汽车行驶中前后方向的冲击是如何减震的?车轮带动车身前行的力矩传递是怎么样的?
1:
竖向减震大家都清楚,有减震弹簧,有避震桶,但是汽车的前后冲击是如何减震的?
静态来说,没有震动。是由悬架来承受纵向力的。
动态来说,如下图:
红线是大致的轮芯运动轨迹可见,不同尺寸的轮胎与相同障碍物方块的接触角是不一样的。由此可得出震动在纵向(前后)及垂向(上下)的分力不一样:大轮在纵向(前后)的分力会更小些,换句话说,大轮在纵向(前后)的受力更小。
再换句话说,大轮垂向(上下)冲击由减震器承担更多。纵向(前后)由悬架承担的冲击更小。
PS:纯刚体不考虑轮胎的情况下,假设越障速度相同,虽然轮芯跳动高度一致,但振动频率大轮更低(速度一样,轮跳时间长,频率就低了)。说人话就是舒适性更好。
直观的体会就是找个行李箱在沥青路上拉一下,震得手麻,因为轮子小,振动频率高且纵向冲击大。
2:
比如急加速和急减速?或者前进的过程中遇到坑坑洼洼,还有前驱汽车轮子转动时是如何带动车身前行的?
急加速和急减速,大部分是由悬架承担的(可以简单理解成图1的情况)。但因为车的质心高度问题,会出现加速抬头,减速点头的情况。这部分分力,是由减震器承担的。而在悬架设计中,有anti-squat和anti-dive的设计,是用悬架内应力抵消部分点头/抬头的力量。
遇到坑坑洼洼的解释看1。
汽车向前开时,轮子转动,地面给轮胎向前的摩擦力,轮胎推轮圈,轮圈推轮芯,轮芯推羊角,羊角推摆臂,摆臂推副车架。
3:
传递力矩的部件是上摆臂还是下摆臂?如果是下摆臂,为何不把汽车的下摆臂做成软性连接?比如用弹簧前后方向布置,这样会不会大大提高行驶舒适性?
双A结构,上下摆臂都传递。麦弗逊结构,下摆臂和减震器塔顶都传递(这也是为什么麦弗逊的减震器芯部会比较粗的原因,因为要传递弯矩)。
双A臂上下都受纵向力双A臂上下摆臂受力的比例为F上/F下=L1/L2,其实就是杠杆原理。
麦弗逊也一样。
但是,实际计算中,还有内倾角、上下摆臂横向长度、主销后倾角等等影响悬架几何的因素,并没有这么简单的计算。
至于摆臂与副车架的连接,看下图:
本来就是软连接啊!橡胶衬套本身就承担了弹簧和阻尼的作用了。越障时摆臂与副车架之间纵向振动的缓冲,就是靠摆臂内侧这两个衬套实现的。汽车技术发展到了今天,在舒适性和操控性还有成本上综合考虑,这个位置用橡胶是最适合的。太软影响操控响应性,太硬影响舒适性,用弹簧的话结构不好做成本也会飙升,经过几十年,最终筛选出了使用橡胶作为衬套的方法。(橡胶衬套的材料选择,涉及到NVH和模态分析,在此不表)。赛车只考虑操控性不考虑舒适性,可以用轴承做硬连接。
汽车行驶中前后方向的冲击是如何减震的?车轮带动车身前行的力矩传递是怎么样的?
1:
竖向减震大家都清楚,有减震弹簧,有避震桶,但是汽车的前后冲击是如何减震的?
静态来说,没有震动。是由悬架来承受纵向力的。
动态来说,如下图:
红线是大致的轮芯运动轨迹可见,不同尺寸的轮胎与相同障碍物方块的接触角是不一样的。由此可得出震动在纵向(前后)及垂向(上下)的分力不一样:大轮在纵向(前后)的分力会更小些,换句话说,大轮在纵向(前后)的受力更小。
再换句话说,大轮垂向(上下)冲击由减震器承担更多。纵向(前后)由悬架承担的冲击更小。
PS:纯刚体不考虑轮胎的情况下,假设越障速度相同,虽然轮芯跳动高度一致,但振动频率大轮更低(速度一样,轮跳时间长,频率就低了)。说人话就是舒适性更好。
直观的体会就是找个行李箱在沥青路上拉一下,震得手麻,因为轮子小,振动频率高且纵向冲击大。
2:
比如急加速和急减速?或者前进的过程中遇到坑坑洼洼,还有前驱汽车轮子转动时是如何带动车身前行的?
急加速和急减速,大部分是由悬架承担的(可以简单理解成图1的情况)。但因为车的质心高度问题,会出现加速抬头,减速点头的情况。这部分分力,是由减震器承担的。而在悬架设计中,有anti-squat和anti-dive的设计,是用悬架内应力抵消部分点头/抬头的力量。
遇到坑坑洼洼的解释看1。
汽车向前开时,轮子转动,地面给轮胎向前的摩擦力,轮胎推轮圈,轮圈推轮芯,轮芯推羊角,羊角推摆臂,摆臂推副车架。
3:
传递力矩的部件是上摆臂还是下摆臂?如果是下摆臂,为何不把汽车的下摆臂做成软性连接?比如用弹簧前后方向布置,这样会不会大大提高行驶舒适性?
双A结构,上下摆臂都传递。麦弗逊结构,下摆臂和减震器塔顶都传递(这也是为什么麦弗逊的减震器芯部会比较粗的原因,因为要传递弯矩)。
双A臂上下都受纵向力双A臂上下摆臂受力的比例为F上/F下=L1/L2,其实就是杠杆原理。
麦弗逊也一样。
但是,实际计算中,还有内倾角、上下摆臂横向长度、主销后倾角等等影响悬架几何的因素,并没有这么简单的计算。
至于摆臂与副车架的连接,看下图:
本来就是软连接啊!橡胶衬套本身就承担了弹簧和阻尼的作用了。越障时摆臂与副车架之间纵向振动的缓冲,就是靠摆臂内侧这两个衬套实现的。汽车技术发展到了今天,在舒适性和操控性还有成本上综合考虑,这个位置用橡胶是最适合的。太软影响操控响应性,太硬影响舒适性,用弹簧的话结构不好做成本也会飙升,经过几十年,最终筛选出了使用橡胶作为衬套的方法。(橡胶衬套的材料选择,涉及到NVH和模态分析,在此不表)。赛车只考虑操控性不考虑舒适性,可以用轴承做硬连接。
汽车行驶中前后方向的冲击是如何减震的?车轮带动车身前行的力矩传递是怎么样的?
关于冲击前面有答主说的很明白了。
就是加速减速时的力由减震悬挂系统和轮胎吸收大部分。
当然发生交通事故追尾等情况是整车吸收冲击力。
下面用人话讲一下为什么不用前后弹簧来减少前后方向的冲击力(不含碰撞交通事故),可能知识有限说的不到位或者错的,希望指正。
现在大部分车辆悬架与控制臂用的胶套,这里已经吸收掉部分纵向力了。因为胶套的变形系数很低,所以对车辆的行驶轨迹影响非常小。但是如果用弹簧作为抵消行驶中纵向冲击的连接件,肯定会增加车辆的操控难度。
试想前后桥半轴一直在一个较大的变数下运动,基本不保持水平,车辆的行驶轨迹会非常扭曲。好处是减弱对车身的冲击力,坏处却太多了。比如操控性,本来只想左转但是因为弹簧存在,入弯变慢了,出弯了方向还在来回震荡,非常危险。
特被是高速行驶中,过大的前后桥水平位置不齐就会让车辆行驶轨迹和姿态发生变化。比较典型的情况就是部分悬挂胶套磨损严重的车辆,高速行驶中车辆发飘,姿态难以控制。
所以,还是用相对刚性的胶套吧,安全第一。
汽车行驶中前后方向的冲击是如何减震的?车轮带动车身前行的力矩传递是怎么样的?
关于冲击前面有答主说的很明白了。
就是加速减速时的力由减震悬挂系统和轮胎吸收大部分。
当然发生交通事故追尾等情况是整车吸收冲击力。
下面用人话讲一下为什么不用前后弹簧来减少前后方向的冲击力(不含碰撞交通事故),可能知识有限说的不到位或者错的,希望指正。
现在大部分车辆悬架与控制臂用的胶套,这里已经吸收掉部分纵向力了。因为胶套的变形系数很低,所以对车辆的行驶轨迹影响非常小。但是如果用弹簧作为抵消行驶中纵向冲击的连接件,肯定会增加车辆的操控难度。
试想前后桥半轴一直在一个较大的变数下运动,基本不保持水平,车辆的行驶轨迹会非常扭曲。好处是减弱对车身的冲击力,坏处却太多了。比如操控性,本来只想左转但是因为弹簧存在,入弯变慢了,出弯了方向还在来回震荡,非常危险。
特被是高速行驶中,过大的前后桥水平位置不齐就会让车辆行驶轨迹和姿态发生变化。比较典型的情况就是部分悬挂胶套磨损严重的车辆,高速行驶中车辆发飘,姿态难以控制。
所以,还是用相对刚性的胶套吧,安全第一。
汽车行驶中前后方向的冲击是如何减震的?车轮带动车身前行的力矩传递是怎么样的?
题主对汽车底盘架构理解有严重偏差。
(同时也没学好物理)
用傻子也可以理解的方法解释:
轮胎是可以前后滚动的。
所以前后冲击会随着滚动变为上下冲击。
不存在前后冲击。
这就是为什么加速和制动时会“抬头”和“点头”
就是因为前后冲击被变为上下冲击。
正确说法是“轴荷转移”。
而轮胎左右是不可滚动的。
所以侧向冲击是存在的。
最简单的一个词“侧倾”。
另………
轮端动力传递组件是半轴…
上下摆臂和各连杆的作用
是解决上下和左右动势以及负责转向…
汽车行驶中前后方向的冲击是如何减震的?车轮带动车身前行的力矩传递是怎么样的?
题主对汽车底盘架构理解有严重偏差。
(同时也没学好物理)
用傻子也可以理解的方法解释:
轮胎是可以前后滚动的。
所以前后冲击会随着滚动变为上下冲击。
不存在前后冲击。
这就是为什么加速和制动时会“抬头”和“点头”
就是因为前后冲击被变为上下冲击。
正确说法是“轴荷转移”。
而轮胎左右是不可滚动的。
所以侧向冲击是存在的。
最简单的一个词“侧倾”。
另………
轮端动力传递组件是半轴…
上下摆臂和各连杆的作用
是解决上下和左右动势以及负责转向…
汽车行驶中前后方向的冲击是如何减震的?车轮带动车身前行的力矩传递是怎么样的?
Z向: 弹簧+bumper上跳缓冲,reboundstop下跳极限缓冲,减振器用来减振。
X向和Y向: 缓冲和减振由两部分,一部分是衬套,衬套有刚度,可以缓冲吸能,此时起到弹簧的作用,并且有6向刚度,可吸收6向。又有阻尼,可以衰减冲击能量,此时起到减振器的作用。另外一部分由弹簧和减振器在X向和Y向的分量贡献,但不能设计的太过,前者分量过大容易失稳,后者分量过大Z向阻尼效率低下,丢了西瓜捡芝麻。
上、下摆臂就是通过橡胶/液压衬套柔性连接至车身/车架的,为什么这里不用你所说的金属弹簧呢?因为摆臂处的柔性连接不仅要有缓冲的功能(ride,X向要软),同时要兼顾K&C和操稳(Y向要硬)及NVH(动刚度要整体匹配),这些功能是仅一个方向静刚度可调并且动静刚度完全一致的金属弹簧不具备的,另外小弹簧的刚度数量级也被衬套完爆,所以不使用金属弹簧(仅能单一方向缓冲,无其他功能),而用多面手衬套。
楼上说车辆不受X向冲击的,方坑工况,了解一下。
汽车行驶中前后方向的冲击是如何减震的?车轮带动车身前行的力矩传递是怎么样的?
Z向: 弹簧+bumper上跳缓冲,reboundstop下跳极限缓冲,减振器用来减振。
X向和Y向: 缓冲和减振由两部分,一部分是衬套,衬套有刚度,可以缓冲吸能,此时起到弹簧的作用,并且有6向刚度,可吸收6向。又有阻尼,可以衰减冲击能量,此时起到减振器的作用。另外一部分由弹簧和减振器在X向和Y向的分量贡献,但不能设计的太过,前者分量过大容易失稳,后者分量过大Z向阻尼效率低下,丢了西瓜捡芝麻。
上、下摆臂就是通过橡胶/液压衬套柔性连接至车身/车架的,为什么这里不用你所说的金属弹簧呢?因为摆臂处的柔性连接不仅要有缓冲的功能(ride,X向要软),同时要兼顾K&C和操稳(Y向要硬)及NVH(动刚度要整体匹配),这些功能是仅一个方向静刚度可调并且动静刚度完全一致的金属弹簧不具备的,另外小弹簧的刚度数量级也被衬套完爆,所以不使用金属弹簧(仅能单一方向缓冲,无其他功能),而用多面手衬套。
楼上说车辆不受X向冲击的,方坑工况,了解一下。