第12章 悬架

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1、第12章 悬 架,知识目标 熟悉悬架的功用、基本组成、结构和工作原理； 掌握各种弹性元件与减振器的结构特点和作用原理； 熟悉非独立悬架和独立悬架特点与类型。 能力目标 能够正确选择与使用工具、设备，并规范进行悬架系统的拆装、检测与维护； 能分析、诊断与排除悬架系统的常见故障。,12.1 概述,定义： 悬架（Suspension）是车架（或车身）与车桥之间一切传力连接装置的统称。 作用： 1、缓和行驶中车辆受到的由不平路面引起的冲击力，保证乘坐舒适和货物完好； 2、迅速衰减由于弹性系统引起的振动，传递垂直、纵向、侧向反力及其力矩； 3、起导向作用，使车轮按一定轨迹相对车身运动。,一、组成 弹性元

2、件：承受并传递垂直载荷，缓和不平路面、紧急制动、加速和转弯引起的冲击或车身位置的变化；保持车架和车桥之间的弹性连接。 减振器：衰减由于弹性系统引起的振动。 导向装置：使车轮按一定运动轨迹相对车身运动，同时传递垂直力之外的各种力和力矩。 横向稳定杆 :防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜 。,图12.1 被动悬架的组成,二、悬架种类 按照控制形式不同分： 被动式悬架和主动式悬架。 按照汽车导向装置的不同分： 独立悬架（Independent Suspension）和非独立悬架（Dependent Suspension）。,两侧车轮安装于一整体式车桥上，车轮连同车桥一起通过弹性元件悬挂在车架或

3、车身上。当一侧车轮受到冲击时会直接影响到另一侧车轮。,非独立悬架,两侧车轮分别独立地与车架或车身弹性地连接，当一侧车轮受到冲击时，基运动不会直接影响到另一侧车轮。,独立悬架,12.2 弹性元件,悬架采用的弹性元件常见有： 钢板弹簧、螺旋弹簧、空气弹簧和油气弹簧等。,1.钢板弹簧（Leaf Spring）,1、定义： 由若干不等长的合金弹簧片叠加在一起组合成一根近似等强度的梁。 2、构造： 1）主片和卷耳 2）中心螺栓 3）弹簧夹,图12.3 钢板弹簧,特点： 1）弹簧有足够的刚性使车桥适当定位，不需要导向装置； 2）钢板之间的摩擦可以控制弹簧自身的振荡； 3）适用于重载，寿命长； 4）由于片间

4、摩擦，难以吸收路面的振动。,图12.5 钢板弹簧断面形状,2.螺旋弹簧（Spiral Spring）,螺旋弹簧大多应用在独立悬架上，尤其是前轮独立悬架中。在有些轿车上。后轮非独立悬架小也使用螺旋弹簧作为弹性元件，如图12.1所示。 螺旋弹簧用弹簧钢料卷制而成，有刚度不变的圆柱形螺旋弹簧和刚度可变的圆锥形螺旋弹簧两种。,特点： 无须润滑，防污能力强； 质量小，且单位质量的能量吸收率高； 本身没有减振作用，须装设减振器； 只能承受垂直载荷，须装设导向装置。,3.扭杆弹簧（Torsion Bar Spring）,扭杆弹簧用铬钒或硅锰合金并具有扭曲刚性的弹簧钢制成，扭杆断面如图12.6所示，常用的为圆

5、形，少数是矩形或管状。 为保护扭杆表面，可在其上涂抹环氧树脂，并包一层玻璃纤维，再涂一层环氧树脂，最后，涂上沥青和防锈油漆，以防磨蚀和损坏表面从而提高扭杆弹簧的使用寿命。,图12.7 扭杆弹簧,用铬钒或硅锰合金、具有扭曲刚性的弹簧钢制成的杆 件。 特点： 结构简单，便于布置，维修简便； 质量较轻，且单位质量的能量吸收率高； 不需润滑； 本身没有减振作用，须装设减振器；,4.气体弹簧（Gas Spring）,在密闭的容器内装入压缩气体，利用气体的可压缩性实现弹簧的作用 。 气体弹簧的刚度是可变的： 随着载荷的增加，容器内压缩空气压力升高，其刚度也随之增加；载荷减少，刚度也随空气压力降低而下降 。

6、 主要有空气弹簧和油气弹簧两种。,图12.8 油气弹簧,载荷增加：活塞上移，工作缸油压升高，打开阻尼阀进入球形室下部，推动隔膜向气室方向移动，气室压力升高，弹簧刚度增加； 载荷减小：气室内的高压氮气伸涨，隔膜下移，油液通过阻尼阀流回工作缸，活塞下移使油压降低，同时气室容积变大压力下降，弹簧刚度降低。,特点： 1）只能承受垂直载荷，须装横向推力杆和纵向等导向装置； 2）在满载和空载时都具有良好的行驶平顺性； 3）体积小，质量轻； 4）对气体的密封性要求高，且维修麻烦； 5）对空气弹簧，需要使用控制阀、压缩机等，结构复杂。,12.3 减振器,悬架系统中的弹性元件受冲击会相应产生振动，因此需要在悬架

7、中与弹性元件并联安装减振器（Shock Absorber） 。 作用：衰减车架和车身振动，提高汽车行驶的平顺性。,图12.9 减振器和弹性元件,图12.10 液压减振器的基本原理,一、概述,基本工作原理： 当车架与车桥间出现相对运动时，减振器内的活塞上下移动，减振器油液反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦消耗振动的能量，使其转化为热能，散发到大气中。,要求： 1、在悬架压缩行程中，减振器阻尼力应较小，以便充分发挥弹性元件的弹性作用，缓和冲击。 2、在悬架伸张行程中，减振器阻尼力应较大，以迅速衰减振动； 3、当车架或车身与车桥间的相对运动速度过大时，

8、减振器能自动加大液流量，使阻尼力始终保持在一定限度之内，以避免车架或车身承受过大的冲击载荷。,。,类型： 按工作原理分： 单向作用式和双单向作用式。 按结构分： 双筒式和单筒式。 按工作介质分： 液压式和充气式。,二、双向作用筒式减振器,1、构造 ： 活塞杆 储油缸筒 伸张阀、 补偿阀 压缩阀、 流通阀,图12.10 双向作用筒式减振器,2、工作过程 1）压缩行程 活塞下移，下腔容积减小，油压升高。油液经流通阀流入上腔；上腔被活塞杆占去了一部分空间，使上腔增加的容积小于下腔减小的容积，另一部分油液推开压缩阀，流回储油缸。油液通过阀孔时所形成的节流作用就产生了对悬架压缩运动的阻尼作用。,2）伸张

9、行程 活塞上移，上腔油压升高，流通阀关闭，上腔内的油液压开伸张阀流入下腔。活塞杆的存在，使上腔流来的油液不足以充满下腔增加的容积，下腔产生真空度，储油缸中的油液推开补偿阀流进下腔进行补充。,12.4 非独立悬架,非独立悬架（Dependent Suspension）由于结构简单，工作可靠，被广泛用于一般货车和客车的悬架上，而用在轿车上往往只作为后悬架。最为常见的是用钢板弹簧做非独立悬架的弹性元件，也有采用螺旋弹簧做非独立悬架的弹性元件的。,特点： 结构简单，易于维修，寿命长，适合重载； 转弯时车身倾斜度小，车轮定位几乎不变，轮胎磨损较小； 左右车轮的运动相互影响，容易产生跳动和摇摆现象。,一、

10、钢板弹簧式非独立悬架,图12.11 钢板弹簧式非独立悬架,悬架中部:用两个U型螺栓将钢板弹簧固定在车桥上； 悬架前端为固定铰链，也叫固定吊耳。 后端卷耳： 活动吊耳减振器: 上吊环与车架连，下吊环与车桥连。,图12.12 东风EQ1090E型汽车后悬架,图12.13 渐变刚度钢板弹簧后悬架,副簧位于主簧下面，随载荷增大，副簧逐渐起作用。 改善平顺性,二、螺旋弹簧非独立悬架,螺旋弹簧非独立悬架常用于轿车的后悬架，由于使用螺旋弹簧作为弹性元件，仅能受垂直载荷，因此，其悬架系统需要安装导向装置和减振器 。,图12.14 上海桑塔纳轿车的后桥螺旋弹簧非独立悬架,12.5 独立悬架（Independen

11、t Suspension）,1、优点： 1）在悬架弹性元件一定的变形范围内，两侧车轮的的运动互不影响，减小振动，防止转向轮偏转； 2）汽车的非簧载质量小，提高行驶的平顺性； 3）发动机总成的位置降低和前移，使汽车质量下降，提高行驶的稳定性。,2、类型：,图12.15 独立悬架基本类型示意图,一、横臂式独立悬架,图12.16 红旗CA7560轿车前悬架,图12.17 车轮外倾角和主销后倾角调整（俯视）,不等臂长双横臂式独立悬架,图12.17 双横臂式前悬架,二、纵臂式独立悬架,纵臂式独立悬架有单纵臂式和双纵臂式两种。,1单纵臂式独立悬架,单纵臂式独立悬架不能用于转向桥，因为在车轮跳动时主销后倾角

12、变化很大。,图12.19 单纵臂式独立悬架,2双纵臂式独立悬架,转向节与两个纵摆臂作铰链式连接，纵臂通过纵臂轴扭杆弹簧连接，扭杆弹簧内端固定在车架上。车轮所受的纵向力、侧向力及力矩由车架上的管状横梁传递给车架。这种悬架的两个纵摆臂 一般长度相等，形成平行四连杆机构，因此车轮上下跳动时车轮的定位参数保持不变，可用作转向桥。,图12.20 双纵臂式独立悬架,3单斜臂式独立悬架,单斜臂式独立悬架，其特点是：当车轮上下跳动时，摆臂的摆动轴线与车轴轴线斜交叉，故称为单斜臂式独立悬架。选择好摆臂的摆动轴线与车轴轴线的夹角，可使这种悬架接近单横臂式或单纵臂式独立悬架，兼有两者的特点，适用于轿车的后悬架。,图

13、12.21 单斜臂式独立悬架,三、车轮沿主销轴线移动的独立悬架,1、烛式 车轮沿固定不动的主销轴线移动轮距、轴距稍有变化 ；主销、车轮的倾角不变。,图12.22 烛式独立悬架图,2、麦弗逊式 车轮沿摆动的主销轴线移动主销； 车轮的倾角、轮距都有变化。,12.23麦弗逊式独立悬架结构示意图,四、横向稳定器 (杆),现代轿车悬架很软，即固有频率很低。汽车高速行驶转弯时，车身会产生较大的侧向倾斜和侧向角振动。为了提高悬架的侧倾角刚度，减小侧倾，常在悬架中加设稳定器。如图12.28所示，为杆式横向稳定器（Stabilizer Bar） 。,图12.28 杆式横向稳定器,当两侧悬架变形不等，车身相对路面

14、发生侧向倾斜时，弹性的稳定杆产生扭杆内力矩阻碍悬架弹簧的变形，从而减小了车身的侧倾和侧向角振动。,12.6 悬架系统的检修,悬架技术状况变差，使汽车的冲击载荷变大，加剧了零件的磨损，影响汽车的行驶平顺性和操纵的可靠性。 悬架的主要损耗形式： 弹簧弹力下降、弹簧断裂和减振器失效。,1 、 非独立悬架的检修 非独立悬架的检修主要是弹性元件和减振器的检修 1）弹性元件的检修 （1）钢板弹簧的检修 （2）螺旋弹簧的检修 2）减振器的检查,2、独立悬架的检修 独立悬架常用在汽车的前桥上，独立悬架的检修包括弹性元件、减振器、横向稳定杆等的检修。其弹性元件多为螺旋弹簧，因在非独立悬架的检修中已涉及螺旋弹簧和

15、减振器的检修故不再重复。其检修内容是： 1）前减振器悬架轴承主橡胶挡块的检查 ）副车架、横向稳定杆和梯形臂的检查,12.7 悬架系统的故障诊断,1、非独立悬架系统的常见故障 非独立悬架系统的常见故障是车身倾斜、异响等。 1）车身倾斜 2）异响,1车身倾斜 （1）现象：汽车调整后停放在平坦地面上，车身横向或纵向歪斜，汽车行驶中方向自动跑偏。 （2）原因： 钢板弹簧、螺旋弹簧断裂； 弹簧弹力下降； 弹簧刚度不一致； U形螺栓松动。,2异响 （1）现象：汽车在行驶过程中，特别是道路颠簸、突然制动、转弯时从悬架部位发出噪声。 （2）原因： 减振器漏油，造成油量不足； 活塞与缸筒磨损，配合松旷； 连接部

16、位脱落； 铰链点磨损、松旷； 橡胶衬套磨损、老化或损坏； 弹簧折断。,2、 独立悬架的常见故障 独立悬架系统的常见故障是车身倾斜、异响、前轮异常磨损等。 车身倾斜和异响的故障现象和原因基本类同于非独立悬架系统，前轮的异常磨损与车架、车轮、悬架等系统的技术状况变坏有关，与悬架相关的是悬架磨损后因配合间隙变大而使前轮定位参数改变所致。,独立悬架总成主要由螺旋弹簧、上下摆臂、横向稳定杆及减振器等组成。总成铰接点多，独立悬架总成常见的故障有如下几项： （1）现象： 异响，尤其在不平路面上转弯时； 车身倾斜，汽车在转弯时车身过度倾斜等； 前轮定位参数改变； 轮胎异常磨损； 车辆摆振及行驶不稳。,（2）原因： 螺旋弹簧弹力不足； 稳定杆变形； 上、下摆臂变形； 各铰接点磨损、松旷。 当汽车产生上述现象时，应对悬架系统进行仔细检查，即可发现故障部位及原因。,