汽車懸掛的案例
【汽車知識】汽車懸掛系統竟然有這么多種，都是經典的機構設計
懸掛對于汽車的操控性能有著決定性的作用，不同構造的懸掛有著不同的操控性能。常見的懸掛有麥弗遜式懸掛、雙叉臂式懸掛、多連桿懸掛等等，它們的結構是怎樣的？對汽車操控性能又有著怎樣的影響？下面我們一起來了解下吧。
1：懸掛的作用
汽車懸掛是連接車輪與車身的機構，對車身起支撐和減振的作用。主要是傳遞作用在車輪和車架之間的力，并且緩沖由不平路面傳給車架或車身的沖擊力，衰減由此引起的震動，以保證汽車能平順地行駛。
典型的懸掛系統結構主要包括彈性元件、導向機構以及減震器等部分。彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式，而現代轎車懸掛系統多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧，個別高級轎車則使用空氣彈簧。
2：獨立懸掛和非獨立懸掛的區別
汽車懸掛可以按多種形式來劃分，總體上主要分為兩大類，獨立懸掛和非獨立懸掛。那怎么來區分獨立懸掛和非獨立懸掛呢？
獨立懸掛可以簡單理解為，左右兩個車輪間沒有硬軸進行剛性連接，一側車輪的懸掛部件全部都只與車身相連。而非獨立懸掛兩個車輪間不是相互獨立的，之間有硬軸進行剛性連接。
從結構上看，獨立懸掛由于兩個車輪間沒有干涉，可以有更好的舒適性和操控性。
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懸掛設計系統安裝程序.part01.rar
懸掛設計系統安裝程序.part02.rar
懸掛設計系統安裝程序.part03.rar
懸掛設計系統安裝程序.part04.rar
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新能源汽車研究系列之汽車零部件之空氣懸掛
空氣懸掛的優點
空氣懸架是采用空氣彈簧的懸架，并且增加一套電子控制系統和氣泵。空氣彈簧是以空氣為介質，利用空氣的壓縮彈性而制成的，而傳統的螺旋彈簧利用了金屬材料彈性變形的特點。在相同載荷的作用下空氣彈簧可以得到比金屬彈簧更低的振動頻率，能極大改善車輛的行駛平穩性。
空氣彈簧的彈性系數也就是彈簧的軟硬能根據需要自動調節，起到提升舒適程度的效果。根據路況的不同以及距離傳感器的信號，行車電腦會判斷出車身高度變化，再控制空氣壓縮機和排氣閥門，使彈簧自動壓縮或伸長，從而降低或升高底盤離地間隙，以增加高速車身穩定性或復雜路況的通過性。例如運動模式時懸掛變硬，舒適模式時懸掛變軟，利用空氣來調節軟硬的空氣懸掛，在舒適性上遠遠超過了傳統懸掛。
政策支持：
根據2017年《機動車運行安全技術條件》規定，自2020年1月1日起，總質量大于或等于12000kg的危險貨物運輸貨車的后軸、所有危險貨物運輸半掛車以及三軸欄板式、倉柵式半掛車配備應裝備空氣懸架。
汽車智能化底盤發展趨勢
當前空氣懸掛作為一種高級配置主要應用于豪華車、高端電動車和高端商用車，比如奧迪Q7、保時捷卡宴、大眾途銳、奧迪A6L等。絕大多數應用空氣懸掛的車型價格都在50萬元以上。
空氣懸掛與燃油車、電動車的分類沒有直接關系，但是不可否認新能源車車企對空氣懸掛提供了重要助推作用，由于新能源汽車底盤系統穩定性的要求遠高于純燃油車，空氣懸掛系統已經逐步成為新能源汽車平臺的主流配置。并且隨著汽車智能化浪潮，空氣懸掛為智能底盤核心部件之一，通過傳感器獲取路面信息，由控制單元對彈簧剛度及阻尼力進行調節，可兼顧汽車駕駛的舒適性與通過性，同時為電池提供保護，為消費者提供更好的駕駛體驗。
展開 汽車底盤升降的原理是什么，又與懸掛有什么關系？
底盤升降系統的原理主要是依靠調整空氣懸掛中空氣減震器中空氣壓力，從而改變空氣減震器的長度和車身高度的，所以說底盤升降系統主要就是離不開空氣懸掛系統的，只有兩套系統合作才能達到底盤升降的目的。
底盤升降系統由空氣減震器，車身高度傳感器，空氣壓縮機，升降系統電腦等零件組成，底盤升降系統電腦通過高度傳感器來感知車身高度，通過對空氣懸掛系統的空氣減震器充氣和放氣來調整車輛的高度。
我們在車內就可以通過開關來調整車輛的高度，提高或降低離地間隙，這個功能對于越野車來說比較有作用，在野外可以提高車身高度獲得更好的通過能力，而在普通公路上又可以降低車身高度來提高行駛穩定性一舉兩得。
車的地盤升降系統不單單可以調整車身高度，還可以調整車輛減震效果，駕駛員可以在舒適，標準，運動等模式之間自由切換，由于空氣懸掛系統造價比較高所以只有一些高檔車型和越野車才有配備，不過空氣減震器的使用壽命沒有普通懸掛系統長，所以故障率比較高，維修價格也比較貴。
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汽車各個零部件工作原理動圖
懸掛系統應有的功能是支持車身，改善乘坐的感覺，不同的懸掛設置會使駕駛者有不同的駕駛感受。外表看似簡單的懸掛系統綜合多種作用力，決定著轎車的穩定性、舒適性和安全性。
懸掛系統是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面傳給車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動，以保證汽車能平順地行駛。典型的懸掛系統結構由彈性元件、導向機構以及減震器等組成，個別結構則還有緩沖塊、橫向穩定桿等。彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式，而現代轎車懸掛系統多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧，個別高級轎車則使用空氣彈簧。
發動機▼
進氣系統與潤滑▼
火花塞▼
正時系統▼
燃油噴射▼
冷卻系統▼
排氣系統▼
二驅車怎么變四驅？
齒輪傳動的基本用途是改變轉動方向。小時候玩兒過四驅車的肯定眼熟，組件里有個長桿，長桿兩頭帶個齒輪，把長桿安進車里，嘿！兩驅變四驅了！當然四驅車里的是最簡單的直齒輪，圖示的是螺旋齒輪。
四驅車前輪為什么能轉？
球籠式萬向節是目前應用最廣泛的等速萬向節。為啥能等速呢？因為萬向節在工作過程中，其傳力點永遠位于兩軸交角的平分面上，無論傳動方向如何變化，六個鋼球同時傳力。
踩完離合會發生什么？
齒形離合器位于發動機和變速箱之間的飛輪殼內，汽車行駛時，駕駛員可根據需要踩下或松開離合器踏板，使發動機與變速箱暫時分離和逐漸接合。
汽車為什么能倒車？
展開 汽車部件動態原理圖
發動機機油沖洗機
單相感應電動機
量子磁電機
單相感應電動機
步進電機的工作原理
平衡電機
永磁電機
汽車懸掛的工作圖
來源：機工教育
samcef在汽車多體機構仿真中的應用案例
在汽車懸掛系統設計中，剛體機構建模已經被證明是保守且不準確的。尤其是軸承及彈性支承能夠隔離外部擾動，但這類部件會引起系統模型的高非線性。為了能夠解決疲勞仿真的問題，需要能夠有研究更高頻率更高級別精確性的解決方案。這種解決方案能夠考慮到非線性，能夠簡單易用且能夠在合理的計算時間內提供可靠的結果。在本案例中，以汽車的動態特性研究為例，介紹了“Motion in FEA”的優勢。這種方法基于samcef平臺，利用了Mecano求解器，能夠將有限元方法應用到多體機構中。具體案例介紹見附件。
EAEC2011_C15_paper.zip
MULTI BODY SYSTEMS INSIDE FEA FOR STRUCTURAL NONLINEARITY IN
在汽車懸掛系統設計中，剛體機構建模已經被證明是保守且不準確的。尤其是軸承及彈性支承能夠隔離外部擾動，但這類部件會引起系統模型的高非線性。為了能夠解決疲勞仿真的問題，需要能夠有研究更高頻率更高級別精確性的解決方案。這種解決方案能夠考慮到非線性，能夠簡單易用且能夠在合理的計算時間內提供可靠的結果。在本案例中，以汽車的動態特性研究為例，介紹了“Motion in FEA”的優勢。這種方法基于samcef平臺，利用了Mecano求解器，能夠將有限元方法應用到多體機構中。具體案例介紹見附件。
EAEC2011_C15_paper.pdf
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展開 汽車整車構造詳細高清圖解
【圖解汽車】汽車懸掛系統結構解析
【圖解汽車】汽車差速器及四驅結構解析
車企用Abaqus、CATIA和Isight加速汽車設計
開發高質量螺栓接頭是汽車底盤設計不可或缺的組成部 分。高穩健性接頭相對于連接副車架到轉向節的連桿而 言，了解其設計的人可能更少，但它卻對改進操控、延長 汽車壽命至關重要。接合不嚴，就會惡化對齊不善等質 量問題，從而影響接合組件的耐用性。設計良好的接合 效率更高，能以更小型號的扣件支持更大負載，而且不會脫松。
福特汽車公司的工程師接到了為中型乘用車后懸掛系統 開發高穩健性懸臂式錐形接頭的任務（見下圖）。為了最大限度節約時間和成本，同時滿足功能性目標要求，該團隊用Abaqus for CATIA（AFC）發了自動化實驗設計（DOE）流程用于結構分析，并用Isight進行流程自動化和最優化。
分析錐形接頭性能
螺栓接頭是汽車懸掛最常見的接合方式。在本應用中， 錐形接頭用來連接連桿和后轉向節，采用懸臂式連接。 錐形接頭襯內套和轉向節兩部分相連，每部分對錐角有 獨特的制造公差。
為開發鋼內套和鋁轉向節之間的穩健錐形接頭，要考慮 以下方面：每個部件的生產公差、錐和底座之間的接觸 區域、負載移除后的錐扭矩損失角度。
為進行設計仿真測試，福特工程師采用AFC創建轉向節 和襯內套的有限元模型，并通過CATIA創建的模型獲 得幾何輸入和材料屬性。AFC保持與CATIA模型的相 關性，確保當CAD模型在設計變量變化范圍內變更時 Abaqus模型更新的魯棒性。
在物理組裝流程中，鍛鋼內錐受力緊靠鋁轉向座。由于 不同部件的生產工藝不同，錐設計特性的角度公差不同 于內套和轉向接合表面。
對進行穩健性接觸分析乃至接觸壓力分布分析，內套筒 網格構建為與轉向座網格的配合。為協助接觸面網格的 對齊，另外創建了轉向座“域”（見下圖青色），可簡化接 觸工作。這個部件在Abaqus內通過固連接觸連接到轉 向體其它部分。
展開 超直觀的全新汽車動態原理圖
6.行星齒輪系統
7.電導體和磁場的相對運動會產生電流，發電機
8.直流電動機
9.汽車發動機的活塞運動，上下的活塞運動轉化成車輪轉動的動力
10.液壓柱塞泵的工作方式
11.自動中心沖機制
12.曲軸運動
曲軸材料是由碳素結構鋼或球墨鑄鐵制成的，有兩個重要部位:主軸頸，連桿頸，(還有其他)。主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一個典型的曲柄滑塊機構。
13.發動機機油沖洗機
14.單相感應電動機
15.汽車懸掛的工作圖
懸掛系統就是指由車身與輪胎間的彈簧和避震器組成整個支持系統。懸掛系統應有的功能是支持車身，改善乘坐的感覺，不同的懸掛設置會使駕駛者有不同的駕駛感受。外表看似簡單的懸掛系統綜合多種作用力，決定著轎車的穩定性、舒適性和安全性，是現代轎車十分關鍵的部件之一。
16.二沖程發動機
在這種情況下，一個膨脹室說明了反射壓力波對燃料費用的影響。這是最大的充氣壓力基本（容積效率）和燃油效率。它是用來在大多數高性能發動機的設計。
17.馬自達的轉子發動機
文章來源：微小網
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探秘電磁奧義 | CST電磁場仿真在智能汽車設計中的應用
這些結構產生會對汽車雷達傳感器的雷達波造成反射、折射和散射，從而導致雷達傳感器性能下降，為開發帶來挑戰。
因此如何有效減輕保險杠對雷達性能的影響也是CST仿真的一項重要任務，我們通過CST仿真改進保險杠形狀、材料和安裝角度并進行驗證，結果如下圖所示：
CST仿真驗證汽車底盤對雷達的影響
由于汽車懸掛和底盤在行駛過程中一直是處于動態變化的過程，雷達波在傳感器、底盤和保險杠之間發生的多次反射會導致目標估計不準確，進而發生誤報。
通過CST電磁仿真我們可以看到，在更陡的角度下，傳感器發射的電磁波與底盤之間的相互作用變得更加明顯。
CST混合求解方式的優勢
由于CST仿真繼承了車輛的保險杠和底盤，如果采用傳統的完整物理解算器進行仿真，雖然精度確實很高，但是網格單元達到約 30 億個，對計算機的要求很高，完成仿真可能需要半個月左右，降低了整體的開發效率。
在的CST工作室套裝中，混合功能通過合并各種求解器的優勢，在時間限制內實現精度和計算資源之間的平衡，對于復雜計算，采用混合時域求解器和 A 求解器的方法進行解算：
對于需要精確計算的部分，例如物理諧振效應，可以采取混合時域求解器。對于優先考慮速度而不是精度的部分，比如底盤中無需那么精確求解的部分，我們可以采取A 求解器，這種混合方法有效地結合了兩種方法的優點，提供了兩全其美的效果。
展開 上百個零部件動態原理圖
倒擋鎖
定鉗盤式制動器工作原理
浮鉗盤式制動器動畫
行星齒輪機構（低速擋）
互鎖裝置
離合器液壓操縱機構的結構及工作原理
摩擦離合器的結構及工作原理
汽車直行時轉閥的工作情況
汽車制動系的組成及工作原理
雙腔串聯式制動主缸工作原理（制動過程）
駐車制動器
轉閥的閥芯與閥體的相對位置
轉閥式動力轉向裝置工作原理
自鎖裝置
前置前驅
前置后驅
前置四驅
鼓剎
碟剎
差速鎖
CVT無級變速器
雙離合變速器
阿克曼轉向設計
缸內直噴發動機做功過程
缸徑、沖程、排氣量與壓縮比
SOHC單凸輪軸引擎
直壓式氣門
搖臂式氣門
爆震
扭力轉換器
差速器
離合器
避震器對于抑制彈簧談跳的效果
阻尼
汽車懸掛的工作圖
回轉半徑發動機
進氣系統
火花塞
正時系統
燃油
冷卻系統
展開 基于SFE全參數化副車架多學科優化設計
除此之外，副車架能提高汽車懸掛系統的連接剛度，裝有副車架的汽車能夠明顯感覺到底盤更扎實緊湊。副車架的設計既需要考慮零件本身的安裝和布置要求，同時還需要保證結構的性能，前副車架設計重點考慮的幾個性能包括NVH性能、剛度性能、耐久性能及安全性能等。
1.1 安裝和布置要求
副車架作為連接底盤懸掛和車身的結構，需要為動力總成、轉向機、穩定桿等部件提供安裝界面，因此，在早期設計階段，需要根據安裝硬點來確定基本結構，并需保證與周邊零件的靜/動態間隙。
1.2 NVH性能
副車架模態需要避開發動機激振頻率，以免引起共振。不同車型定義的目標值有差異，需要根據車型定位來制定。
1.3 剛度性能
副車架與車身、懸架控制臂、轉向機等安裝點的局部靜剛度和動剛度是保證整車耐久、操縱穩定性和NVH性能的基礎指標，在副車架結構設計中同樣不可忽視。
1.4 耐久性能
副車架與車身連接點的耐久性能直接決定了汽車底盤的壽命，復雜的道路情況使前副車架時刻承受著來自路面的沖擊載荷，在循環載荷的作用下，副車架可能會發生疲勞失效，因此需要進行嚴格的疲勞耐久仿真，并進行相應的臺架試驗和整車道路試驗，避免出現疲勞開裂問題。
1.5 碰撞安全性能
汽車前艙正面碰撞路徑主要有三條：1）上路徑：前防撞梁-前縱梁-縱梁延伸梁；2）中路徑：shotgun-A柱上邊梁；3）下路徑：前副車架-縱梁延伸梁-中央通道，全框式副車架為正面碰撞多提供了一條傳力路徑，在車輛發生正面碰撞時能吸收部分能量，使碰撞力分散更均勻。某些前副車架的縱臂結構上會設計局部凹槽來誘導變形，使碰撞壓潰更充分，從而更好的保護乘員安全。
展開 【科普】汽車底盤各零件是如何工作的？| 動圖
在四輪驅動時，為了驅動四個車輪，必須將所有的車輪連接起來，如果將四個車輪機械連接在一起，汽車在曲線行駛的時候就不能以相同的速度旋轉，為了能讓汽車曲線行駛旋轉速度基本一致性，這時需要加入中間差速器用以調整前后輪的轉速差。
04 汽車懸掛系統
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懸掛系統是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面傳給車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動，以保證汽車能平順地行駛。
懸掛系統應有的功能是支持車身，改善乘坐的感覺，不同的懸掛設置會使駕駛者有不同的駕駛感受。外表看似簡單的懸掛系統綜合多種作用力，決定著轎車的穩定性、舒適性和安全性。
典型的懸掛系統結構由彈性元件、導向機構以及減震器等組成，個別結構則還有緩沖塊、橫向穩定桿等。彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式，而現代轎車懸掛系統多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧，個別高級轎車則使用空氣彈簧。
05 萬向節
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萬向節（即萬向接頭）是實現變角度動力傳遞的機件，用于需要改變傳動軸線方向的位置，它是汽車驅動系統的萬向傳動裝置的 "關節"部件。
萬向節與傳動軸組合，稱為萬向節傳動裝置。在前置發動機后輪驅動的車輛上，萬向節傳動裝置安裝在變速器輸出軸與驅動橋主減速器輸入軸之間；而前置發動機前輪驅動的車輛省略了傳動軸，萬向節安裝在既負責驅動又負責轉向的前橋半軸與車輪之間。
05 鼓剎
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鼓式剎車就是利用剎車鼓內靜止的剎車片，去摩擦隨著車輪轉動的剎車鼓，以產生摩擦力使車輪轉動速度降低的剎車裝置。
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