断该总成是否弯曲,一般公差范围是0.007~0.012mm,如果超出这个范围,则必须更换。球节将转向节和控制臂连接起来,在车辆转向时,允许转向节在控制臂间转动。它还能保证转向节总成的上下移动。球节由球和球窝构成,能够直接用肉眼查看是否扭曲、磨损或卡滞。如果发生损坏,则必须进行更换。它们可以分别进行维护,如果有了磨损的迹象,则应进行修理。上下控制臂的作用主要是定位,用来固定悬架及与其相关的部件。它是由带凹槽的厚钢板制成的,凹槽有利于增加其强度和刚度。如果控制臂仅仅是错位,没有褶皱或弯曲,则只需做前端定位就够了。但是,如果控制臂发生严重的弯折,就必须更换。横轴用于将控制臂固定在车架或车身上,位于控制臂的内端。如果没有明显的损伤,就可以通过前端定位进行修理,但是如果横轴弯曲,就必须更换。

减振器控制螺旋弹簧的偏转和回弹率,并且有助于防止车辆的摇摆。对于传统的车架,减振器的底部是连接下控制臂的,顶部则与车架相连。另一种设计则是将减振器放置在上控制臂与车架之间。在承载式车身上,减振器顶部与裙板相连,而底部则是与上下控制臂相连。减振器通常位于螺旋弹簧里面。减振器有无弯曲或泄漏用肉眼即可发现。前轮激起的路面碎石造成减振器的轻微凹坑不会影响其正常使用。减振器应当成对更换,更换件必须保证型号和质量与原件一致。

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图4-109 不等长双横臂式独立悬架

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图4-110 转向节、上下控制臂及上下球节

弹簧主要是螺旋弹簧。螺旋弹簧控制着车辆的行驶高度,它还提供驾乘的支撑和平顺性。这种热处理的弹簧可以用肉眼检查是否有裂纹。要进一步检查有无永久性弯曲,可以在一个平面上滚动弹簧来检查。如果弹簧损坏,则必须成对更换。

在某些悬架系统中采用支柱来约束下控制臂的前后运动。它装在下控制臂和车架之间。通常情况下,支柱两端都有螺纹,这样就可以在车轮定位时调整主销后倾角。如果支柱未受到严重的损坏,则可以通过矫直或调整进行修理。(www.daowen.com)

稳定杆(摆杆)是一个细长U形的弹簧钢杆,连接着两个下控制臂。其用途是降低车辆在颠簸路面上行驶时的摆动。一个控制臂向上的运动所带来的扭力会作用在平衡杆上。扭力传递到对侧的控制臂上,使其向上移动,以保持车辆的水平,降低摆动。如果稳定杆弯曲,就应该进行更换。

稳定连杆连接稳定杆与左右下控制臂。如果这些连杆损坏,就必须进行更换。这些连杆可以单独购买。稳定杆同时还通过固定支架在左右车架处进行支撑。如果受损,这些支架可以进行修理,大多数情况下则是更换。对于那些没有独立支架的车型,可能需要进行进一步的修理。

橡胶缓冲块装在上下控制臂上。当车辆“下沉”时,也就是弹簧完全被压缩时,例如车辆通过沟坎时的情况,这些橡胶块能够避免金属件相互接触造成的悬架零件损坏。它们通常是锥形或楔形,在车辆“下沉”时,它们会与固定在车架上的撞击板相接触。是否裂开或断裂可以直接通过目视检查。如果橡胶块受损,它们可以分别进行更换。通过这些橡胶缓冲块,可以对所有的悬架进行快速的直观检查。通过观察这些橡胶块是否能正常地撞击,可以判断出来悬架是否错位。图4-111所示为已损坏的载货汽车前悬架。

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图4-111 采用了支柱的前悬架产生了弯曲

(2)扭杆悬架 在扭杆独立前悬架系统中没有螺旋弹簧,如图4-112所示。这种系统中,一根能纵向扭转的钢杆取代了螺旋弹簧,起到了弹簧的作用,通常称之为扭杆弹簧。当扭杆扭转时,它会抵抗上下运动。扭杆的一端固定在车架上,另一端固定在下控制臂上。

在传统的扭杆悬架中,扭杆从前到后运动。带支柱的A臂或单内衬套控制臂则作为下控制臂。扭杆用来调整车辆的行驶高度。在制造过程中,为保证扭杆弹簧的疲劳强度,对其施加了预应力调整,所以扭杆弹簧是有方向性的。左、右扭杆弹簧预加扭转的方向与扭杆弹簧安装在车上后承受载荷时扭转的方向相同,不能互换,所以在左、右扭杆弹簧上都刻有不同的标识,以示区别。可调凸轮又称为锚定凸轮,位于扭杆的前端或后端。车辆的行驶高度可以通过调整凸轮,在扭杆上施加扭力来实现。横置扭杆系统中,扭杆从车辆的一侧跨到另一侧,穿过底盘后面,连接至控制臂,这样就可取消支柱或A臂。

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图4-112 扭杆弹簧悬架

除了扭杆和螺旋弹簧不同外,这种类型的悬架和螺旋弹簧悬架的其他部分相同。如果扭杆或调整凸轮损坏,就必须更换。所有其他部位损坏的修理方法与螺旋弹簧悬架相同。

如果扭杆弹簧弯曲,就应该进行更换。扭杆通过稳定连杆与左右下控制臂相连。如果这些连杆损坏,就必须进行更换。这些连杆可以单独购买。扭杆同时还通过固定支架在左右车架处进行支撑。如果受损,这些支架可以进行修理,大多数情况下则是更换。对于那些没有独立支架的车型,可能需要进行进一步的修理。

(3)麦弗逊支柱悬架 麦弗逊支柱悬架在外观上与传统的独立前悬架截然不同,但是部件的工作方式是类似的。它最特别之处是将主要的部件合成一个单一的总成。麦弗逊支柱总成通常由弹簧、上悬架定位器、减振器组成,垂直安装在转向节的上臂和内翼子板之间。这一悬架系统中没有上控制臂或上球节。采用麦弗逊支柱悬架的汽车发生正面碰撞时,要进行正确的前端定位是非常困难的,因为这种悬架缺少进行正确的前端定位所必需的所有调整件。因此进行车身和车架定位的旧技术已经过时了。由于悬架固定在车身上,所以要获得正确的车轮定位,车身和车架及承载式车身必须按照原厂规范进行定位。

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图4-113 螺旋弹簧式非独立悬架

2.后悬架

后悬架系统可能采用独立悬架,与前悬架相似;也可能采用非独立悬架,如乘用车上常用螺旋弹簧式非独立悬架,其结构如图4-113所示,货车和SUV上常用的板簧式非独立悬架,其结构如图4-114所示。

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图4-114 板簧式非独立悬架

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