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1、底盘讲义之车架和悬架作者：佚名 来源： 发布时间：2010年03月25日 车架和悬架课题9.1 车架学习目标鉴定标准教学建议1. 了解车架的功用、类型、结构2. 了解车架的检修方法应知：车架的功用、类型、结构应会：车架的检修方法建议：采用实物、图片、多媒体教学相结合的教学方式一、车架的功用和结构1车架的功用车架俗称“大梁”，它是汽车的装配基体，汽车绝大多数的零部件、总成都要安装在车架上。另外，车架不仅承受各零部件、总成的载荷，还要承受汽车行驶时来自路面各种复杂载荷的作用，如汽车加速、制动时的纵向力，汽车转弯、侧坡行驶时的侧向力，不良路面传来的冲击等等。所以车架的功用可以概括为两点，一是支承、连
2、接汽车各零部件、总成；二是承受车内、外各种载荷的作用。提示：从车架的功用可以看出，车架是一个形状复杂、强度和刚度要求较高的刚性结构。2车架的类型和构造汽车上采用的车架有4种类型：边梁式车架、中梁式车架、综合式车架和无梁式车架。目前汽车上多采用边梁式车架和无梁式车架。1) 边梁式车架边梁式车架如图9-1所示，它有两根纵梁和若干根横梁构成。纵梁和横梁之间通过铆接或焊接的方法连接起来。这种车架结构简单、便于整车的布置，所以在各种类型的汽车上都广泛应用。图9-1 边梁式车架1保险杠 2挂钩 3前横梁 4发动机前悬置横梁 5发动机后悬支架及横梁6纵梁 7驾驶室后悬置横梁 8第四横梁 9后钢板弹簧前支架横
3、梁 10后钢板弹簧后支架横梁 11角撑横梁组件 12后横梁 13拖钩 14蓄电池托架纵梁的结构具有以下特点：一是从宽度上看有前窄后宽、前宽后窄和前后等宽3种形式，前窄使前轮具有足够的偏转角度，提高了车辆的机动性能；后窄用于重型车辆，便于布置双胎。二是从平面度上看有水平的和弯曲的两种形式，水平的纵梁便于零部件、总成的安装和布置；弯曲的纵梁可以降低车辆重心。三是从断面形状上看有槽形、Z字形、工字形和箱形几种，这些形状主要为了满足质量小的前提下，车架具有足够的强度和刚度，以承受各种载荷。横梁多为槽形。2) 无梁式车架无梁式车架是用车身兼做车架，汽车的所有零部件、总成都安装在车身上，车身要承受各种载荷
4、的作用，因而这种车身又称为承载式车身，广泛用于轿车和客车，如图9-2所示。图9-2 承载式车身1A柱 2行李舱底板 3B柱 4后围侧板 5后纵梁 6底板 7车门栏板 8前纵梁3) 中梁式车架和综合式车架中梁式车架和综合式车架分别如图9-3、9-4所示，由于这两种车架结构复杂，加工制造及维修困难，所以目前很少应用。图9-3 中梁式车架图9-4 综合式车架二、车架的检修1车架的失效形式车架在使用过程中往往会出现变形（包括弯曲变形、扭转变形）、裂纹、锈蚀、螺栓和铆钉松动等失效形式。由于车架是汽车的装配基体，并承受各种载荷的作用，在某些情况下有可能出现车架的弯曲和扭转变形。车架的变形会导致汽车各总成之
5、间的装配、连接位置发生变化，使得各系统出现故障。为了汽车整体布局、安装的需要，车架常要制成各种形状，在形状急剧变化的地方往往会由于应力集中而导致裂纹、断裂，所以早期发现车架的裂纹对于汽车的安全非常重要。恶劣的工作环境往往会使汽车车架锈蚀，路面不平产生的冲击振动会使螺栓、铆钉等连接松动。2车架的检修1) 外观检查从外观上检查车架是否有严重的变形、裂纹、锈蚀、螺栓或铆钉松动等现象。2) 车架变形的检修车架弯曲的检查可以通过拉线、直尺等来测量、检查。一般要检查车架上平面和侧平面的直线度误差。车架纵梁直线度允许误差为1000mm长度上不大于3mm。车架扭转通常采用对角线法进行测量。如图9-5所示，分段
6、测量车架各段对角线1-1、2-2、3-3、4-4长度差，不应超过5mm。如果车架的各项形位误差超过标准值，则应进行校正。图9-5 车架扭转的检查3) 裂纹的检修车架出现裂纹，应根据裂纹的长短及所在部位的不同，采取不同的修复方法。微小的裂纹可以采用焊修的方法。裂纹较长但未扩展至整个断面，且受力不大的部位，应先进行焊修，再用三角形腹板进行加强，如图9-6所示。图9-6 用三角形腹板加强如果裂纹已扩展到整个断面，或虽未扩展到整个断面但在受力较大的部位时，应先对裂纹进行焊修，然后用角形或槽形腹板进行加强，如图9-7所示。加强腹板在车架上的固定可以铆接、焊接或铆焊结合。采用铆接方法时，铆钉孔应上下交错排
7、列。采用铆焊结合的方法时，应先铆后焊，以免降低铆接质量。采用焊接方法时，应尽量减少焊接部位的应力集中。图9-7 用槽形腹板加强1-纵梁 2-槽形腹板测试题：简述车架的检修方法。课题9.2 悬架概述学习目标鉴定标准教学建议1. 掌握悬架的基本组成和功用2. 掌握各种弹性元件的结构和原理3. 掌握各种减振器的结构和原理应知：车架的功用、类型；悬架的功用、组成和原理建议：采用实物、图片、多媒体教学相结合的教学方式，学生也可以自学、讨论，最后教师总结一、悬架概述1悬架的组成想一想：悬架的位置在哪？你能否总结出什么是悬架？悬架是车架（或车身）与车桥（或车轮）之间一切传力连接装置的总称。现代汽车的悬架虽有
8、不同的结构形式，但一般都由弹性元件、减振器、导向机构等组成，轿车一般还有横向稳定器。悬架的组成如图9-8所示。图9-8 悬架的组成1弹性元件（螺旋弹簧） 2纵向推力杆 3减振器 4横向稳定器 5横向推力杆弹性元件使车架（或车身）与车桥（或车轮）之间做弹性连接，可以缓和由于不平路面带来的冲击，并承受和传递垂直载荷。减振器可以衰减由于路面冲击产生的振动，使振动的振幅迅速减小。导向机构包括纵向推力杆和横向推力杆，用于传递纵向载荷和横向载荷，并保证车轮相对于车架（或车身）的运动关系。横向稳定器可以防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜。2悬架的功用从悬架的组成，可以总结出悬架具有如下的功用：1) 连
9、接车架（或车身）和车轮，把路面作用到车轮的各种力传给车架（或车身）。2) 缓和冲击、衰减振动，使乘坐舒适，具有良好的平顺性。3) 保证汽车具有良好的操纵稳定性。第二、三项功用与弹性元件和减振器的性能有关，具体来说是与弹性元件的刚度和减振器的阻尼力有关。只有悬架系统的软、硬合适才能使车辆乘坐舒适、操纵稳定。3悬架的分类如图9-9所示，汽车悬架有非独立悬架和独立悬架两种类型。图9-9 非独立悬架与独立悬架的示意图a) 非独立悬架 b) 独立悬架非独立悬架的结构特点是两侧车轮安装在一根整体式车桥上，车轮和车桥一起通过弹性悬架悬挂在车架（或车身）下面，所以一侧车轮发生位置变化后会导致另一侧车轮的位置也
10、发生变化。独立悬架的结构特点是两侧车轮分别独立地与车架（或车身）弹性相连，与其配用的车桥为断开式车桥，所以两侧车轮的运动是相对独立、互不影响的。二、弹性元件汽车上常用的弹性元件包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧和气体弹簧等。1钢板弹簧钢板弹簧广泛应用于汽车的非独立悬架中，其构造如图9-10所示。图9-10 钢板弹簧a) 对称式钢板弹簧 b) 非对称式钢板弹簧1卷耳 2弹簧夹 3钢板弹簧 4中心螺栓 5螺栓 6套管 7螺母钢板弹簧由若干片长度不等的合金弹簧钢片叠加而成，构成一根近似等强度的弹性梁。最长的一片称为主片，其两端卷成卷耳，内装衬套，以便用弹簧销与固定在车架上的支架或吊耳做铰链连接。各弹簧
11、片用中心螺栓连接，并保证各片的相对位置。中心螺栓距两端卷耳中心的距离可以是相等的，称为对称式钢板弹簧，如图9-10a)所示；也可以是不相等的，称为非对称式钢板弹簧，如图9-10b)所示。为了防止汽车在行驶过程中各弹簧片分开，在钢板弹簧上装有若干弹簧夹，以免主片独自承载。弹簧夹通过铆钉与最下片弹簧片相连，弹簧夹两边通过螺栓相连，螺栓上有套管，装配时要求螺母朝向轮胎，以免螺栓脱落时刮伤轮胎，甚至飞崩伤人。钢板弹簧在载荷作用下变形时，各片之间会相对滑动而产生摩擦，这可以衰减车架的振动。但摩擦会加速弹簧片的磨损，所以在装配钢板弹簧时，各片之间要涂抹石墨润滑脂或装有塑料垫片以减磨。想一想：钢板弹簧的功用
12、是什么？总结：如果你仅是简单地回答，钢板弹簧是悬架中的弹性元件，它的功用是缓和冲击、承受垂直载荷，说明你还没有完全掌握钢板弹簧。钢板弹簧除了起到弹性元件的功用，它还起到了减振器和导向机构的功用。上面已经提到，钢板弹簧各片之间的相对滑动、产生摩擦，可以衰减车架的振动，即起到减振器的功用。另外，钢板弹簧还可以承受纵向、横向载荷，所以又起到了导向机构的功用。在轻、中型货车中你会发现，它的后悬架只有钢板弹簧，而没有减振器和导向机构，其道理即在于此。2螺旋弹簧螺旋弹簧广泛应用于独立悬架，有些轿车的后轮非独立悬架也采用螺旋弹簧做弹性元件。由于螺旋弹簧只能承受垂直载荷，且变形时不产生摩擦力，所以悬架中必须装
13、有减振器和导向机构。螺旋弹簧如图9-11所示，由特殊的弹簧钢棒卷制而成，可以制成圆柱形或圆锥形，也可以制成等螺距或不等螺距。圆柱形等螺距螺旋弹簧的刚度是不变的，圆锥形或不等螺距螺旋弹簧的刚度是可变的。图9-11 螺旋弹簧3扭杆弹簧扭杆弹簧是由弹簧钢制成的杆件，如图9-12所示。扭杆的断面通常为圆形，少数为矩形或管形，其两端制成花键、方形、六角形等形状，以便一端固定在车架上，另一端固定在悬架的摆臂上。摆臂与车轮相连，当车轮跳动时，摆臂绕扭杆轴线摆动，使扭杆产生扭转弹性变形，以保证车轮与车架的弹性联系。图9-12 扭杆弹簧注意：由于扭杆弹簧在制造时使之具有一定的预应力，且左、右扭杆弹簧预应力方向是
14、不同的，所以左、右扭杆弹簧不能互换或装错。为此，左、右扭杆上标有不同的标记。4气体弹簧气体弹簧分为空气弹簧（如图9-13所示）和油气弹簧（如图9-14所示）两种。空气弹簧又有囊式（如图9-13a所示）和膜式（如图9-13b所示）两种形式空气弹簧的结构、原理都很简单，下面仅介绍油气弹簧的结构、原理，如图9-14所示。油气弹簧的球形室固定在工作缸上，室的内腔用橡胶油气隔膜隔开，充入高压氮气的一侧为气室，与工作缸相通并充满油液的一侧为油室。工作缸内装有活塞、阻尼阀及其阀座。当载荷增加且车架与车桥相互靠近时，活塞上移，使工作缸内容积减小，油压升高，油液顶开阻尼阀进入球形室，推动隔膜向气室方向移动，使气
15、室容积减少，氮气压力升高，油气弹簧的刚度增大。当载荷减小时，在高压氮气的作用下隔膜向油室方向移动，室内油液经阻尼阀流回工作缸，推动活塞下移，这时气室容积增大，氮气压力下降，弹簧刚度减小。当氮气压力通过油液传递作用在活塞上的力与载荷平衡时，活塞便停止移动。随着载荷的变化，气室内氮气也随之变化，相应地活塞处于工作缸中不同位置。可见，油气弹簧具有变刚度的特性。图9-13 空气弹簧a) 囊式空气弹簧 b) 膜式空气弹簧图9-14 油气弹簧三、减振器目前，汽车中广泛使用液压减振器，其基本原理如图9-15所示，当车架与车桥作往复相对运动时，减振器中的油液反复经过活塞上的阀孔，由于阀孔的节流作用及油液分子间的内摩擦力便形成了衰减振动的阻尼力，使振动的能量转变为热能，并由油液和减振器壳体吸收，然后散到大气中。图9-15 液压减振器的基本原理a) 压缩行程 b) 伸张行程
