汽車底盤主要零部件簡要介紹和簡單布置要素

汽車底盤主要零部件簡要介紹和簡單布置要素1、懸架功能與基本組成●懸架概念保證車輪或車橋與汽車承載系統(tǒng)(車架或承載式車身)之間具有彈性聯(lián)系并能傳遞載荷、緩和沖擊、衰減振動以及調(diào)節(jié)汽車行駛中的車身位置等有關裝置的總稱●懸架最主要的功能傳遞作用在車輪和車架(或車身)之間的一切力和力矩，并緩和汽車駛過不平路面時所產(chǎn)生的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，以保證汽車的正常行駛。●懸架基本組成

汽車底盤懸架系統(tǒng)包含的主要零部件有：懸架主要由彈性元件、導向機構和減振器組成，有些懸架中還有緩沖塊和橫向穩(wěn)定桿。彈性元件用來傳遞垂直力，并與輪胎一起緩和路面不平引起的沖擊和振動。彈性元件受沖擊后會產(chǎn)生持續(xù)的振動，使乘坐不適，因此，設有減振器將振動迅速衰減，使振幅迅速減小。導向機構用來確定車輪相對于車架或車身的運動，傳遞除垂直力以外的各種力和力矩。為減少車軸對車架或車身的直接沖撞，一些汽車懸架上設有緩沖塊。橫向穩(wěn)定桿的作用是減少轉(zhuǎn)彎時車身的側傾，并提高輪胎對地面的附著力。橫梁（車橋），連接部件（擺臂），彈性阻尼元件（彈簧、減振器、穩(wěn)定桿），有些懸架中還有緩沖塊和橫向穩(wěn)定桿橫梁（車橋）：主要作用：底盤系統(tǒng)的主要受力部件，受力復雜且需要較高強度和剛度。一定程度上減少底盤傳遞給車身的振動輔助增加車身的強度和剛度，提高底盤的操控性和碰撞的安全性技術特點：形狀復雜，一般需要大型加工設備進行加工（沖壓和焊接）由于受力復雜，因此設計時，需要進行大量的工程分析，并結合臺架和道路實驗的結果進行優(yōu)化，最終確定設計方案，達到需要的剛度、強度和耐久性。布置時考慮的因素：與車身僅有一對定位點，需考慮與車身公差之間的相容性。安裝的部件眾多，如何保證與車身其他部件不產(chǎn)生干涉。如何布置安裝點能夠發(fā)揮其最佳加強車身剛度和強度的目的連接部件（擺臂）：主要作用：底盤系統(tǒng)的主要傳力部件，一般只承受拉壓力，為二力桿，同樣需要較高強度和剛度。同樣可在一定程度上減少底盤傳遞給車身的振動控制車輪輪胎的運動學性能，實現(xiàn)良好的操控性和乘坐舒適性技術特點：結構簡單，一般為薄板沖壓和焊接、厚板切削成型焊接、鍛造、鑄造，擺臂所包含的膠套的好壞，直接決定整車的舒適性和一定的操控性，影響最嚴重的是擺臂膠套的耐久性。因此設計時，需要進行工程分析，確定擺角，受力等，并結合臺架和道路實驗的結果進行優(yōu)化，最終確定設計方案，達到需要的剛度、強度和耐久性布置時考慮的因素：擺臂為運動部件，布置時必須考慮其運動特性，避免產(chǎn)生運動干涉。若有纏繞在擺臂上的線束，必須有足夠的自由長度，避免運動時受力拉或折斷。若擺臂具有球鉸，應考慮對球鉸的膠套進行保護，避免碎石或沙粒等擊穿。彈性阻尼元件（彈簧、減振器、穩(wěn)定桿）：主要作用：提供給車身部件一定的緩沖，減小車身部件的受力。對路面?zhèn)鹘o車身的振動進行衰減，提高乘坐舒適性。變線或進彎時對各車輪的受力合理分配，控制車身擺角，提高操控性。技術特點：彈簧減振器有時組合在一起，有時分開布置，滿足不同的布置空間需要。減振器分為雙向作用式和單向作用式；充氮氣或不充氣式。彈根據(jù)簧不同的懸架結構可分為：單片或多片變截面或不變截面鋼板彈簧、扭力桿彈簧、螺旋彈簧、空氣彈簧、油氣彈簧；穩(wěn)定桿為一種扭桿彈簧，根據(jù)布置空間可選用空心或非空心的彈簧鋼彎制而成。布置時考慮的因素：

減振器連接點受力較大，此周圍部件的強度和剛度應較好。不同懸架結構的減振器和彈簧在懸架運動時也是要有輕微擺動的，布置時應注意運動干涉。由于空間的限制，穩(wěn)定桿可能要彎成各種形狀，但要注意允許的最小半徑。2、懸架類型a根據(jù)導向機構的結構特點，非獨立懸架和獨立懸架兩大類?！穹仟毩壹苁亲蟆⒂臆囕喼g由一剛性梁或非斷開式車橋聯(lián)接，當單邊車輪駛過凸起時，會直接影響另一側車輪。●非獨立懸架的優(yōu)點有1)結構簡單，制造、維護方便，經(jīng)濟性好；2）工作可靠，使用壽命長；3）車輪跳動時，輪距、前束不變，因而輪胎磨損小4）轉(zhuǎn)向時，車身側傾后車輪的外傾角不變，傳遞側向力的能力不降5）中心位置較高，有利于減小轉(zhuǎn)向時車身的側傾角。●非獨立懸架缺點1）與車輪和車橋一起跳動，需要較大的空間，影響發(fā)動機和行李箱的布置；用于轎車和載貨汽車的前懸架時，一般需要抬高發(fā)動機或是將車橋（軸）做成中間下凹的形狀以利發(fā)動機的布置，這將增加制造成本；用于轎車后懸架時，會導致行李箱減小，備胎布置也不方便。2）用于驅(qū)動橋時，會使得非懸掛質(zhì)量較大，不利于汽車的行駛平順性及輪胎的接地性能；3）當兩側車輪跳動高度不一致時，整根車橋會傾斜，使左右車輪直接相互影響；4）在不平路面行駛時，由于左右車輪跳動不一致而導致的軸轉(zhuǎn)向會降低直線行駛的穩(wěn)定性；5）用于驅(qū)動橋時，驅(qū)動橋的輸入轉(zhuǎn)矩會引起左右車輪負荷轉(zhuǎn)移。2、懸架類型●獨立懸架允許單側輪獨立進行上下跳動，見簡圖單側懸架可繞與車架的連接點旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)單側運動。獨立懸架中沒有剛性梁，左右車輪各自“獨立”地與車架或車身相連或構成斷開式車橋。獨立懸架的優(yōu)點：1）非懸掛質(zhì)量下，懸架所受到并傳遞給車身的沖擊載荷小，有利于提高汽車的行駛平順性及輪胎的接地性能；2）左右車輪的跳動沒有直接的相互影響，可減少車身的傾斜和振動；3）占用橫向空間少，便于發(fā)動機的布置，可以降低發(fā)動機的安裝位置，從而降低汽車的質(zhì)心位置，有利于提高汽車的行駛穩(wěn)定性。4）易于實現(xiàn)驅(qū)動輪轉(zhuǎn)向。連車身連橫梁總成●獨立懸架根據(jù)導向機構不同：獨立懸架客分為：雙橫臂、麥弗遜、滑柱擺臂式、單橫臂、縱臂式、多連桿及。目前1）雙橫臂如圖所示為雙橫臂式獨立懸架。上下擺臂不等長，選擇長度比例合適，可使車輪和主銷的角度及輪距變化不大。這種獨立懸架被廣泛應用于轎車前輪上和高通過性越野汽車的前后懸架上。雙橫臂的臂有做成A字型和V字型

2）麥弗遜式麥弗遜懸架將減震器作為引導車輪跳動的滑柱，螺旋彈簧與其裝與一體。這種懸架將雙橫臂上臂去掉并以橡膠做支撐，允許滑柱上端作少許角位移。內(nèi)側空間大，有利于發(fā)動機布置，并降低車子的重心。車輪上下跳動時主銷軸線的角度會變化，這是因為減震器下端支點隨擺臂擺動。以上問題需要通過調(diào)整桿系布置得到合理解決?；纳喜客ㄟ^頂端連接板連接到車體上，頂端連接板與滑柱軸承相接。車身重量由車身通過懸架滑柱支撐，轉(zhuǎn)向后滑柱與轉(zhuǎn)向節(jié)一并旋轉(zhuǎn)。與雙橫臂懸架相比，麥弗遜懸架的特點是可將導向機構及減震裝置集合到一起，將多個零件集成在一個單元里，結構簡單，構成要素少，易于維護，可以降低簧下重量，所以車輛行駛性能及乘車舒適感良好。螺旋彈簧滑柱關節(jié)下橫臂傳動軸橫梁橫臂穩(wěn)定桿3）滑柱擺臂式后獨立懸架滑柱擺臂式后懸架用于前輪驅(qū)動的轎車上。它是麥弗遜后懸架類似的結構，只是起螺旋彈簧與減震器是分開布置并置于車架縱梁下方，節(jié)省了懸架對橫向空間的占用，有利于布置寬敞的行李箱。螺旋彈簧與減震器分開布置4.縱臂式后獨立懸架和斜臂式后獨立懸架由平行于汽車行駛方向的縱臂承但導向和傳力作用。由于縱臂要承受所有的作用力和力矩，在結構上必須保證具有足夠的強度和剛度。5）單橫臂式獨立懸架單橫臂式獨立懸架結構簡單，側傾中心較高，有較強的抗側傾能力，但當車輪跳動時會使主銷內(nèi)傾角和車輪外傾角變化大，故不宜用作前懸架。6）多連桿多連桿式懸架由3到5根桿件組合在一起來控制車輪位置變化的懸架。當前對性能要求較高的汽車，尤其是高檔轎車開始越來越多地使用4連桿式懸架系統(tǒng)和5連桿式懸架系統(tǒng)。獨立懸架中多采用螺旋彈簧，因而對于側向力，垂直力以及縱向力需加設導向裝置來承受和傳遞這些力。因而一些轎車上為減輕車重和簡化結構采用多連桿懸架多連桿懸架具有良好的操縱穩(wěn)定性，可減小輪胎磨損。這種懸架減震器和螺旋彈簧不象麥弗遜懸架那樣沿轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)動。●復合縱臂式后支撐橋懸架左右后輪之間用一根可扭轉(zhuǎn)的的彈性梁連接，而使左右后輪介于獨立懸架的不直接相接和非獨立的懸架的剛性連接之間，這種懸掛可看成是近似半獨立懸架。這種結構僅可用于前置發(fā)動機前橋驅(qū)動轎車的后懸架。復合縱臂式后支撐橋的優(yōu)點有：1）結構簡單，與縱臂式懸架相比，增加的可扭轉(zhuǎn)橫梁承受了所有的垂向力和側向力所產(chǎn)生的力矩；2）易于拆卸；3）幾乎不占用垂向和橫向空間；4）懸掛質(zhì)量??；5）可扭轉(zhuǎn)橫梁可起部分或全部橫向穩(wěn)定桿的作用；6）車輪跳動時，輪距、車輪的前束和外傾角保持不變。缺點：1）側向力作用下趨于過多轉(zhuǎn)向；2）可扭轉(zhuǎn)橫梁受力復雜，再加之不可避免的采用焊接結構，影響橫梁的強度和壽命。

3、獨立懸架綜合評價（1）側傾中心高度汽車在側向力作用下．車身在通過左、右車輪中心的橫向垂直平面內(nèi)發(fā)生側頓時，相對于地面的瞬時轉(zhuǎn)動中心稱之為側傾中心，側傾中心到地面的距離稱為側傾中心高度。側傾中心位置高，它到車身質(zhì)心的距離縮短，可使側向力臂及側傾力矩小些，車身的側傾角也會減小。但側傾中心過高會使車身傾斜時輪距變化大，加速輪胎的磨損。(2)車輪定位參數(shù)的變化車輪相對車身上下跳動時，主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、車輪外傾角及車輪前束等定位參數(shù)會發(fā)生變化，若主銷后傾角變化大，容易使轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生擺振：若車輪外傾角變化大，會影響汽車直線行駛穩(wěn)定性，同時也會影響輪距的變化和輪胎的磨損速度。(3)懸架側傾角剛度當汽車作穩(wěn)態(tài)圓周行駛時，在側向力作用下，車廂繞側傾軸線轉(zhuǎn)動．并特此轉(zhuǎn)動角度稱之為車廂側傾角。車廂側傾角與側傾力矩和懸架總的側傾角剛度大小有關，并影響汽車的操縱穩(wěn)定性和平順性。(4)橫向剛度懸架的橫向剛度影響操縱穩(wěn)定性，若用于轉(zhuǎn)向袖上的懸架橫向剛度小，則容易造成轉(zhuǎn)向輪發(fā)生擺振現(xiàn)象。（5）、空間尺寸不同形式的懸架占用的空間尺寸不同，占用橫向尺寸大的懸架影響發(fā)動機的布置和從車上拆裝發(fā)動機的困難程度；占用高度空間小的懸架，則允許行李箱寬敞，而且底部平整、布置油箱容易。因此，懸架占用的空間尺寸也用來作為評價指標之一。下表列出了不同形式懸架的特點。b按照彈性元件的種類，鋼板彈簧懸架、螺旋彈簧懸架、扭桿彈簧懸架、空氣懸架以及油氣懸架等。c按照作用原理，被動懸架、主動懸架和介于二者之間的半主動懸架。車輪輪胎總成轉(zhuǎn)向節(jié)上擺臂總成減振器帶螺旋彈簧總成控制臂總成下擺臂總成轉(zhuǎn)向機總成傳動軸總成連車身連轉(zhuǎn)向管柱連變速器連車身橫向穩(wěn)定桿連車身橫梁總成（為表示內(nèi)部結構，變?yōu)橥该魃〤級前懸架的結構前懸架由上擺臂總成、下擺臂總成、控制臂總成、減震器帶彈簧總成、橫向穩(wěn)定桿、輪邊總成組成，近似看成可以控制運動速度的四連桿機構。（如下簡圖）前懸架同時具有轉(zhuǎn)向的功能，通過轉(zhuǎn)向拉桿向左或向右的運動，推動車輪繞主銷向左或向右的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能。連車身連橫梁總成彈性、減振阻尼元件連車身連車身連車身車輪輪胎總成轉(zhuǎn)向節(jié)上擺臂總成減振器帶螺旋彈簧總成后上橫臂總成下擺臂總成橫向穩(wěn)定桿橫梁總成（為表示內(nèi)部結構，變?yōu)橥该魃┖罄瓧U總成C級后懸架的結構后懸架由上擺臂總成、下擺臂總成、后上橫臂總成、后拉桿總成、減震器帶彈簧總成、橫向穩(wěn)定桿、輪邊總成組成，近似看成可以控制運動速度的四連桿機構。（如下簡圖）相對于前懸架，后懸架的后上橫臂總成的安裝位置進行變化，同時增加后拉桿總成，使后車輪只能進行上下跳動，不可以象前輪一樣轉(zhuǎn)向。但是在高速轉(zhuǎn)向時由于車身側傾，使后懸架左右壓縮量不同，會使兩個車輪同時向左（向左轉(zhuǎn)向時）或向右（向右轉(zhuǎn)向時）偏轉(zhuǎn)一定的角度，這就是這種懸架產(chǎn)生的“隨動轉(zhuǎn)向”。它的優(yōu)點會在后面進行說明。高速轉(zhuǎn)彎時，后懸架會產(chǎn)生“隨動轉(zhuǎn)向”，由于這一輔助轉(zhuǎn)向相當于減小前輪的轉(zhuǎn)向角，使整車減少過度轉(zhuǎn)向的趨勢，避免進入危險行駛狀況連車身連橫梁總成彈性、減振阻尼元件3.懸架與汽車性能的關系

●影響汽車行駛平順性

對舒適性和健康的影響●影響操縱穩(wěn)定性（穩(wěn)態(tài)、直線行駛、瞬態(tài)轉(zhuǎn)向特性）

懸架參數(shù)通過影響轉(zhuǎn)向時車輪載荷轉(zhuǎn)移、車輪跳動或車身側傾時車輪定位角的變化以及懸架與轉(zhuǎn)向桿系的運動干涉和整體橋的軸轉(zhuǎn)向等方向影響●影響縱向穩(wěn)定性

汽車在制動或加速行駛時，出于慣性力的作用會造成軸荷轉(zhuǎn)移，并伴隨前、后懸架的變形，表現(xiàn)為制動時的“點頭抬尾”和驅(qū)動加速時的“仰頭垂尾”?！駪壹芘c汽車操縱穩(wěn)定性汽車的側傾●車身側傾軸線車身相對地面轉(zhuǎn)動時的瞬時軸線稱為車身側傾軸線。該軸線通過車身在前、后軸處橫斷面上的瞬時轉(zhuǎn)動中心，這兩個瞬時中心稱為側傾中心。側傾中心到地面的距離稱為側傾中心高度。側傾中心位置高，它到車身質(zhì)心的距離縮短，可使側向力臂及側傾力矩小些，車身的側傾角也會減小。但側傾中心過高會使車身傾斜時輪距變化大，加速輪胎的磨損?！駪壹艿膫葍A角剛度懸架的側傾角剛度是指側傾時(車輪保持在地面上)，單位車身轉(zhuǎn)角時，懸架系統(tǒng)給車身總的彈性恢復力偶矩。

●車身的側傾角車身在側向力作用下繞側傾軸線的轉(zhuǎn)角為車身側傾角。車身側傾角是和汽車操縱穩(wěn)定性及平順性有關的一個重要參數(shù)。側傾角的數(shù)值影響到汽車的橫擺角速度穩(wěn)態(tài)響應和橫擺角速度瞬態(tài)響應。側傾角本身也是評定汽車操縱穩(wěn)定性一個重要指標。側傾角過大使駕駛員感到不穩(wěn)定、不安全，乘客感到不舒適；側傾角過小，懸架的側傾角剛度大．汽車一側車輪遇到凸起或凹坑時，車身內(nèi)會感受到?jīng)_擊，平順性較差。汽車后橋按功能分：驅(qū)動橋和非驅(qū)動橋●驅(qū)動橋基本功能：增大由傳動軸或直接由變速器傳來的扭矩，將扭矩分配給左、右車輪，并使左右驅(qū)動車輪具有汽車行駛運動學所要求的差速功能；同時還要承受作用于路面和車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力?！耱?qū)動橋包括：主減速器、差速器、驅(qū)動車輪的傳動裝置及橋殼等部件?！耱?qū)動橋的分類：按工作特性分：非斷開式驅(qū)動橋、斷開式驅(qū)動橋（取決于懸掛的形式）主要區(qū)別：斷開式驅(qū)動橋沒有連接左右車輪的整體式外殼或梁。斷開式驅(qū)動橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對運動。1）主減速器功能：●主減速器用來改變轉(zhuǎn)矩的的轉(zhuǎn)矩的傳遞方向。（因為絕大多數(shù)的發(fā)動機在汽車上是縱向布置的）●在于當變速箱處于最高檔位時，使汽車有足夠的牽引力、適當?shù)淖罡哕囁俸土己玫娜剂辖?jīng)濟性。（變速箱的作用是：選擇適當?shù)臋n位數(shù)及各檔傳動比，以使發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速特性能適應汽車在各種行駛阻力下對動力性和經(jīng)濟性的要求）減速器的減速形式：●單級減速：一般用在主減速比≤7.6的各種中小型汽車上（轎車一般3～4.5）采用一對螺旋錐齒輪或雙曲面齒輪或渦輪傳動的。a.組合式橋殼的單級主減速器：主從動齒輪都直接在與橋殼鑄成一體的主減速器殼上；結構簡單、支撐剛度大、質(zhì)量小、造價低，缺點是裝配調(diào)整困難；b.對分式橋殼的主減速器：由一個縱向結合面將其分為左、右兩半殼，在結合面處用螺栓連接成一體；支撐剛度大，但維修、保養(yǎng)不便，已很少采用；c.整體式（琵琶式）橋殼的單級主減速器：減殼和橋殼是分開的，主減和差速器的全部