汽车悬架的设计到底有多难?

当驾驶不同的汽车时,就会明显感觉到汽车舒适性之间的区别。这一切都取决于乘坐的舒适程度,悬架的刚度对乘坐舒适性影响很大。悬架有两大作用:一是减震器,缓冲不平坦路面的影响,二是保持轮胎与路面垂直。

考虑到这两个功能,如果路面永远平坦,汽车就不需要悬架了。然而,在现实生活中,路面有各种大小的颠簸和起伏路面,不断受到冲击,因此悬架的作用相当重要。

悬架的主要元件(充当减震器)是弹簧和阻尼器。基本上,弹簧的作用是吸收冲击。然而,如果仅使用弹簧,则在施加输入时就会无限地膨胀和收缩,因此为了阻止振动和晃动,需要与阻尼器结合在一起。

悬架的刚度是指弹簧的弹簧刚度和阻尼器的阻尼力。

例如,如果将弹簧刚度低(软)的弹簧和阻尼力弱的阻尼器组合起来,行驶就会平稳,如果弹簧刚度高、阻尼力强,悬架就会僵硬。如果是这样的话,大家可能会认为最好软化弹簧刚度和阻尼力来提高乘坐舒适性,但事实并非那么简单。

首先,弹簧支撑车辆的重量,因此如果车辆很重,则弹簧刚度必须很高。而且,由于悬架行程有限,如果悬架因弹簧软化而触底,震动就会直接传递到车身,悬架就失去了意义。另外,如果弹簧刚度弱,俯仰、侧倾、弹跳都会增大,容易导致车子不稳定。高速行驶时,车子会晃动、不稳定,阻尼力弱也会导致车子失稳。

另一方面,在赛车和跑车中,弹簧和阻尼器往往设置得更硬,以抑制车身晃动(侧倾、俯仰)、最小化地面接触的变化并优化负载传递的时间。但如果悬架太硬,轮胎会因路面不平而弹跳,导致接地不良,降低抓地力极限,因此越硬并不总是越好。

换句话说,最佳的悬架刚度介于僵硬和松软之间。而且悬架的刚度并不是一个绝对的,而是主观和相对的。

例如,如果习惯于驾驶悬挂较软的汽车,偶尔驾驶跑车就会发现悬挂很硬,即使是豪华轿车的悬架也可能显得太软且不可靠。谈到弹簧刚度,任何超过一定 kgf/mm (N/mm) 的数值时都是硬的。最佳值取决于汽车的重量、汽车的用途、而速度范围也很重要,因此每个汽车制造商都必须不遗余力地寻找最大公约数并将其商业化。

因此,如果有两辆不同的汽车,一辆可能会感觉悬架较硬,另一辆会感觉较软,更喜欢哪一辆取决于个人。如果想追求自己的喜好,只能通过改装并打造出满足需求的悬架,但要选择最适合零件刚度的悬架其实是比较难得。

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