汽车构造-- 悬架教材

《汽车构造-- 悬架教材》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车构造-- 悬架教材（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第二十二章 悬架 主要内容 n概 述 n减振器 n弹性元件 n非独立悬架 n独立悬架 n多轴汽车的平衡悬架 n主动悬架与半主动悬架 第一节 概 述 n悬架定义 q车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一 切传力连接装置的总称。 n作用： q把作用于车轮的垂直反力、纵向反力和测向力以及 这些反力引起力矩传递到车架，并使车辆具有良好 的乘坐舒适性、平顺性和稳定性。 一、悬架组成与功用 n主要构成：三部分 q弹性元件：缓冲缓冲 q减振器：减振减振 q导向杆系：传力并约束车桥运动轨迹传力并约束车桥运动轨迹 n另外一些车辆上还要加装 q横向稳定器：提高悬架的侧倾角刚度提高悬架的侧倾角刚度 二、悬架系

2、统的自然振动频率 n也称振动系统的固有频率,是影响平顺性的重要性能指标，也称 为车辆的偏频，取值范围一般在11.6Hz之间。 n自然振动频率由汽车簧载质量和悬架刚度决定。 由公式可知: 1) 垂直载荷一定时，悬架刚度越小，自然振 动频率越低，一定载荷下悬架垂直变形大。 货车结构难保证，故其自然频率一般较高。 2)刚度一定时，簧载质量越大，变形越大，自 然频率越低。 为使汽车从空载到满载的范围变化时，车 身自然振动频率基本保持不便，要求悬架刚 度是可调的。 三、悬架的分类 n非独立悬架： q两侧车轮刚性连接在一起，只能共同运动的悬架 q 广泛应用于货车、客车和轿车后桥 n独立悬架： q两侧车轮由

3、断开式车桥连接，车轮单独通过悬架于车 架连接，可以单独跳动。 q广泛应用于轿车前悬架。 3汽车悬架的类型 n非独立悬架的特点 q两侧车轮通过整体式车桥 相连，车桥通过悬架与车 架或车身相连。 q如果行驶中路面不平，一 侧车轮被抬高，整体式车 桥将迫使另一侧车轮产生 运动。 2）独立悬架 n独立悬架的特点 q车桥是断开的，每一侧车 轮单独地通过悬架与车架 （或车身）相连，每一侧 车轮可以独立跳动。 第二节 弹性元件 v钢板弹簧 v螺旋弹簧 v扭杆弹簧 v空气弹簧 v油气弹簧 v橡胶弹簧 悬架的弹性元件主要有： 组成的悬架结构简单，工作可靠，刚度大 ，适用于非独立悬架。 制造工艺简单，不需要润滑，

4、安装的纵向 空间小，质量小。应用于独立悬架。 单位质量的储能高，结构简单，不需要润 滑，方便布置。 统称为气体弹簧，具有变刚度特性，可调 整车身高度，提高汽车的舒适性和平顺性 。应用于高级大巴和高级轿车。 单位储能高，有阻尼特性、隔振。用于缓 冲块 第二节 弹性元件 n钢板弹簧 q中心螺栓距两端卷耳中心 的距离相等时，称为对称 式钢板弹簧，不相等时， 称为非对称式钢板弹簧。 q多片式钢板弹簧可以同时 起到缓冲、减振、导向和 传力的作用，用于货车后 悬架可以不装减振器。 变厚度断面的弹簧片 n一些轻型货车和客车采用由单片或23片变厚度断面的弹簧片 构成的少片变截面钢板弹簧，其弹簧片的断面尺寸沿长

5、度方向 是变化的，片宽保持不变，它可以实现汽车的轻量化。 二、螺旋弹簧 n螺旋弹簧用弹簧钢棒料卷制而 成，常用于各种独立悬架。 n特点是没有减振和导向功能， 只能承受垂直载荷。 n在螺旋弹簧悬架中必须另装减 振器和导向机构，前者起减振 作用，后者用以传递垂直力以 外的各种力和力矩，并起导向 作用。 三、扭杆弹簧 n扭杆弹簧本身是一根由弹簧钢制成 的杆。 n扭杆断面通常为圆形，少数为矩形 或管形。其两端形状可以做成花键 、方形、六角形或带平面的圆柱形 等等，以便一端固定在车架上，另 一端固定在悬架的摆臂上。摆臂还 与车轮相连。 n当车轮跳动时，摆臂便绕着扭杆轴 线摆动，使扭杆产生扭转弹性变形 ，

6、借以保证车轮与车架的弹性联系 。 四、气体弹簧 n气体弹簧是在一个密封的容器中充入压缩气体 ，利用气体可压缩性实现弹簧的作用。 n气体弹簧的特点：作用在弹簧上的载荷增加时 ，容器中气压升高，弹簧刚度增大；反之，当 载荷减小时，气压下降，刚度减小。 n气体弹簧具有理想的变刚度特性。 1空气弹簧 n囊式空气弹簧由夹有帘线的橡 胶气囊和密闭在其中的压缩空 气所组成。 q气囊有单节和多节式，节数越 多，弹性越好，但密封性越差 。 n膜式空气弹簧的密闭气囊由橡 胶膜片和金属压制件组成。 q与囊式相比，其刚度较小，车 身自然振动频率较低；尺寸较 小，在车上便于布置，故多用 在轿车上。 2油气弹簧 n油气弹

7、簧一般以惰性气体氮 为弹性介质，用油液作为传 力介质，由气体弹簧和相当 于减振器的液压缸组成。 q单气室油气弹簧 n单气室油气分隔式油气弹簧 n单气室油气不分隔式油气弹 簧 q双气室油气弹簧 q两级压力式油气弹簧 五、橡胶弹簧 n橡胶弹簧利用橡胶本身的弹 性起弹性元件的作用。 n可以承受压缩载荷和扭转载 荷，由于橡胶的内摩擦较大 ，橡胶弹簧还具有一定的减 振能力。 n橡胶弹簧多用作悬架的副簧 和缓冲块。 第三节 减振器 n减振器作用： q加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车行驶平顺 性 q减振器与弹性元件并联安装 n减振器原理： q通过减振器自身的运动，消耗弹簧变形储存的能量 ，将其变为热能，

8、并散发到空气中，以衰减弹簧的 振动 液力减振器的工作原理 n活塞在缸筒内往复运动， 油液从一个内腔流入另一 个，孔壁与油液以及液体 分子的内摩擦形成对振动 的阻尼力，使车身和车架 的振动能量转化为热能， 并被油液和减振器壳体吸 收，最后散发到大气中 减振器阻尼力的要求 n减振器随悬架一起被压缩时，其阻尼力要小，以便让 弹性元件充分的吸收振动能量，缓和冲击 n在减振器与悬架一起被拉伸时，减振器的阻尼力要大 ，以便让弹簧振动得到迅速衰减，降低驾驶员的疲劳 ； n在车架与车桥之间运动速度过大时，减振器应该具有 泄荷通道，使其阻尼力保持在一定限度范围内 压缩变形大，阻力小 拉伸变形小，阻力大 一、双向

9、作用筒式减振器 双向筒式减振器的工作过程 压缩行程 连杆和活塞一起向下运动 工作缸下腔油液压力增高 拉伸阀和补偿阀关闭； 下腔的高压打开流通阀； 压缩阀开，液体自压缩阀流出到储油筒； 阻尼力逐渐增大。 当活塞运动速度很快，下腔油压很大，克 服压缩阀压紧弹簧，压缩阀完全打开，阻 尼力不再增加。起到泄荷作用。 伸张阀 流通阀 补偿阀 压缩阀 拉伸行程 连杆和活塞一起向上运动 工作缸上腔油液压力增高 伸张阀开，油液通过伸张阀流向下腔； 节流孔的节流作用产生阻尼力 当活塞运动速度很快，上腔油压很大，克 服伸张阀的压紧弹簧，伸张阀完全打开， 阻尼力不再增加。起到泄荷作用。 伸张阀 流通阀 补偿阀 压缩阀

10、 补偿阀打开，储油筒中油液流入到下腔； 一、双向作用筒式减振器 二、新型减振器 充气式减振器 n优点： q采用浮动活塞，减少一套底 阀 q内充高压气体，能有效衰减 高频振动，有助于消除噪音 ； n缺点： q充气工艺复杂，修理困难， 由于是单筒的，缸筒变形后 ，减振器不能工作。 阻力可调式减振器 n特点： q阻尼特性可以根据行驶工况和悬 架参数的变化，进行调解，使车 辆性能更好 n工作原理： q根据汽车载荷的变化，调整减振 器的节流孔的流通面积，进而调 整阻尼。 q当载荷增加时，节流孔流通面积 减小，阻尼力增大。载荷减小时 的情况相反。 第四节 非独立悬架 n特点： q结构简单，工作可靠； q采

11、用钢板弹簧非独立悬架时，省去导向结构，方便布置。 q广泛引用于货车前、后悬架和轿车后悬架 n分类： q钢板弹簧非独立悬架； q螺旋弹簧非独立悬架； q空气弹簧非独立悬架 q油气弹簧非独立悬架 第四节 非独立悬架 n纵置板簧式非独立悬架主要 由钢板弹簧和减振器组成。 纵置板簧式非独立悬架 纵置板簧式非独立悬架 采用主副簧结构的钢板弹簧悬架 n目的：通过主副簧先后起 作用，得到变刚度特性提 高汽车平顺性。 n副簧在上：刚度突变，不 利于汽车平顺性。 n副簧在下：副簧逐渐起作 用，具有刚度渐变的特点 ，有利于汽车平顺性。 二、螺旋弹簧非独立悬架 n螺旋弹簧非独立悬架由 螺旋弹簧、减振器、纵 向推力杆

12、和横向推力杆 组成。 n常用于轿车的后悬架。 三、空气弹簧非独立悬架 n空气弹簧非独立悬架主要由 囊式空气弹簧、压气机、车 身高度调节控制阀、控制杆 等组成。 n采用空气弹簧悬架容易实现 车身高度的自动调节。 四、油气弹簧非独立悬架 n油气弹簧非独立悬架主 要由油气弹簧（兼起减 振器作用）、横向推力 杆、纵向推力杆等组成 n推力杆起导向和传力的 作用。 第五节 独立悬架 n结构特点：两侧车轮独立的与车架或车身弹性连接 n优点 q两侧车轮运动互不影响，减少振动，消除车轮偏摆 q减小非簧载质量，悬架受到的冲击载荷小，利于平顺性； q可以采用断开式车桥，降低整车重心；可降低悬架刚度，改善 平顺性 n

13、缺点 q结构复杂、制造成本高，维护不便 q车轮引起轮矩变化，加剧轮胎磨损 独立悬架的类型 独立悬架的类型 单横臂式独立悬架 n其特点是当悬架变形时，车 轮平面将产生倾斜而改变两 侧车轮与路面接触点间的距 离轮距，致使轮胎相对 于地面侧向滑移，破坏轮胎 和地面的附着。 n这种悬架用于转向轮时，会 使主销内倾角和车轮外倾角 发生较大的变化，对于转向 操纵有一定影响，故目前在 前悬架中很少采用。 双横臂式独立悬架 两摆臂不等长的悬架 两摆臂不等长的悬架 单纵臂式独立悬架 n如果转向轮采用单纵臂式独 立悬架，车轮上下跳动将使 主销后倾角产生很大变化。 因此，单纵臂式独立悬架一 般多用于不转向的后轮。

14、n桑塔纳和捷达轿车的后悬架 结构相同，也属于单纵臂式 独立悬架。 双纵臂式独立悬架 n双纵臂式独立悬架的两 个纵臂长度一般做成相 等，形成平行四连杆机 构。车轮上下跳动时， 主销的后倾角保持不变 ，这种形式的悬架适用 于转向轮。 螺旋弹簧单纵臂式独立悬架 单纵臂式独立悬架 三、车轮沿主销移动的悬架 n烛式悬架其优点是当悬架变 形时，主销的定位角不会发 生变化，仅轮距、轴距稍有 改变；有利于汽车的转向操 纵性和行驶稳定性。 n缺点是侧向力全部由套筒和 主销承受，二者间的摩擦阻 力大，磨损严重。因此，这 种结构形式目前很少采用。 2麦弗逊式（车轮沿主销移动） 2麦弗逊独立悬架 n也称滑柱连杆式悬架

15、 q烛式悬架的改进，用下摆臂克服 了滑动立柱受力状况。侧向力大 部分由下摆臂承受。 n属于无主销悬架： q滑动立柱上支点和下摆臂外端的 球铰中心构成主销轴线。 n优点： q前轮内侧布置空间较大，方便前 置前驱动布置。 2麦弗逊式悬架 n弗逊式悬架是目前前置前驱动轿车和某 些轻型客车应用比较普遍的悬架结构形 式。 n筒式减振器为滑动立柱，横摆臂的内端 通过铰链与车身相连，外端通过球铰链 与转向节相连。 n减振器的上端与车身相连，减振器的下 端与转向节相连，车轮所受的侧向力大 部分由横摆臂承受，其余部分由减振器 活塞和活塞杆承受。 n筒式减振器上铰链的中心与横摆臂外端 球铰链中心的连线为主销轴线，

16、此结构 也为无主销结构。 四、单斜臂式独立悬架 n单斜臂式独立悬架的结 构介于单横臂和单纵臂 之间 n多用于后轮驱动汽车的 后悬架上。 四、单斜臂式独立悬架 五、横向稳定器 n原因： q轿车的独立悬架较软。 高速转向时，车身倾斜 。 n作用： q在汽车高速行驶中转向 时，通过横向稳定杆增 强悬架系统的刚度，减 小车身的横向倾斜和横 向角振动。 第六节 多轴汽车的平衡悬架 1等臂式平衡悬架 n等臂式平衡悬架是三轴 和四轴越野汽车上普遍 采用的一种平衡悬架结 构形式。钢板弹簧的两 端自由地支承在中、后 桥半轴套管上的滑板式 支架内。 2摆臂式平衡悬架 n摆臂式平衡悬架主要用 于62的货车上。这种 货车的结构特点是前桥 为转向桥，中桥为驱动 桥，后桥是可以升降的 支持桥。 第七节 主动悬架与半主动悬架 n被动悬架 q悬架刚度和阻尼系数不能改变； q在汽车行驶过程中平顺性和操纵稳定性不能兼而有之 。 n主动悬架 q刚度和阻尼可调； q可同时满足汽车平顺性和操纵稳定性两项性能要求。 主动悬架的分类 按其是否包含动力源可分为 n全主动悬架（有源主动悬架） q在被