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懸架的作用是什么

2022-10-09 10:27:52 作者:問答叫獸

  【太平洋汽車網(wǎng)】懸架的作用是傳遞在車輪和車架(或車身)之間的一切力和力矩,且緩和由不平路面?zhèn)鹘o車架(車身)的沖擊載荷,削弱由此引起的承載系統(tǒng)的振動,以保證汽車平順行駛。

  空氣懸掛的核心部件是空氣彈簧,在正式開始前,我們先把故事主角的族譜——即懸架系統(tǒng)來簡單介紹一下。

  懸架系統(tǒng)的構成懸架系統(tǒng)是由彈性元件(即彈簧)、減振元件(即減振器)、導向機構(如控制臂、連桿、轉(zhuǎn)向節(jié)等)和橫向穩(wěn)定桿等構成。

  其中彈性元件和減振元件主要起到緩沖減振的作用,導向機構則使車輪按照一定軌跡跳動,起導向作用,而橫向穩(wěn)定桿則是為了防止車輛在轉(zhuǎn)向等行駛工況時發(fā)生過大的側(cè)向傾斜。

  懸架系統(tǒng)圖示要舒適還是要操控,這是個艱難的決定當談論懸架的時候,永遠不可能繞開兩個話題——舒適性和操縱穩(wěn)定性。

  舒適性和操縱穩(wěn)定性就像一對冤家,這兩個總是不對付,而且脾氣性格迥異,討好一個,就會得罪另一個,很難同時討好。這中間如何取舍,是一門非常高深的藝術。

  對于整車的操縱穩(wěn)定性和舒適性而言,懸架系統(tǒng)有兩個參數(shù)非常重要,一個是彈簧的剛度,一個是減振器的阻尼系數(shù)。

  舒適性指的是懸架系統(tǒng)(包括輪胎)對地面振動的過濾能力。

  對車輛來說,路面的顛簸不平是輸入,是激勵,經(jīng)過懸架和輪胎的過濾,傳遞給車身、座椅和乘客。

  根據(jù)典型路面采集到的不平度的信息,處理加工可以得到路面加速度的功率譜密度(power spectral density, PSD),如下圖所示。

  路面輸入的加速度功率譜密度通過上圖可以看出來,在低頻下(小于1Hz)其功率譜密度的幅值變化不大,超過1Hz以后幅值快速增大。

  對車身質(zhì)量(即簧上質(zhì)量)而言,當其固有頻率與路面輸入的功率譜密度頻率相同時,會產(chǎn)生共振,如下圖所示,雖然1Hz和2Hz頻率相差不多,但是由于輸入功率譜密度幅值1Hz后快速增大,導致其在共振時的幅值也很大。

  不同簧上質(zhì)量固有頻率行駛在道路上的加速度頻譜為了解決此問題,一般會努力將乘用車的簧上質(zhì)量的固有頻率設計為1Hz左右。

  而簧上質(zhì)量的固有頻率跟什么有關呢?

  根據(jù)汽車理論相關知識,可將車身和懸架系統(tǒng)簡化為如下圖所示的單質(zhì)量模型。

  車身單質(zhì)量系統(tǒng)模型可以得到簧上質(zhì)量的固有頻率(帶阻尼)如下:由于一般乘用車的阻尼比范圍為0.2-0.4左右,其根號里的值為0.92~0.98,可以近似當做是1。

  所以其固有頻率可以簡化為:其中K為彈簧的剛度,m2為簧上質(zhì)量。

  如果要保證其固有頻率為1,在m2值固定的前提下,其彈簧剛度需選的小一些,剛度越小,固有頻率越接近1Hz。

  但是若是剛度很小,在極限工況,車輛姿態(tài)難以保證,如高速過彎車輛側(cè)傾嚴重,而且彈簧行程很大,會碰撞到懸架的限位塊,所以操縱穩(wěn)定性會很差。

(圖/文/攝:太平洋汽車網(wǎng) 問答叫獸)

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