Emmetec4天前
减震器与悬挂系统:结构特性【四】 我们接下来来聊聊悬挂系统中弹性元件的核心定义。 弹性元件是悬挂系统中具备 “受力形变、卸力复位” 特性的核心部件,其工作机理有着明确的力学逻辑:当受到外部载荷作用时,它会发生可控的弹性形变,并同步产生与外力大小相等、方向相反的反作用力以抵消载荷;而当外力消失或被移除后,元件内部储存的弹性势能会驱动其恢复原始的尺寸与形态 —— 这种可往复的形变特性,是其区别于塑性部件的关键,也保证了悬挂系统的持续稳定工作。 简单来说,弹性元件即便承受外力发生形变,也能依靠自身弹性回到初始状态,不会产生永久性损伤。 在悬挂系统中,弹性元件的作用是承接外部载荷,它会先承接车身重量、路面冲击等外部载荷,将行驶过程中产生的动能转化为弹性势能储存起来,再逐步释放回悬挂系统;而减震器则与之形成互补,其核心作用是吸收这些被释放的能量,抑制弹性元件的往复振动,避免车辆出现持续颠簸,保障行驶平顺。 常见的弹性元件有两种类型,其中之一是扭力杆(Torsion Bar),扭力杆是结构最简单的弹性元件(也就是这张图中粉红色的1号部件),本质就是一根金属杆:一端与这个三角形的车架刚性相连,另一端与控制臂刚性连接。当车轮随路面起伏做上下运动时,会带动控制臂同步旋转,进而牵拉扭力杆发生扭转形变;而扭力杆扭转时产生的反向回复力矩,便是为悬挂提供支撑的弹性回复力。 虽然扭力杆结构简单、性能可靠、适配多种场景,但目前已不常见 —— 主要原因是制造成本较高,相当昂贵, 且在车辆大批量快速生产中安装难度较大。 不过,它在一些特定车型上仍有出色表现:在高性能跑车领域,第一代保时捷 911 的前悬挂便采用了扭力杆,其精准的扭转刚度可完美适配跑车的运动化调校;在中大型燃油车领域,阿尔法・罗密欧 75、90 等车型的前轮悬挂也依赖扭力杆提供稳定支撑;在老款欧系家用车中,雷诺 5、雷诺 Super 5、雷诺克里奥,以及标致 106、205、306 等车型的后轮悬挂,均是扭力杆的典型应用场景; #汽车 #减震器 #汽车配件 #汽修工具 #汽车零部件
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Emmetec4天前
减震器与悬挂系统:结构特性【三】 之前我们提到如果发动机采用横置布局,那么我们需要采用更加紧凑的汽车悬挂设计方案,至此,多连杆式悬挂(Multi-link Suspension)应运而生。 多连杆式悬挂与双叉臂式悬挂原理相近,与双叉臂式悬挂同样具备下方宛如三角形结构的控制臂和类似结构的上控制臂,多连杆式悬挂与双叉臂式悬挂的核心区别在于它可以通过优化控制臂的连接点位置,适配车辆的其他部件布局(如车架、油箱、座椅、行李厢等优先级更高的部件),还有必须把所有东西放进去,堆放得满满当当的面包车。 多连杆式悬挂类型于 20 世纪七八十年代首次出现,最初多见于日系车型,后来逐渐被德系及其他品牌车型采用,凭借出色的操控稳定性和舒适性成为中高端车型的主流选择。 最后我们来介绍一下麦弗逊式悬挂(McPherson Suspension),定义什么是麦弗逊式悬挂非常重要,因为麦弗逊式悬挂的定义常常存在混淆,因此我们先通过对比双叉臂式悬挂来明确其核心特征。 双叉臂式悬挂的结构为:三角形控制臂、轮毂、另一组三角形控制臂、螺旋弹簧、减震器与车架相连 —— 其关键特点是减震器仅承担振动吸收功能,无任何结构承载作用。这意味着即使拆除减震器,车的主体结构不会有任何改变,车辆虽然会因缺乏阻尼而剧烈颠簸,但仍能行驶(虽然行驶体验极差)。 而麦弗逊式悬挂的结构有所不同:它保留了下控制臂和轮毂,但取消了上三角控制臂,取而代之的是一根与轮毂刚性连接的减震器。“刚性连接” 指的是减震器与轮毂通过至少两颗螺栓 + 螺母固定,部分车型甚至采用焊接一体化设计 —— 这意味着汽车的轮毂和减震器是一体的,轮毂移动 1 厘米,减震器也会同步、同速、同行程移动 1 厘米。如果拆除麦弗逊式悬挂的减震器,车架会直接下沉,车辆无法正常站立或行驶。 这是因为麦弗逊式悬挂的减震器承担了核心结构承载功能,是车辆的安全关键部件,它非常重要,在这种情况下去掉麦弗逊式减震器,车辆会无法正常工作。 因此,麦弗逊式悬挂的减震器强度和耐用性远高于双叉臂式悬挂的减震器,所以这种减震器的活塞杆会比其他结构的减震器粗不少:即使是小型车,其活塞杆直径也至少为 20 毫米,中型车可达 22 毫米,部分车型甚至达到 25 毫米、28 毫米; #汽车 #减震器 #汽车配件 #汽修 #汽修工具
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Emmetec3天前
减震器与悬挂系统:结构特性【六】 最后我们来聊聊力臂的原理对悬挂系统的影响。 在悬挂系统设计中,必须重点考虑车轮、螺旋弹簧及减震器的力臂关系。 假设某悬挂系统中,弹簧、减震器与车轮的力臂长度相同,且为满足悬挂性能需求,弹簧需具备特定刚性(假设为基准值)。 假设存在一种纵臂式悬挂方案,其中弹簧与车轮的力臂长度相同。 弹簧产生的力与车轮所承受的重量相等,其计算公式为:fm = K与X相乘。 其中: 其中K所代表的是弹簧的弹性系数(elasticity of the spring)。 X所代表的是弹簧的工作行程。 假设你拥有一个刚性数值为K的弹簧。若将弹簧安装位置调整至力臂长度为原基准 50% 的位置,新弹簧的刚性需达到原基准的 4 倍 —— 而非常见误解中的 2 倍。 假设将弹簧向悬挂中心移动,直至其新力臂缩短至原有力臂的 50%—— 即车轮力臂的 50%。 为维持相同的平衡状态,新弹簧产生的力必须是原弹簧的两倍,相当于原有力值的 200%。 核心逻辑如下:力臂缩短 50% 后,为在相同悬挂行程内产生同等缓冲力,弹簧需在更小的形变范围内输出双倍力;而弹簧刚性与力的平方成正比,因此刚性需提升至 4 倍。同理,若力臂缩短至原基准的 1/3,弹簧刚性需提升至 9 倍。 刚刚我们说到的力臂原理并非仅适用于悬架上的弹簧,它的核心逻辑同样贯穿减震器的设计。减震器的核心功能是吸收悬挂系统的动态振动能量,其阻尼力的输出效果与力臂长度直接相关 —— 阻尼力的传递效率同样遵循 “力臂与效率平方成正比” 的规律。假设某减震器在原力臂位置工作时,需产生 100 公斤的阻尼力;若将其安装在力臂为原基准 50% 的位置,为保证同等阻尼效果,新减震器需产生 400 公斤的阻尼力;若力臂缩短至 1/3,则需产生 900 公斤的阻尼力。 这也是为何不同车型的减震器刚性差异显著:以豪华品牌车型为例:奔驰、宝马等车型的后悬挂设计中,为优先保障乘坐舒适性,工程师会尽可能优化力臂长度 —— 将减震器安装位置远离悬挂中心,使减震器力臂接近车轮力臂。此时,减震器无需过高的阻尼力即可实现柔和的振动吸收,因此驾驶时能感受到明显的柔软质感,路面颠簸被过滤得更为彻底。 #汽车 #减震器 #汽车配件 #汽修工具 #汽车零部件
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Emmetec1周前
减震器与悬挂系统:结构特性【二】 第二种悬挂是扭力梁式悬挂(Torsion Beam Suspension),这是目前应用广泛的悬挂类型之一。图中展示的是该悬挂的初代设计(搭载于第一代大众高尔夫),以及后续的进化版本(第四代大众高尔夫)。 其工作原理如下:两侧车轮各配备一根控制臂,两根控制臂通过一根扭力梁焊接为一体 —— 这根扭力梁尺寸更大,工作时以扭转变形为主,因此得名 “扭力梁式悬挂”。 整个悬挂总成通过弹性连接件与车架固定,橡胶连接件在运动过程中也会产生一定扭转形变。 与前文提到的拖臂式悬挂相比,扭力梁式悬挂的减震器安装位置更靠近车轮控制臂,且多为垂直布置,因此减震器长度更长、直径更细(受力负荷相对更小)。其活塞杆直径通常在 12 毫米、12.5 毫米左右,整体阻尼特性也更柔和。 在第一代大众高尔夫上,螺旋弹簧与减震器采用同轴一体式设计; 而在后续进化版本中,两者被分离布置,和减震器分离的弹簧直接在扭力梁上工作,直接作用于扭力梁上。 这种分离式设计的核心优势是:弹簧与减震器的功能实现了精准分工 —— 弹簧主要承担静态载荷(如车身重量),减震器则专注于吸收动态冲击(如路面颠簸)。 由于减震器的缓冲块无需额外承受弹簧的压力,因此可以设计得更柔软,所以在这种情况下,右侧的分离式悬挂设计比左侧的合并式悬挂设计,能够更好的吸收汽车的高频振动,提升车辆的行驶舒适性。 接下来我们要向您展示的第3种悬挂设计是双叉臂式悬挂(Wishbone Suspension),这可能是历史最悠久的悬挂类型之一,距今已有七八十甚至上百年的应用历史。 从正面观察,您可以看到类似于这个图像的结构。其结构呈现为两组三角形控制臂(上、下各一组)。 下方的这张图是从顶部视角进行观察的双叉臂式悬挂结构。 我们从顶部视角也能清晰看到双三角布局。 如果应用于前轮,还需额外增加第五根控制臂以实现转向功能;若应用于后轮,则需通过第五根控制臂限制车轮的多余位移。 双叉臂式悬挂的最大优势是设计灵活性极高:通过调整三角形控制臂的连接点位置,可以精准控制车轮在上下运动时的定位参数(如前束角、外倾角等),确保车轮始终保持最佳接地姿态。 正因如此,它被广泛应用于一级方程式赛车等高性能车型,同时也是纵置发动机车型的常用悬挂配置。 #汽车 #减震器 #汽车配件 #汽修工具 #汽车零部件
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