悬架构件,是构成悬架的总成部件,是悬架的基础。一个完整的悬架,其悬架构件应包括导向机构、弹性元件、梯形机构、阻尼元件、稳定装置和限位胶块等部分。值得注意的是,在某些特定条件下,某一零部件可兼起多种悬架构件的作用。例如钢板弹簧,它既是弹性元件,又是导向机构。又如麦弗逊悬架(Mepherson Strut Suspension)中的减振器柱,它既是阻尼元件,又是导向机构等。
导向机构是导向和传力的机构,它关系着车轮相互间的位移特征并保证其间的力和力矩的可靠传递,是任何悬架都不可缺少的。此外,它不仅起着导向和传力的作用,而且还决定着悬架的独立与相关。悬架的名称也往往是由导向机构决定的,如单纵臂悬架、双横臂悬架、半拖臂悬架等。
导向机构控制着车辆的运动方向,决定着车轮的运动轨迹和定位参数的变化,决定着悬架的悬架中心和整车的侧倾中心和纵倾中心,影响着汽车的平顺性以及车身的稳定性和操纵稳定性。
弹性元件起着承载和缓冲的作用,它保证着悬挂质体和非悬挂质体之间的弹性联系,并把刚性传递转变为满足乘坐和运载需求的输出。弹性元件也是悬架代表性的构件,有时也独立地命名悬架,如扭杆弹簧悬架等。
弹性元件决定着悬架的垂直刚度、挠度及其振动频率,影响平顺性能及其动力性能的发挥;弹性元件还决定着角刚度,影响车身稳定性和转向特性。
弹性元件主要有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、橡胶弹簧、空气弹簧和油气弹簧等。
习惯上把梯形机构划入转向机构,但不可单纯地把它视作转向机构,还应把它纳入悬架之中来考虑。这样做不仅符合悬架的定义,更重要的是梯形机构与悬架问题以及稳态转向特性都紧密相关。
梯形机构参数决定着内、外车轮的转角关系,影响其转向特性;车身在侧向加速度的作用下侧倾时,梯形机构将牵动车轮转向,而牵动的数值又往往不可忽视。因此,孤立地把梯形机构划入转向机构,还不如也把它归入悬架之中,进而全面地来认识它的作用。
事实上,人们早就把梯形机构作为悬架构件在研究,如三段式梯形机构断开点的确定,内、外车轮转角关系如何影响转向特性等。
阻尼元件是一个吸能和散能的装置。它除能衰减振动和耗散振动能量之外,还能抑制车身、车轮的共振,减小车身的垂直振动加速度,减小车轮的振幅和车轮着地压力的变化,保持良好的抓地性能。特别地,它还能抑制车身的角位移,降低角加速度,从而获得良好的平顺性和柔顺性。
一个悬架,如果完全没有阻尼,那么外界激励所造成的振动将无休无止地继续下去。悬架阻尼除来自所有运动件的摩擦和变形之外,主要来自减振器。目前减振器有液力摇臂式和液力筒式两种,而汽车主要用的是双向作用筒式减振器。
稳定装置是角刚度的调节器,它既能统一平顺性和车身稳定性这一矛盾,还能调节汽车的转向特性和车身承受附加力矩的状况和大小。
平顺性和车身稳定性始终是一对矛盾,高平顺性要求具有低的垂直刚度,低垂直刚度必造成低角刚度,低角刚度又会使车身的角位移增大。然而,稳定装置却既能补偿角刚度,又不增大垂直线刚度。
轴间角刚度比影响整车的转向特性,调整角刚度就调整了角刚度比,从而调整了整车的转向特性。
车身在外力矩的作用下,不同的轴间角刚度将提供不同的反倾力矩,从而使车身承受不同的附加力矩。因此,调整不同车轴的角刚度就调整了车身的受力状况。
稳定装置有横向和纵向之分,横向稳定装置保证控制车身的侧倾角,纵向稳定装置负责控制车身的纵倾角。