知識堂:副車架對車輛底盤性能有何影響
汽車底盤的性能無非就是舒適性和操控性兩大主題,而這兩大功能是一對相互制約的矛盾體。傳統(tǒng)的懸掛系統(tǒng)只能調(diào)節(jié)到一側(cè)。也就是說,注重操控性的懸架系統(tǒng)必然會失去一些舒適性表現(xiàn),而注重舒適性的懸架必然會影響一些操縱性能。因此,在懸架系統(tǒng)的設(shè)計和匹配中,設(shè)計人員盡最大努力在舒適性和機(jī)動性與一些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)之間取得平衡。
然而,一些對舒適性和操控性有很大影響的設(shè)備和設(shè)計也應(yīng)運而生。副車架就是一個典型的例子。追溯副車架的發(fā)展歷史,不難發(fā)現(xiàn)。像任何其他復(fù)雜的技術(shù)一樣,副車架最初是從D級豪華車的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備發(fā)展到今天A級家用車上可以找到的設(shè)備。那么子幀到底是什么呢?它的裝配對汽車的底盤性能有什么樣的影響?
簡單來說,副車架可以看作是前后軸的骨架。它是前軸和后軸不可分割的一部分。我們知道,傳統(tǒng)的無副車架承載式車身的懸架直接與車身的鋼板連接。因此,前后軸的懸架搖臂機(jī)構(gòu)都是零件,不是總成。副車架誕生后,可以將前后懸架裝配在副車架上,形成車橋總成,再將總成一起安裝在車身上。
對于今天的平臺化,這樣的設(shè)計當(dāng)然大有裨益。復(fù)雜的懸掛系統(tǒng)已經(jīng)從零件變成了組件。相同的懸架總成可以安裝在不同的車身上。也就是說,今天的懸架設(shè)計與過去不同,需要開發(fā)與車身匹配的懸架,但可以直接與總成配合,只需稍加調(diào)整就能實現(xiàn)良好的匹配。這種裝配式車橋可以很好地降低成本,提高技術(shù)利用率。
眾所周知,汽車發(fā)動機(jī)并不與車身直接剛性連接。而是通過懸架與車身連接。安裝是我們經(jīng)常在發(fā)動機(jī)和車身連接處看到的橡膠墊。隨著技術(shù)的發(fā)展,懸置的種類越來越多,液壓懸置多用于高檔車。
支座的作用是隔離發(fā)動機(jī)的振動。也就是說,在安裝的作用下,發(fā)動機(jī)的振動可以盡可能少地傳遞到駕駛艙。由于發(fā)動機(jī)在每個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)具有不同的振動特性,一個好的安裝機(jī)構(gòu)可以有效地屏蔽每個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的振動。這就是為什么我們在駕駛一些匹配良好的高端汽車時,無論發(fā)動機(jī)是2000轉(zhuǎn)還是5000轉(zhuǎn),都不會感覺到太多的發(fā)動機(jī)振動。
副車架和車身之間的連接點就像發(fā)動機(jī)支座一樣。通常一個車橋總成需要通過四個安裝點與車身連接,既能保證其連接剛度,又有很好的隔振效果。
這種帶副車架的懸架總能分五個階段降低傳入振動。第一級振動由輪胎平臺的軟橡膠變形吸收,可以吸收大量高頻振動,第二級是輪胎整體變形,主要吸收比第一級稍高的路面振動,比如石頭等引起的振動。第三階段是懸架搖臂各連接點橡膠襯套的隔振,主要是降低懸架系統(tǒng)的裝配沖擊。第四個層次是懸掛系統(tǒng)的上下運動,主要吸收長波振動,即跨越溝坎引起的振動。第五層是副車架安裝的減震,主要吸收前四層沒有完全遮擋的震動。
所以對于副車架來說,在性能上的主要目的是減少路面振動的傳遞,提高懸架系統(tǒng)的連接剛度,所以配備副車架的汽車在行駛時會覺得底盤非常扎實緊湊。然而,副車架安裝硬度的設(shè)定也面臨著懸架調(diào)整等不可避免的矛盾。如果副車架支座的設(shè)計比較柔軟,可以很好的隔離汽車行駛時的振動。但是如果副車架懸置的設(shè)計太軟,在高速轉(zhuǎn)彎時會帶來很大的運動變形,導(dǎo)致輪胎定位不準(zhǔn)確,從而降低汽車的操控穩(wěn)定性。硬副車架懸架可以帶來很高的連接剛度,但對振動和噪聲的隔離非常有限。因此,工程師在設(shè)計和匹配副車架時,通常會根據(jù)車輛的定位和用途選擇剛度合適的橡膠墊。
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