CATIA某型电动汽车-悬架系统设计(6)
3. 悬架及弹性元件的结构形式与分析
3.1 悬架的结构形式与分析
独立悬架依照导向机构结构的不同可分为：双横臂式，单横臂式，纵臂式，单斜臂式，多杆式及麦弗逊式等；按弹性元件的不同可分为：螺旋弹簧式，钢板弹簧式，扭杆弹簧式，气体弹簧式，使用比较多的是螺旋弹簧式。下面简单介绍几种典型的独立悬架：
1） 、双横臂独立悬架 下面3-1所示的就是双横臂式独立悬架。选择合适的上、下横臂长度比例并合理的布置，能让主销的角度及轮距保持较小的变动。这种独立悬架被广泛应用在轿车前轮上。目前主要有A字形或V字形两种形状的横臂。悬架的两个横臂按照设计好的各个参数一端与车轮连接，另一端与车架连接，传递横向的力及力矩。两个横臂长度相等的双横臂悬架叫做等臂双横臂悬架，它可以保证主销倾角在车轮跳动时保持不变但是轮距变化很大，加剧轮胎的磨损，在现代汽车上已经很少采用。两个横臂长度不相等的双横臂悬架称为不等臂双横臂悬架，通常上臂比下臂要短，跳动轨迹也会变短，造成轮胎外倾。此种类型能够减缓轮胎的磨损，从而实现了改善汽车行驶平顺性以及操作稳定性的目的。
图3-1双横臂式独立悬架
图3-2 不等臂双横臂独立悬架
2)、纵臂式独立悬架 如图3-3所示，这种悬架的左右纵摆臂通过一根横梁连接在一起，使得摆臂只能在纵向平面进行摆动。由于横臂的存在，纵臂式独立悬架具有一些整体桥式悬架的特点，使得车轮跳动时，车轮外倾角不会发生变化，这也会使前轮出现不足转向的特性。这是改善操纵稳定性所希望看到的结果。再加上该种悬架结构特别简单，装配方便，占用的空间比较小，所以广泛的应用于现代车辆后轮。但是它的不足也很明显：承载性比较差、抗侧倾刚度小、衰减震动效果不好、舒适性也不是很好。
3）、麦弗逊式独立悬架 这种悬架是目前全球应用最广泛的轿车前悬架之一。如图3-4 所示。麦弗逊式悬架由减振器、螺旋弹簧、三角下摆臂组成，很多时候还会加上横向稳定杆。简单来说，它的主体结构就是套有弹簧的减振器。这种简单的结构限制弹簧只能沿着减振器方向振动，不用担心弹簧前后左右跑偏。还可以通过设置减振器的长度来改变弹簧的行程。因为其结构简单，所以麦弗逊式悬架质量轻、响应快、给布置发动机留下了较大的空间。也正是因为它简单的结构，它缺乏抵抗前后左右方向冲击的能力，抗侧倾能力差，容易点头和后仰，悬架刚度不大。
图3-3 纵臂式独立悬架 图3-4 麦弗逊式悬架
4）、斜置单臂式独立悬架 这种悬架是单横臂和单纵臂独立悬架的折衷方案。其摆臂绕与汽车纵轴线具有一定交角的轴线摆动，选择合适的交角可以满足汽车操纵稳定性要求[11]。这种悬架适于做后悬架。
5）、多连杆式独立悬架 顾名思义，这种悬架是由三根或三根以上的连杆组成的悬架结构。因为有较多的连杆作为导向机构，这种悬架能够实现主销后倾的最佳定位。大大削弱由路面作用在轮胎上的前后方向力，从而提高车辆非匀速行驶时的平顺性和稳定性。但由于此种悬架结构复杂、占用较大的空间不利于车辆布置，再加上成本较高，使得多连杆悬架基本只应用于中高档汽车。