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技術(shù)

拖曳臂式半獨(dú)立懸架解析

ainet.cn   2009年02月04日

        如今,已有越來越多的**以上轎車開始拋棄拖曳臂式后懸結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)而使用操控性能更好、乘坐舒適性更高的多連桿或雙叉臂式懸架。這是否意味著逐步落伍的拖曳臂式懸架已無用武之地了?我想答案并非如此。

  在講拖曳臂式懸架前,我們還是有必要來簡(jiǎn)單地回顧一下什么是懸架。所謂懸架就是指連接車身(車架)和車輪(車軸)的彈性構(gòu)件,這個(gè)構(gòu)件雖為彈性結(jié)構(gòu),但它的剛度足以保證汽車的行駛舒適性和穩(wěn)定性。在汽車行駛過程中,懸架既能抵消減弱路面不平帶來的生硬沖擊,又能確保車身的橫向和縱向穩(wěn)定性,使車輛在懸架設(shè)計(jì)的自由行程內(nèi)時(shí)刻都可以保持一個(gè)較大范圍的動(dòng)態(tài)可控姿態(tài)。因此,懸架是關(guān)系到車輛操控性和舒適性的重要組成部件之一。
  按照常理,車輛的推出年代越近,那么它采用的相應(yīng)技術(shù)就應(yīng)該越先進(jìn),而與舒適性相關(guān)的部件也就會(huì)越高級(jí)。比如懸架,**以上轎車往往受成本因素干擾較小,在廠商推出換代車型時(shí)會(huì)用各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)越的多連桿懸架結(jié)構(gòu)來替代性能平平的拖曳臂式后懸,大眾的帕薩特B6之于B5就是最好的例子。不過事與愿違的事還是時(shí)有發(fā)生,在**轎車陣營(yíng)里,仍然有部分新推出的車型還在堅(jiān)持使用已逐步落伍的拖曳臂式后懸,比如豐田第十代花冠(現(xiàn)名:卡羅拉)、鈴木SX4、大眾新甲殼蟲。不過說來也怪,在**以下級(jí)別的車型里幾乎都無一例外地在后懸采用拖曳臂式結(jié)構(gòu),比如大眾波羅、本田飛度、日產(chǎn)頤達(dá)、鈴木雨燕等。這難道是一種巧合?

雷諾Scenic車型的后懸結(jié)構(gòu),在狹窄的空間布局中采用了斜置減震器


介于獨(dú)立式和非獨(dú)立式懸架之間的拖曳臂式懸架優(yōu)缺點(diǎn)都很突出

  縱臂扭轉(zhuǎn)梁式半獨(dú)立懸架,縱向拖曳臂式半獨(dú)立懸架,H型縱向擺臂式懸架……這些都是不同的汽車廠商對(duì)拖曳臂式懸架的稱謂。盡管它們各自都有不同的名字,但它們的結(jié)構(gòu)和性能幾乎都大致相似。
  拖曳臂式懸架是專為后輪而設(shè)計(jì)的懸架結(jié)構(gòu),它的構(gòu)成非常簡(jiǎn)單——以粗狀的上下擺動(dòng)式拖臂實(shí)現(xiàn)車輪與車身或車架的硬性連接,然后以液壓減震器和螺旋彈簧充當(dāng)軟性連接,起到吸震和支撐車身的作用,圓柱形或方形橫梁則連接左右車輪。從拖曳臂懸架的構(gòu)造來看,由于左右縱擺臂被橫梁連接,因此懸架結(jié)構(gòu)依舊還保持著整體橋式的特性,這也就使縱向拖臂所連接的車輪在動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)中外傾角不會(huì)發(fā)生變化,由此會(huì)使前輪出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足,所以拖曳臂后懸無法為車身的精確操控提供良好的保障。不過可喜的是,連接左右縱臂的橫梁在連接處為可轉(zhuǎn)動(dòng)式,在一定程度上可讓左右車輪在小范圍的空間內(nèi)自由跳動(dòng)而不干擾到另一側(cè)車輪。
  說到此,我們需要借助拖曳臂懸架的作動(dòng)原理來看看它為什么性能如此平平。在前面我們已經(jīng)說到,拖曳臂懸架左右縱臂被一根橫梁相連,因此它在某些特性上與整體橋式懸架有相似之處。打個(gè)比方,假設(shè)一輛裝備拖曳臂后懸的緊湊型轎車經(jīng)過短波路面,由于左右后輪有橫梁相連,所以左右兩側(cè)車輪都會(huì)同時(shí)隨起伏不平的路面抖動(dòng),盡管液壓減震器和螺旋彈簧能吸收掉部分震動(dòng),但由于后懸的整體性,剩余的無法過濾掉的震動(dòng)還是不可避免地會(huì)傳入車廂,因此乘坐者會(huì)感到一定的不適,這種不適說得直白點(diǎn)就是比較顛。如果此時(shí)后輪裝備的是多連桿懸架,左右后輪就可以分別隨著各自的連接桿進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng),不會(huì)因?yàn)橹虚g的橫梁而互相干擾,那么舒適性也將大大提高。

實(shí)際上拖曳臂懸架屬于整體式的一種,因?yàn)樽笥胰詫儆残赃B接


  舒適性如此,在操控性上你更是別指望拖曳臂會(huì)帶給你莫大的驚喜。在動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)尤其是高速轉(zhuǎn)向中,車身隨慣性會(huì)產(chǎn)生一定的側(cè)傾,前面我們提到由于縱向拖臂所連接的車輪在轉(zhuǎn)向中不會(huì)發(fā)生外傾角變化,由此會(huì)造成前輪的轉(zhuǎn)向不足,所以拖曳臂懸架給人的感覺是極端操控狀態(tài)下可控性較差,后輪反映較遲鈍。其實(shí)這也與左右縱臂(車輪)被橫梁連接有關(guān),因?yàn)檗D(zhuǎn)向時(shí)車身會(huì)側(cè)傾,而彎道內(nèi)側(cè)車輪會(huì)在減震器和彈簧的伸展下盡量保持與地面的接觸,左右車輪受力不均會(huì)影響到動(dòng)態(tài)操控性。有兩種方案倒是可以解決這一問題,一種是更換更為先進(jìn)的多連桿懸架,另一種則是導(dǎo)入后輪隨動(dòng)轉(zhuǎn)向功能。
  雖然拖曳臂的缺點(diǎn)和物理缺憾明顯,但矛盾的焦點(diǎn)是它也存在同樣突出的優(yōu)點(diǎn):占用車身空間小,不會(huì)讓車身在運(yùn)動(dòng)中發(fā)生外傾角變化,減震器不會(huì)發(fā)生應(yīng)力彎曲加劇輪胎磨損。

成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的拖曳臂式懸架在組成結(jié)構(gòu)上還有許多講究之處

  盡管拖曳臂式懸架的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,構(gòu)成部件也非常少,但是它卻可以分為半拖曳臂式和全拖曳臂式兩種類型。
  所謂半拖曳臂式,就是指拖臂平行或適當(dāng)傾斜于車身,拖臂的前端連接車身或車架,后端連接車輪或車軸,拖臂可以隨減震器和螺旋彈簧實(shí)現(xiàn)上下擺動(dòng)。通常半拖曳臂式懸架結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,制造成本低,在國(guó)內(nèi)常見的微型車或緊湊型轎車如奧托、夏利、波羅以及飛度上都可以見到。而全拖曳臂式,就是指拖臂安裝于車軸上方,連接臂由后向前延伸,通常從拖臂連接端到車輪端會(huì)有一個(gè)類似于V型的結(jié)構(gòu)出現(xiàn),這樣的結(jié)構(gòu)我們稱之為全拖曳臂式。這種懸架結(jié)構(gòu)相對(duì)來說較半拖曳臂式要復(fù)雜,性能好于半拖式,通常在法系車如標(biāo)致、雪鐵龍上較常見。富康的拖曳臂式后懸就是典型的全拖臂式結(jié)構(gòu),不過隨著半拖曳臂式懸架結(jié)構(gòu)的改善,全拖曳臂式已經(jīng)非常少見了。
  其實(shí)在拖曳臂式懸架的構(gòu)造中還有許多講究,例如液壓減震器和螺旋彈簧的組合方式就有一體式和分離式。減震器和彈簧一體式的好處在于節(jié)省空間,增加舒適性,在這種結(jié)構(gòu)中螺旋彈簧通常阻尼系數(shù)比較小,講究乘坐舒適感,自然這種結(jié)構(gòu)的承載能力也非常有限。減震器和彈簧分離式是通過增加彈簧阻尼彌補(bǔ)一體式承載能力不足的缺憾,不過這樣一來乘坐舒適性又受到了影響,并且減震器和彈簧分開安裝又比較浪費(fèi)空間,所以這種結(jié)構(gòu)通常只在MPV或小型廂式車上較為常見。
  除了液壓減震器和螺旋彈簧的組合方式有講究外,在拖曳臂懸架的設(shè)計(jì)過程中,對(duì)連接左右拖臂的橫梁也非常有講究,因?yàn)闄M梁安裝位置的不同會(huì)導(dǎo)致車輛的行駛性能有非常大的變化。如果橫梁安裝位置過于靠近拖臂和車身的連接點(diǎn),那么車輛的舒適性就會(huì)非常好,但操控性會(huì)隨之下降,因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致車身側(cè)傾;如果橫梁安裝位置過于靠近車輪中心軸位置,車輛的行駛舒適性和操控性都不會(huì)有多好,但通過性和承載性更好,因?yàn)檫@樣一來其性能就接近于整體橋式結(jié)構(gòu)了。

 


雪鐵龍C4后懸依然為拖曳臂結(jié)構(gòu),不過帶后輪隨動(dòng)轉(zhuǎn)向功能

 


 


歐寶雅特的后懸為減震器和彈簧分離式

市場(chǎng)的反饋和中庸的性能使快要落伍的拖曳臂式懸架仍然可以發(fā)揮余熱

  在八十年代的日本,中高級(jí)轎車的后懸是非常忌諱采用拖曳臂式結(jié)構(gòu)的。因?yàn)槿毡镜钠囋谕瑲W美同類產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)時(shí),始終在品牌和技術(shù)上受制于人,所以這迫使日本汽車廠商采用更高端和更先進(jìn)的技術(shù)趕超歐美,于是大批采用前后獨(dú)立懸架的日本造汽車涌入歐美市場(chǎng),并且逐漸成為一種市場(chǎng)潮流。不過歐美的大部分廠商依舊頑固地堅(jiān)持使用拖曳臂式后懸結(jié)構(gòu),并不斷對(duì)這種古板的懸架結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),最終舊結(jié)構(gòu)奪回了新技術(shù)搶占走的市場(chǎng)。
  在歐系車中,雪鐵龍算是拖曳臂式后懸架的一個(gè)忠實(shí)擁躉。九十年代初推向市場(chǎng)的ZX后懸就采用拖曳臂式,九十年代末Xsara車型取代了ZX,后懸依舊是拖曳臂式,而到了二十一世紀(jì)C4取代Xsara時(shí),后懸架仍然不折不扣地還在使用拖曳臂式。真的是雪鐵龍止步不前?但它在WRC上用Xsara和C4取得的優(yōu)異戰(zhàn)績(jī)卻能否定你的這一看法。實(shí)際上在雪鐵龍看家本領(lǐng)——后輪隨動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)的輔助下,拖曳臂懸架的潛力是可以隨意挖掘的。拖曳臂懸架也正是經(jīng)受住了這樣的考驗(yàn),方才走到了今天。


 

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