汽车悬架扫盲——2.非独立悬架

悬架扫盲分为两部:1.独立悬架 2.非独立悬架

本篇为非独立悬架,需要看独立悬架的可以自行去我微博搜索

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非独立悬架

总分类:非独立悬架分为刚性悬架和复合悬架

1.刚性悬架

刚性悬架的两侧车轮是由不能变形的刚性物体连接的,两个车轮+刚性连接就形成了一个整体桥,整体桥不能变形不能扭转不能弯曲。

在独立悬架中,有很多连杆摆臂连接着车轮架(羊角),控制了羊角的自由度,我们还得出了约束车轮5个自由度的规律(参考悬架扫盲1)。那么在刚性悬架里,是怎样的呢?

在刚性悬架里,连杆摆臂接在整体桥上,于是便控制着整体桥的自由度,在车辆行驶时,两个车辆同上同下地跳动,整体桥上下运动,这是需要释放的1个自由度;一个车轮跳动或者一边弹簧压缩一边弹簧拉伸,整体桥就在绕x轴旋转,这是需要释放的另外1个自由度。所以,在刚性悬架里,我们需要约束整体桥的4个自由度,这就是万变不离其宗的规律。

整体桥通过不同的方式连接在车架上,就形成了不同种类的刚性悬架。

1.1 纵置钢板弹簧刚性悬架


纵板簧悬架结构比较简单,钢板板簧本身既是弹性元件又是悬架导向零件,钢板弹簧的自由度怎么算呢?

一个钢板弹簧装在整体桥上,相当于一个整体桥上装了两个可以约束3个自由度的纵臂,这就是6个自由度,然后由于叶片弹簧自身既可弯曲又能扭曲,释放了2个自由度,所以一个板簧就能约束4个自由度,那么两个板簧就是8个自由度吗?当然不是,两个纵板簧仍然是4个自由度,它们互相约束的自由度都是平行的,也就是说多加一个板簧,只增强了约束力,而并没有增加约束的自由度的数量。以此类推,一个整体桥上安装三幅平行的纵板簧,仍然可以工作,只不过浪费;如果减去一个纵板簧,用一个宽大又居中的纵板簧,也可以工作,只不过约束力不强。

纵板簧刚性悬架成本低承载能力强,常见于极便宜车型和载重车型。大多数皮卡车都是纵板簧的后桥以保证承载能力,而“皮卡加盖”的SUV则都把后纵板簧悬架改成其他整体桥悬架以照顾舒适性。

1.2 多连杆式整体桥刚性悬架

整体桥需要被约束4个自由度,理论上用四根连杆,或者2根连杆+A臂就可以做到,如图:

上图就是一个4连杆整体桥,常见于一些轻型车辆。

很多自重较大的车辆,为了增强横向支撑,防止横向加速度时车桥和车架位移,在4连杆整体桥的基础上,单独增加一个横向约束装置,panhard杆或者watt连杆,这样4连杆互相直接就不用形成夹角了,甚至可以平行放置,就形成了常见的5连杆整体桥刚性悬架,常见于各种越野车型的后桥,从几万块的国产越野车到几百万的全新奔驰G都是这样的结构。

小知识插播:整体桥悬挂的好搭档之panhard杆和watt连杆

panhard杆和watt连杆都是用来提供横向支撑的,它们的特点就是提供横向限位时不影响悬架上下跳动。

区别就是:panhard杆的上下运动行程大,但上下跳动会导致车桥的整体横移。

watt连杆上下运动行程小,但跳动时在一定范围内不会导致车桥横移。

1.3 弹性纵臂式整体桥刚性悬架

一个纵臂就可以约束3个自由度,纵臂自身可变形或者连接处柔性衬套可变形释放一个自由度,两个弹性纵臂就可约束4个自由度。由于纵臂提供的横向约束力很小,这种悬挂都要添加横向限位装置。

如图老款奔驰G-klass的悬架就是这种,又称关刀式,新款的已经换成5连杆整体桥了。

1.4 牵引杆悬架

乘用车上的牵引杆悬架大多为弓形(s),前方通过球头与车架连接,本身就已经被约束了3个自由度,再加上一套横向限位装置就可以使用了,一般为瓦特连杆。如图所示为奔驰老B-klass的后桥,除此之外还有奔驰smart的后桥,也是牵引杆悬架。

1.5 DeDion 又称弟迪安 又称迪翁轴

迪翁轴并不是一种悬挂类型,而是一种悬挂布置形式,带驱动的刚性悬架,驱动总称不安装在车桥上,即为迪翁轴。把驱动总成安装在车架或者车身上,可以有效降低簧下质量。牵引杆悬架天生给驱动总成的布置预留了空间,所以常见的迪翁轴多为牵引结构,比如奔驰smart for two。

直观展示迪翁轴,驱动总称不在桥上

2.复合悬架

复合悬架就是我们常说的扭力梁。扭力梁的“梁”可以变形,而刚性悬架的“梁”不可以变形,这就是它们的区别。

常见的扭力梁有以下三种形式。

重点讲下第三种扭力梁,大名鼎鼎的断轴速腾、老别克GL8、奥拓等车就是这种。

我们可以看到,它带有panhard杆,整体造型与弹性纵臂整体桥非常像,它们的区别就是扭力梁的“梁”可以变形,而刚性悬架的“梁”不可以变形,这就是它们的区别。

如上图圈出的红圈,如果此处是焊接方式或一体,则属于扭力梁。如果此处为螺丝固定,则为弹性纵臂整体桥刚性悬挂。

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