如何評價此種縱臂與橫臂結合汽車懸架?

介紹一種縱臂式和橫臂式的混合獨立懸架,其結構形式如圖1所示。

圖中1為彈性元件和減震器,2為縱置上控制臂,3為轉向節,4為橫置下控制臂。

懸架通過彈性元件尾部鉸點,縱置上控制臂後端鉸點和橫置下控制臂內側鉸點與車身連接,為車身提供垂向,縱向和橫向支撐。由於具有上控制臂和下控制臂的支撐,該種結構可以為車輛提供足夠剛度的側向和橫向支撐,而彈性元件和減振元件被安放在車輪與懸架上方,如圖2所示,避免了對發動機艙的橫向空間的侵佔,甚至可以得到比麥弗遜式懸架更大的橫向空間,同時由於彈性元件和減振元件只受軸向力作用,因此可以獲得更長的壽命與更理想的減震特性。

這種懸架也可以使用扭桿彈簧作為彈性元件,減低彈性元件重量,也可以與空氣彈簧,或電磁減震器等配合使用,構成主動懸架,達到更好的減震效果。

車輪外傾角和主銷後傾角是可變化的。


謝邀

看這裡

你的設計實際上就是這種的變形

虛擬主銷式上橫臂懸架

這樣的雙橫臂懸架上下橫臂分別通過兩個球副(BALL JOINT)與轉向節相連,可以完成車輪轉向和懸架跳動兩個自由度的運動,沒有實體的主銷結構,上下球副的連線即為虛擬的主銷。

彈性元件支撐在上橫臂上。這樣的結構優點在於結構緊湊,重量輕;

而缺點是球頭所能承受的力量有限,容易損壞,而且球頭的製造成本較高。

理論不合理

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上鉸接點負責前後方向力,下鉸接點負責左右方向力。

這樣設計會影響轉向系統,因為始終有向前或向後的力迫使車輪在前後方向移動。

這樣的設計還會影響中間轉向節的受力情況,影響車輪外傾角,還有主銷後傾角。

上控制做成縱置必然影響轉向節上部收到縱向受力,繼而影響轉向,這個根本避免不了。上下不等長A型支臂在這方面是兩個鉸接點都存在等比例的X 和 Y 方向力,在旋轉軸線上不會有影響。上邊做成縱向,下邊做成橫向必然影響旋轉軸線的受力。

如上

上控制臂的受力平面在如圖所示方向。

下控制臂的受力平面在如圖所示方向。

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結構設計不合理

還有車輪正上方空間是不允許有上控制臂的。

還有車架哪個地方凸出來接上控制臂還在車輪上邊


謝邀~

先佔個坑,組織好語言回答


謝邀

已為

Wu Frank童鞋的答案點贊。

好吧,事實就是這種純純的專業技術問題,我還是不出來丟人了(T T)


看了別人的答案還是忍不住自己來一發,和大家探討一下對於這種結構的看法。

鑒於問題的專業性,先腦補一下相關的基礎知識。

首先要了解車輪定位參數,包括車輪外傾角;主銷後傾角;主銷內傾角;主銷偏移距以及前束。

車輪外傾角

這個看圖即可理解,就是指當車子在平路上時,車輪相對於車身垂面向外傾斜的角度,向外傾斜為正,向內傾斜則為負。

早期的老式汽車通常有較大的正的外傾角,這樣做的目的是適應當時的路面,讓車輪能夠垂直於那是中拱較大的單車道路面。而現代汽車上,前輪外傾角通常為0、或者+1度以下的角度,較小的正的前輪外傾角有助於提高車輛直線行駛的穩定性。同時也有研究表明,車輪具有正的外傾角會使該車輪能發出的最大側向力減小。所以也有的車輛為防止汽車轉向行駛,車身發生側傾時外側車輪具有具有正的外傾角,而將車輪外傾角的初始值設置為負值。

在車輪跳動時,希望獲得的是在壓縮懸架時,車輪外傾角減小,以抵消車身側傾造成的車輪外傾,避免在轉向過程中外車車輪出現正的車輪外傾角,這種設計也是另一個問題「有的跑車車輪為何八字形外翻?」中提到有車輛在降低車身高度後出現車輪外傾角變化的原因。

這設計過程中,車輪外傾角除了上述因素外還要考慮車輪外傾角造成的車輪磨損問題

主銷後傾角

提到主銷後傾角就要先講一下主銷,主銷是指非獨立懸掛車輛車輪轉動中心處的連接車輪與車橋的貫穿上下的銷釘,而在非獨立懸掛車型中,已經沒有主銷這個零件,在非獨立懸掛中講的都是虛擬主銷,即車輪轉向時車輪轉動所圍繞的虛擬軸線。

為方便理解,貼一張圖,圖中γ就是註銷後傾角,AB稱為拖距,在拖距和車輪在轉向時受到的側向力的矢量積即為車輪迴正力矩(此圖中只畫出了機械拖距,沒有輪胎拖距,我在論述中也沒考慮輪胎拖距,簡化了回正力矩的求法。)這種回正力矩只有在車輛行駛時才會產生。在出現側風或地面不平時,註銷後傾角的存在也會使車輛轉向系統受到影響,引起車輪和方向盤的擺動。

主銷內傾角

下為主銷內傾角的示意圖,關於其講述百度百科已很詳盡。(不過它最後一段關於主銷偏移距對轉向力的影響的闡述是完全錯誤的。)

主銷偏移距

上圖中最下方標記的接觸點與輪胎中心線的距離即為主銷偏移距,圖示的為正值,若接觸點在車輪中心線外側則為負值。

當主銷偏移距為零時,接觸點與輪胎中心線重合,這樣的好處是制動力,驅動力等在車輛行駛方向的受力均不會對車輪產生轉向力矩(這就是我和Wu Frank爭論上控制臂安裝形式不會對車輪轉向系統有影響的依據)。如果主銷偏移距不為零,在停車轉向時,車輪繞接觸點邊滾邊滑,可以減小轉向阻力,若主銷偏移距為零,則停車轉向時車輪為純滑動,轉向阻力增大。(所以剛才我說百度百科剛才的論述是錯誤的。)前束由於下文沒有提到前束,在這裡就不做解釋了。

對以上概念的解釋均是以對方便大家對下面論述的理解為出發點,其實上述參數遠比我解釋的要複雜,它們對汽車其它特性的影響我在這裡沒有做拓展,如果感興趣可以自行查看更多資料。下面我們回到正題。

一般對懸架設計的要求為:

1保證汽車行駛平順性;2良好的操縱穩定性;3汽車制動和加速時車身具有較小的俯仰角位移;4佔用空間小;5有足夠的強度和剛度,能可靠傳遞車架與車輪之間的所有力和力矩。

接下來將圍繞以上5點展開討論。

1影響車輛平順性的主要因素是彈簧剛度,減震器阻尼特性和懸下質量。由於這次主要談的是約束結構,所以彈簧剛度和減震器阻尼特性在這 里不做討論。在常見的幾種獨立懸架中,結構從簡單到複雜依次是麥弗遜式懸架,雙叉臂式懸架,多連桿式懸架。在承載能力相當時,它們的約束結構和彈性元件以及減振元件總重量也是按這個順序由輕到重。從結構形式上看問題中提到的結構和和雙叉臂懸架相當,重量上也相近。

麥弗遜式懸架

雙叉臂式懸架

多連桿式懸架

2汽車的操縱穩定性是使汽車具有一定不足轉向特性,轉向時側傾角較小,車輪跳動時車輪定位參數有合適的變化規律。

問題中的懸架導向結構可控參數比麥弗遜式懸架要多,調節自由度較大,與雙叉臂式懸架相當。所以對參數設定的精準度以及對參數變化規律的把握要比麥弗遜式懸架有優勢。

3抗加速昂頭和剎車點頭的特性是根據車輛驅動形式和需求設置的,無論是麥弗遜式懸架還是雙叉臂式懸架,各種懸架導向裝置都可以設計出合適的抗加速昂頭和剎車點頭的特性。抗剎車點頭的設計會造成車輪跳動時主銷後傾角的變化,它們的關係與懸架的側傾剛度和輪距變化一樣是一對需要設計者去平衡的矛盾。

如下圖所示,這是賓士ML350的前懸架,可以看出主銷軸線和上控制臂轉動軸線夾角並不是90度,這樣設計是為了提高剎車抗點頭特性,但是這樣設計又會使車輪在跳動時主銷後傾角會發生變化,下控制臂也有類似的設計,因為看不到這裡就不多說了。

而問題中的約束結構也有類似的問題,在車輪跳動時主銷後傾角會發生一定的變化,同時這樣也會一直剎車點頭。

4結構緊湊佔用空間小。

下面對比幾種懸架圖片,空間佔用一目了然。

多連桿前懸架空間佔用與雙叉臂相當。可以看出問題中的約束結構在橫向空間佔用上的優勢。

5可靠的傳遞力和力矩,這一點上述懸架均能很好的做到。

另外由於沒有機會做模擬,尚未明確外傾角和側傾中心等參數隨車輪跳動的具體變化規律。

下面講一下我對其它幾個疑問的看法,首先是汽車上是否有空間安裝這種懸架。

我在網上找了兩輛車的側視圖,紅線標出可以安裝這種結構的位置。

今天我在這裡拋磚引玉,希望能看到對這種結構的更深刻的見解。


你的畫的比例有問題

彈簧和阻尼有那麼小么?

真做出來,前輪上方得頂著倆大包了吧

改改放在後輪試試看?


是說2號那個橫臂轉軸的方向?還是1號那個避震的位置?

避震放那個地方的,好像就在大眾還是菲亞特80年代的專利上見過似的。。

至於2號橫臂那個,歷史上有一些車也是這樣乾的吧。。像老賓士,廣汽傳祺,好像還有馬自達末代929似的。

這個阿爾法羅密歐156的

這個賓士W140的。。。


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