汽車底盤構(gòu)造課件

汽車底盤構(gòu)造主講：張翼

機(jī)電工程學(xué)院車輛與動力工程系汽車底盤構(gòu)造主講：張翼機(jī)電工程學(xué)院1一、概述

1、定義

車架（或承載式車身）與車橋（或車輪）之間的一切傳力連接裝置的總稱。

2、功用

①

保證車輪與地面的附著；

②

傳遞載荷（車輪與車架間）；

③

緩和沖擊，衰減振動；

④

保持行駛中車輪、車身運(yùn)動姿態(tài)。

3、組成

彈性元件、減振器、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、橫向穩(wěn)定器。

彈性元件-----傳遞垂直載荷，緩和沖擊；

減振器------加速衰減車身的振動第十一章懸架系統(tǒng)一、概述

1、定義

車架（或承載式車身）與車橋（或車輪2第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)3第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)4導(dǎo)向機(jī)構(gòu)-----傳遞縱向力,側(cè)向力及其力矩，保證車輪的運(yùn)動軌跡。

橫向穩(wěn)定器-----防止車身在轉(zhuǎn)向行駛等情況下發(fā)生過大的橫向傾斜，在懸架中加設(shè)的輔助性元件。

4、懸架系統(tǒng)的固有頻率步行速度:0.75m/步,3-4km/h振動:

65-85次/分,1.08—1.4Hz

懸架系統(tǒng)自振頻率n

1—1.6Hzk---懸架剛度M---簧載質(zhì)量n=1/(2)K/M=1/(2)g/f第十一章懸架系統(tǒng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)-----傳遞縱向力,側(cè)向力及其力矩，保證車輪的5g：重力加速度；

f：懸架垂直變形（撓度）；

K：懸架剛度（不一定等于彈性元件的剛度），指使車輪中心相對于車架和車身向上移動的單位距離（懸架產(chǎn)生單位垂直壓縮變形）所需加于懸架上垂直載荷。

M：懸架簧載質(zhì)量，被懸掛系統(tǒng)支承的所有汽車零件的質(zhì)量。

補(bǔ)充：非簧載質(zhì)量：簧下質(zhì)量，不是由懸掛系統(tǒng)支承的那些汽車部件質(zhì)量，而是直接由輪胎和車輪總成支承，并隨車輪一起運(yùn)動的這部分的質(zhì)量。第十一章懸架系統(tǒng)g：重力加速度；

f：懸架垂直變形（撓度）；

K：懸架6人習(xí)慣的垂直振動頻率是步行時身體上下運(yùn)動的頻率，約為1-1.6Hz。人最敏感的加速度頻率范圍：垂直振動頻率：4-8Hz，水平振動頻率：2Hz以下。

①

當(dāng)M上升則K上升，這樣才能保證n為常數(shù)，懸架為變剛度懸架。

②

若K為一定，若M上升則f上升，此時n會下降。說明空車行駛車身自然振動頻率比滿載行駛時的要高。

③

M一定時，K越小，n越低，但垂直變形越大。

為了使簧載質(zhì)量從相當(dāng)于汽車空載到滿載的范圍內(nèi)變化時，車身自然振動頻率保持不變或變化很?。托枰獙壹軇偠茸龀煽勺兊?，即空車時懸架剛度小，而載荷增加時，懸架剛度隨之增加。K=Mg/f第十一章懸架系統(tǒng)人習(xí)慣的垂直振動頻率是步行時身體上下運(yùn)動的頻率，約為175、懸架分類

按結(jié)構(gòu)特征分：

非獨(dú)立懸架：兩側(cè)車輪由一整體式車橋相連，車輪和車橋一起通過彈性懸架懸掛在車架下面；

獨(dú)立懸架：每一側(cè)的車輪單獨(dú)地通過彈性懸架懸掛在車架下，車橋是斷開的；

從彈性元件分：

螺旋彈簧懸架、鋼板彈簧懸架、扭桿彈簧懸架、氣體彈簧懸架；

被動懸架、半主動懸架、主動懸架（根據(jù)使用狀態(tài)，固定和調(diào)整懸架參數(shù)，一般由電腦改變剛度和阻尼）。

第十一章懸架系統(tǒng)5、懸架分類

按結(jié)構(gòu)特征分：

非獨(dú)立懸架：兩側(cè)車輪由一整8非獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架第十一章懸架系統(tǒng)非獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架第十一章懸架系統(tǒng)9

二、彈性元件

1、分類：

金屬彈簧：鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧

非金屬彈簧：氣體彈簧、橡膠彈簧。

2、鋼板彈簧

分類：多片式、少片式、變斷面式；

對稱式、非對稱式。

斷面形式：梯形、雙槽形、單槽形。

開槽為了平衡上下抗拉和抗壓的能力，減少M(fèi)。

第十一章懸架系統(tǒng)二、彈性元件

1、分類：

金屬彈簧：鋼板彈簧、螺旋彈簧10結(jié)構(gòu)：鋼板彈簧、中心螺栓、彈簧夾

鋼板彈簧是應(yīng)用最廣泛。最常用的是若干片不等長（厚度可等可不等）的合金彈簧片組成的近似等強(qiáng)度彈性梁。除了能承受垂直載荷外，各彈簧間的摩擦起一定減振作用，鋼板彈簧還兼導(dǎo)向機(jī)構(gòu)作用。

缺點(diǎn)：

彈簧間的摩擦是不利的，有噪聲，需潤滑防污，質(zhì)量大。（改進(jìn)：用單片或少片變截面鋼板彈簧）。

一定的摩擦能促進(jìn)振動的衰減，但各片間的干摩擦降低了懸架緩和沖擊的能力，加劇磨損，故片間要加較稠潤滑劑。要定期保養(yǎng)。

鋼板彈簧作導(dǎo)向機(jī)構(gòu)時，摩擦作用起到一定的減振作用，為了消除噪聲，可在簧片間加塑料墊片。第十一章懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：鋼板彈簧、中心螺栓、彈簧夾

鋼板彈簧是應(yīng)用最廣泛。11第五節(jié)懸架系統(tǒng)第五節(jié)懸架系統(tǒng)12第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)13第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)14

3、螺旋彈簧

廣泛用于獨(dú)立懸架。剛度不可變。

優(yōu)點(diǎn)：無需潤滑，不忌泥污，安裝所需縱向空間不大，這樣可給轉(zhuǎn)向輪很大空間，彈簧本身質(zhì)量小。

缺點(diǎn)：只能承受垂直載荷，且無減振作用，故需另設(shè)導(dǎo)向和減振機(jī)構(gòu)。

4、扭桿彈簧

一端固定在車架上，另一端固定在懸架的擺臂上。

優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量小，無需潤滑，可調(diào)節(jié)車身高度，懸架剛度可變(結(jié)合導(dǎo)向機(jī)構(gòu))；

缺點(diǎn)：加工復(fù)雜，無阻尼導(dǎo)向作用。左右不能互換。（扭簧出廠時加設(shè)預(yù)加扭力，扭力方向與實際工作承受扭轉(zhuǎn)方向相同，這樣減少工作時的實際應(yīng)力）第十一章懸架系統(tǒng)3、螺旋彈簧

廣泛用于獨(dú)立懸架。剛度不可變。

優(yōu)點(diǎn)15第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)165、氣體彈簧

分類：空氣彈簧、油氣彈簧

空氣彈簧（囊式空氣彈簧，膜式空氣彈簧）

油氣彈簧（單氣室式，雙氣室式，兩極壓力室）

單氣室式油氣彈簧（油氣分隔式，油氣不分隔式）

優(yōu)點(diǎn)：彈簧剛度可變。載荷增加，剛度大；載荷減少，剛度小，易實現(xiàn)對汽車懸架的控制。

缺點(diǎn)：高度尺寸較大，難布置，密封環(huán)節(jié)多，易漏氣。

6、橡膠彈簧

利用橡膠本身的彈性來起彈性元件的作用。

優(yōu)點(diǎn)：可承受壓縮與扭轉(zhuǎn)載荷。單位質(zhì)量的儲能比金屬彈簧的多，隔音性能好，可兼用作懸架副彈簧和緩沖塊。

缺點(diǎn)：不能承受拉伸載荷，不能用作導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。第十一章懸架系統(tǒng)5、氣體彈簧

分類：空氣彈簧、油氣彈簧

空氣彈簧（囊式空17第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)18空氣彈簧，剛度可變，調(diào)整車身高度。第十一章懸架系統(tǒng)空氣彈簧，剛度可變，調(diào)整車身高度。第十一章懸架系統(tǒng)19第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)20第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)21三、減振器

為加速車架與車身振動的衰減，以改善汽車的行駛平順性，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)都裝有減振器。減振器和彈性元件是并聯(lián)安裝的。

分為雙向作用式減振器和單向作用式減振器。

1、液力減振器的基本原理

當(dāng)車架和車橋做往復(fù)運(yùn)動時，而活塞在缸筒內(nèi)往復(fù)移動時，減振器殼內(nèi)的油液反復(fù)從一個內(nèi)腔通過一些窄小的孔隙流入另一腔，孔壁與油液間的摩擦與液體分子內(nèi)摩擦形成對振動的阻尼力，使車身和車架的振動能量轉(zhuǎn)化為熱能，被油液和減振器殼體吸收，散到大氣中。

減振器的阻尼力的大小隨車架與車橋(或車輪)的相對速度的增減而增減，并且與油液粘度有關(guān)。第十一章懸架系統(tǒng)三、減振器

為加速車架與車身振動的衰減，以改善汽車的行駛22第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)232、對減振器的要求

減振器的阻尼力愈大，振動消除得愈快，但卻使并聯(lián)的彈性元件的作用不能充分發(fā)揮，同時，過大的阻尼力還可能導(dǎo)致減振器連接零件及車架損壞。為解決彈性元件與減振器之間的這一矛盾，對減振器提出如下要求：

①

在懸架壓縮行程（車橋車架相互移近）內(nèi)，減振器阻尼力應(yīng)較小，以便充分利用彈性元件的彈性，緩和沖擊；

②

在懸架伸張行程減振器阻尼力應(yīng)大，迅速減振。

③當(dāng)車輪（車橋）與車架的相對速度過大時，減振器應(yīng)能自動加大液流通道截面積，使阻尼力始終保持在一定限度范圍內(nèi)，避免承受過大的載荷。第十一章懸架系統(tǒng)2、對減振器的要求

減振器的阻尼力愈大，振動消除得愈快，243、雙向作用筒式減振器

構(gòu)成：上工作腔、下工作腔、儲油腔、伸張閥、流通閥、壓縮閥、補(bǔ)償閥、活塞。

l

油壓和簧力同向時，閥關(guān)閉；油壓和簧力反向時，閥開啟。

l

伸張閥和壓縮閥彈簧較強(qiáng)，預(yù)緊力大，是卸載閥（只有當(dāng)油壓增加到一定程度，閥才能開啟，而當(dāng)油壓減低到一定程度，閥自動關(guān)閉）；流通閥和補(bǔ)償閥彈簧弱，是一般的單向閥。

第十一章懸架系統(tǒng)3、雙向作用筒式減振器

構(gòu)成：上工作腔、下工作腔、儲油腔25（1）壓縮行程：當(dāng)車輪滾上凸起或駛離凹坑時，工作缸筒上升，相應(yīng)的活塞下移，減振器受壓，下腔體積減少，油液經(jīng)流通閥進(jìn)入上腔，由于活塞桿的存在，上腔內(nèi)增加的容積小于下腔減少的容積，故一部分油經(jīng)壓縮閥流回儲油缸。

（2）

伸張行程：車輪滾進(jìn)凹坑或駛離凸起時，同理，減振器受拉，活塞向上移動。上腔油壓升高，流通閥關(guān)閉。上腔油液經(jīng)伸張閥4流入下腔。同樣，由于活塞桿的存在，來自上腔和油不夠充滿下腔增加的容積，產(chǎn)生一定的真空度，此時打開補(bǔ)償閥7。閥以及一些常通的縫隙的節(jié)流作用造成懸架伸張運(yùn)動的阻尼力。第十一章懸架系統(tǒng)（1）壓縮行程：當(dāng)車輪滾上凸起或駛離凹坑時，工作缸筒上升，相26

伸張閥彈簧剛度和預(yù)緊力比壓縮閥的大，在同樣的油壓下，伸張閥和補(bǔ)償閥常通孔截面積之和小于流通閥+壓縮閥+常通孔截面積之和。這保證了減振器在伸張行程內(nèi)的阻尼力比壓縮行程產(chǎn)生的阻尼力大的多。

壓縮閥的節(jié)流作用應(yīng)隨活塞運(yùn)動速度而變化。當(dāng)活塞速度很慢（車架車身振動很慢）時，油壓不足以克服壓縮閥的彈簧力，此時多余部分的油通過常通的縫隙流回儲油缸；活塞速度很大時（車身劇振），油壓劇增，打開壓縮閥，油在很短時間內(nèi)通過大通道流回儲油缸，使油壓和阻尼力不超過一定限度。同樣伸張過程阻尼力隨速度的變化保持在一定限度內(nèi)。第十一章懸架系統(tǒng)伸張閥彈簧剛度和預(yù)緊力比壓縮閥的大，在同樣的油壓下，伸27四、非獨(dú)立懸架

非獨(dú)立懸架因其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，而被廣泛應(yīng)用于汽車的前后懸架，而轎車中僅用于后橋。

1、類型：

鋼板彈簧、螺旋彈簧、空氣彈簧、油氣彈簧非獨(dú)立懸架。

2、鋼板彈簧非獨(dú)立懸架

彈簧支承方式：

固定卷耳、活動吊耳、滑板支承、橡膠支承

類型：縱置板簧式非獨(dú)立懸架，用于一般的前后懸架；

主副鋼板彈簧并聯(lián)式縱置板簧式非獨(dú)立懸架，一般用于貨車后懸架，適應(yīng)載荷大幅度變化，如EQ1090E第十一章懸架系統(tǒng)四、非獨(dú)立懸架

非獨(dú)立懸架因其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，而被廣28非獨(dú)立懸架第十一章懸架系統(tǒng)非獨(dú)立懸架第十一章懸架系統(tǒng)29第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)30第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)31第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)32第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)33漸變剛度鋼板彈簧第十一章懸架系統(tǒng)漸變剛度鋼板彈簧第十一章懸架系統(tǒng)34漸變剛度鋼板彈簧式縱置板簧式非獨(dú)立懸架，也是由主副彈簧組成，副簧是逐漸起作用，懸架剛度變化較平穩(wěn)，改善了行駛平順性。

鋼板彈簧不僅起到彈性元件作用，還起到導(dǎo)向機(jī)構(gòu)作用。

主副彈簧布置形式：上置副簧、下置副簧

3、螺旋彈簧非獨(dú)立懸架

一般只用于轎車的后懸架，同時需導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

4、空氣/油氣彈簧非獨(dú)立懸架

容易實現(xiàn)車身高度的調(diào)節(jié)，主要特點(diǎn)是懸架具有可變剛度特性。第十一章懸架系統(tǒng)漸變剛度鋼板彈簧式縱置板簧式非獨(dú)立懸架，也是由主副彈簧組成，35五、獨(dú)立懸架

隨著汽車速度的不斷提高，非獨(dú)立懸架已不能滿足行駛平順性和操縱穩(wěn)定性等方面提出的要求。因此獨(dú)立懸架獲得了很大的發(fā)展。獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)的車輪各自獨(dú)立地與車架或車身彈性連接。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）

在懸架彈性元件一定的變形范圍內(nèi)，兩側(cè)車輪可以單獨(dú)運(yùn)動，互不影響，在不平路上行駛時可減少車架和車身的振動，有助于消除轉(zhuǎn)向輪不斷偏擺的不良現(xiàn)象；

（2）

減少了汽車的非簧載質(zhì)量。在道路條件和車速條件相同的情況下，非簧載質(zhì)量愈小，則懸架所受的沖擊載荷愈小，可提高汽車的平均行駛速度；第十一章懸架系統(tǒng)五、獨(dú)立懸架

隨著汽車速度的不斷提高，非獨(dú)立懸架已不能滿36（3）

采用斷開式橋，發(fā)動機(jī)總成的位置可降低和前移，使汽車重心降低，提高汽車行駛穩(wěn)定性；

（4）

某些越野車全部使用獨(dú)立懸架，可使車輪與路面良好接觸。

（5）

可提高汽車的離地間隙，提高通過性。

缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。一般情況下，車輪跳動時由于車輪外傾角與車距變化較大，輪胎磨損嚴(yán)重。

1、分類（按車輪運(yùn)動形式）

1)車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動的懸架(橫臂式獨(dú)立懸架)

2)車輪在汽車縱向平面內(nèi)擺動的懸架(縱臂式獨(dú)立懸架)

3)車輪沿主銷移動的懸架，其中包括：燭式懸架和麥弗遜式懸架(滑住連桿式懸架)

4)車輪在汽車的斜向平面內(nèi)擺動（單斜臂式獨(dú)立懸架）第十一章懸架系統(tǒng)（3）采用斷開式橋，發(fā)動機(jī)總成的位置可降低和前移，使汽車重37第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)382、橫臂式獨(dú)立懸架

單橫臂式獨(dú)立懸架：車輪平面傾斜，改變輪距，會使輪胎產(chǎn)生側(cè)向滑移，并影響車輪外傾或主銷內(nèi)傾角

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊且布置方便等，多用于車速不太高的重型越野車上。

雙橫臂式獨(dú)立懸架：

等長：等長的擺臂在上下跳動時，輪距變化很大，增加了車輪側(cè)滑的可能性。

不等長：如設(shè)計得當(dāng)，可使車輪和主銷的角度以及輪距變化都很?。t旗CA7560型轎車的前懸架）。第十一章懸架系統(tǒng)2、橫臂式獨(dú)立懸架

單橫臂式獨(dú)立懸架：車輪平面傾斜，改變輪距39第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)40結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

（1）

采用球頭結(jié)構(gòu)代替主銷，無主銷式。上下球頭銷的連心線相當(dāng)于主銷軸線，轉(zhuǎn)向輪即繞此軸線偏轉(zhuǎn)；

（2）

主銷后傾角由移動上擺臂在擺臂軸上的位置來調(diào)整；

（3）

前輪外傾角由加在擺臂軸與固定支架間的調(diào)整墊片調(diào)整；

（4）

主銷內(nèi)傾角和車輪外傾角的關(guān)系被轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)所確定，故調(diào)整外傾角后，主銷內(nèi)傾角自然正確。

第十一章懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

（1）

采用球頭結(jié)構(gòu)代替主銷，無主銷式。上下球頭41第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)42第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)43

3、縱臂式(國外又叫拖曳式)

單縱臂式獨(dú)立懸架：不用在轉(zhuǎn)向輪上，影響主銷后傾角。雷諾-5轎車后懸架，一般配有扭桿減振器；

雙縱臂式獨(dú)立懸架：等長，保持后傾角不變，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

4、

車輪沿主銷移動的懸架

燭式懸架：

車輪沿固定不動的主銷軸線運(yùn)動，定位參數(shù)變化不大，適于轉(zhuǎn)向輪。側(cè)向力由主銷上的長套筒與主銷承受，主銷磨損嚴(yán)重，目前較少采用。

麥弗遜式（滑柱連桿式）懸架：

車輪沿擺動的主銷軸線移動，增加了兩前輪內(nèi)側(cè)的空間，便于發(fā)動機(jī)和其他機(jī)件的布置。Audi100，桑塔納等第十一章懸架系統(tǒng)3、縱臂式(國外又叫拖曳式)

單縱臂式獨(dú)立懸架：不用在44第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)45第五節(jié)懸架系統(tǒng)第五節(jié)懸架系統(tǒng)46螺旋彈簧減振器轉(zhuǎn)向節(jié)滑柱式(MacPhersonType)---麥弗遜式第十一章懸架系統(tǒng)螺旋彈簧減振器轉(zhuǎn)向節(jié)滑柱式(MacPhersonTyp47第十一章

懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)485、斜臂式獨(dú)立懸架（自學(xué)）

兼具單橫臂和單縱臂式的特點(diǎn)，多用于后輪驅(qū)動汽車的后懸架上（寶馬5系，福特sierra等）

六、橫向穩(wěn)定器

減少側(cè)傾，增大側(cè)傾剛度，來調(diào)整汽車的轉(zhuǎn)向特性（不足、過度和中性轉(zhuǎn)向），由于現(xiàn)代汽車的懸架一般較軟，在高速轉(zhuǎn)向時，車身會產(chǎn)生很大的很向傾斜和橫向角振動，為減少橫向傾角，一般在懸架中添加橫向穩(wěn)定器—桿式橫向穩(wěn)定器，工作原理類似于扭桿彈簧。

七、多軸汽車的平衡懸架（自學(xué)）

為避免車輪懸空或車輪間的垂直載荷分配比例變化很大兩個缺點(diǎn)，采用了多軸汽車的平衡懸架。

第十一章懸架系統(tǒng)5、斜臂式獨(dú)立懸架（自學(xué)）

兼具單橫臂和單縱臂式的特點(diǎn)，多49第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)50第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)51八、主動懸架和半主動懸架

傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)，其剛度和阻尼是按經(jīng)驗或優(yōu)化設(shè)計的方法確定的，根據(jù)這些參數(shù)設(shè)計的懸架系統(tǒng)，在汽車行駛過程中，其性能是不變的，也是無法進(jìn)行調(diào)節(jié)的，使汽車行駛平順性和乘坐舒適性受到一定影響。故稱傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)為被動懸架。如果懸架系統(tǒng)的剛度和阻尼特性能根據(jù)汽車的行駛條件（車輛的運(yùn)動狀態(tài)和路面狀況等）進(jìn)行動態(tài)自適應(yīng)調(diào)節(jié)，是懸架系統(tǒng)始終處于最佳減振狀態(tài)，則稱為主動懸架。

1、主動懸架分類

按其是否包含動力源可分為全主動懸架（有源主動懸架）和半主動懸架（無源主動懸架）

第十一章懸架系統(tǒng)八、主動懸架和半主動懸架

傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)，其剛度和阻尼是522、全主動懸架

全主動懸架就是根據(jù)汽車的運(yùn)動狀態(tài)和路面狀況，適時地調(diào)節(jié)懸架的剛度和阻尼，使其處于最佳的減振狀態(tài)。它是在被動懸架系統(tǒng)中附加一個可控制作用力的裝置。通常由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測量系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)和能源系統(tǒng)四部分組成。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用是執(zhí)行控制系統(tǒng)的指令，一般為力發(fā)生器或轉(zhuǎn)矩發(fā)生器（液壓缸、氣缸、伺服電機(jī)、電磁鐵等）。測量系統(tǒng)的作用是測量系統(tǒng)各種狀態(tài)，為控制系統(tǒng)提供依據(jù)，包括各種傳感器?？刂葡到y(tǒng)的作用是處理數(shù)據(jù)和發(fā)出各種控制指令，其核心部件是電子計算機(jī)。能源系統(tǒng)的作用是為以上各部分提供能量。

第十一章懸架系統(tǒng)2、全主動懸架

全主動懸架就是根據(jù)汽車的運(yùn)動狀態(tài)和路面狀533、半主動懸架

半主動懸架部考慮改變懸架系統(tǒng)的剛度，而只考慮改變懸架的阻尼，因此它是由無動力源且只有可控的阻尼元件組成。由于半主動懸架結(jié)構(gòu)簡單，工作時幾乎不消耗車輛動力，而且還能獲得與全主動懸架相近的性能，故應(yīng)用前景較好。

半主動懸架按阻尼級又可分成有級式和無級式兩種。

（1）有級式半主動懸架

將懸架系統(tǒng)的阻尼分成兩級、三級或更多級。

（2）無級式半主動懸架

根據(jù)汽車行駛的路面條件和行駛狀態(tài)，對懸架系統(tǒng)的阻尼在幾毫秒內(nèi)由最小變到最大進(jìn)行無級調(diào)節(jié)。成本高。第十一章懸架系統(tǒng)3、半主動懸架

半主動懸架部考慮改變懸架系統(tǒng)的剛度，而只54汽車底盤構(gòu)造主講：張翼

機(jī)電工程學(xué)院車輛與動力工程系汽車底盤構(gòu)造主講：張翼機(jī)電工程學(xué)院55一、概述

1、定義

車架（或承載式車身）與車橋（或車輪）之間的一切傳力連接裝置的總稱。

2、功用

①

保證車輪與地面的附著；

②

傳遞載荷（車輪與車架間）；

③

緩和沖擊，衰減振動；

④

保持行駛中車輪、車身運(yùn)動姿態(tài)。

3、組成

彈性元件、減振器、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、橫向穩(wěn)定器。

彈性元件-----傳遞垂直載荷，緩和沖擊；

減振器------加速衰減車身的振動第十一章懸架系統(tǒng)一、概述

1、定義

車架（或承載式車身）與車橋（或車輪56第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)57第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)58導(dǎo)向機(jī)構(gòu)-----傳遞縱向力,側(cè)向力及其力矩，保證車輪的運(yùn)動軌跡。

橫向穩(wěn)定器-----防止車身在轉(zhuǎn)向行駛等情況下發(fā)生過大的橫向傾斜，在懸架中加設(shè)的輔助性元件。

4、懸架系統(tǒng)的固有頻率步行速度:0.75m/步,3-4km/h振動:

65-85次/分,1.08—1.4Hz

懸架系統(tǒng)自振頻率n

1—1.6Hzk---懸架剛度M---簧載質(zhì)量n=1/(2)K/M=1/(2)g/f第十一章懸架系統(tǒng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)-----傳遞縱向力,側(cè)向力及其力矩，保證車輪的59g：重力加速度；

f：懸架垂直變形（撓度）；

K：懸架剛度（不一定等于彈性元件的剛度），指使車輪中心相對于車架和車身向上移動的單位距離（懸架產(chǎn)生單位垂直壓縮變形）所需加于懸架上垂直載荷。

M：懸架簧載質(zhì)量，被懸掛系統(tǒng)支承的所有汽車零件的質(zhì)量。

補(bǔ)充：非簧載質(zhì)量：簧下質(zhì)量，不是由懸掛系統(tǒng)支承的那些汽車部件質(zhì)量，而是直接由輪胎和車輪總成支承，并隨車輪一起運(yùn)動的這部分的質(zhì)量。第十一章懸架系統(tǒng)g：重力加速度；

f：懸架垂直變形（撓度）；

K：懸架60人習(xí)慣的垂直振動頻率是步行時身體上下運(yùn)動的頻率，約為1-1.6Hz。人最敏感的加速度頻率范圍：垂直振動頻率：4-8Hz，水平振動頻率：2Hz以下。

①

當(dāng)M上升則K上升，這樣才能保證n為常數(shù)，懸架為變剛度懸架。

②

若K為一定，若M上升則f上升，此時n會下降。說明空車行駛車身自然振動頻率比滿載行駛時的要高。

③

M一定時，K越小，n越低，但垂直變形越大。

為了使簧載質(zhì)量從相當(dāng)于汽車空載到滿載的范圍內(nèi)變化時，車身自然振動頻率保持不變或變化很?。托枰獙壹軇偠茸龀煽勺兊?，即空車時懸架剛度小，而載荷增加時，懸架剛度隨之增加。K=Mg/f第十一章懸架系統(tǒng)人習(xí)慣的垂直振動頻率是步行時身體上下運(yùn)動的頻率，約為1615、懸架分類

按結(jié)構(gòu)特征分：

非獨(dú)立懸架：兩側(cè)車輪由一整體式車橋相連，車輪和車橋一起通過彈性懸架懸掛在車架下面；

獨(dú)立懸架：每一側(cè)的車輪單獨(dú)地通過彈性懸架懸掛在車架下，車橋是斷開的；

從彈性元件分：

螺旋彈簧懸架、鋼板彈簧懸架、扭桿彈簧懸架、氣體彈簧懸架；

被動懸架、半主動懸架、主動懸架（根據(jù)使用狀態(tài)，固定和調(diào)整懸架參數(shù)，一般由電腦改變剛度和阻尼）。

第十一章懸架系統(tǒng)5、懸架分類

按結(jié)構(gòu)特征分：

非獨(dú)立懸架：兩側(cè)車輪由一整62非獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架第十一章懸架系統(tǒng)非獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架第十一章懸架系統(tǒng)63

二、彈性元件

1、分類：

金屬彈簧：鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧

非金屬彈簧：氣體彈簧、橡膠彈簧。

2、鋼板彈簧

分類：多片式、少片式、變斷面式；

對稱式、非對稱式。

斷面形式：梯形、雙槽形、單槽形。

開槽為了平衡上下抗拉和抗壓的能力，減少M(fèi)。

第十一章懸架系統(tǒng)二、彈性元件

1、分類：

金屬彈簧：鋼板彈簧、螺旋彈簧64結(jié)構(gòu)：鋼板彈簧、中心螺栓、彈簧夾

鋼板彈簧是應(yīng)用最廣泛。最常用的是若干片不等長（厚度可等可不等）的合金彈簧片組成的近似等強(qiáng)度彈性梁。除了能承受垂直載荷外，各彈簧間的摩擦起一定減振作用，鋼板彈簧還兼導(dǎo)向機(jī)構(gòu)作用。

缺點(diǎn)：

彈簧間的摩擦是不利的，有噪聲，需潤滑防污，質(zhì)量大。（改進(jìn)：用單片或少片變截面鋼板彈簧）。

一定的摩擦能促進(jìn)振動的衰減，但各片間的干摩擦降低了懸架緩和沖擊的能力，加劇磨損，故片間要加較稠潤滑劑。要定期保養(yǎng)。

鋼板彈簧作導(dǎo)向機(jī)構(gòu)時，摩擦作用起到一定的減振作用，為了消除噪聲，可在簧片間加塑料墊片。第十一章懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：鋼板彈簧、中心螺栓、彈簧夾

鋼板彈簧是應(yīng)用最廣泛。65第五節(jié)懸架系統(tǒng)第五節(jié)懸架系統(tǒng)66第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)67第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)68

3、螺旋彈簧

廣泛用于獨(dú)立懸架。剛度不可變。

優(yōu)點(diǎn)：無需潤滑，不忌泥污，安裝所需縱向空間不大，這樣可給轉(zhuǎn)向輪很大空間，彈簧本身質(zhì)量小。

缺點(diǎn)：只能承受垂直載荷，且無減振作用，故需另設(shè)導(dǎo)向和減振機(jī)構(gòu)。

4、扭桿彈簧

一端固定在車架上，另一端固定在懸架的擺臂上。

優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量小，無需潤滑，可調(diào)節(jié)車身高度，懸架剛度可變(結(jié)合導(dǎo)向機(jī)構(gòu))；

缺點(diǎn)：加工復(fù)雜，無阻尼導(dǎo)向作用。左右不能互換。（扭簧出廠時加設(shè)預(yù)加扭力，扭力方向與實際工作承受扭轉(zhuǎn)方向相同，這樣減少工作時的實際應(yīng)力）第十一章懸架系統(tǒng)3、螺旋彈簧

廣泛用于獨(dú)立懸架。剛度不可變。

優(yōu)點(diǎn)69第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)705、氣體彈簧

分類：空氣彈簧、油氣彈簧

空氣彈簧（囊式空氣彈簧，膜式空氣彈簧）

油氣彈簧（單氣室式，雙氣室式，兩極壓力室）

單氣室式油氣彈簧（油氣分隔式，油氣不分隔式）

優(yōu)點(diǎn)：彈簧剛度可變。載荷增加，剛度大；載荷減少，剛度小，易實現(xiàn)對汽車懸架的控制。

缺點(diǎn)：高度尺寸較大，難布置，密封環(huán)節(jié)多，易漏氣。

6、橡膠彈簧

利用橡膠本身的彈性來起彈性元件的作用。

優(yōu)點(diǎn)：可承受壓縮與扭轉(zhuǎn)載荷。單位質(zhì)量的儲能比金屬彈簧的多，隔音性能好，可兼用作懸架副彈簧和緩沖塊。

缺點(diǎn)：不能承受拉伸載荷，不能用作導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。第十一章懸架系統(tǒng)5、氣體彈簧

分類：空氣彈簧、油氣彈簧

空氣彈簧（囊式空71第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)72空氣彈簧，剛度可變，調(diào)整車身高度。第十一章懸架系統(tǒng)空氣彈簧，剛度可變，調(diào)整車身高度。第十一章懸架系統(tǒng)73第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)74第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)75三、減振器

為加速車架與車身振動的衰減，以改善汽車的行駛平順性，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)都裝有減振器。減振器和彈性元件是并聯(lián)安裝的。

分為雙向作用式減振器和單向作用式減振器。

1、液力減振器的基本原理

當(dāng)車架和車橋做往復(fù)運(yùn)動時，而活塞在缸筒內(nèi)往復(fù)移動時，減振器殼內(nèi)的油液反復(fù)從一個內(nèi)腔通過一些窄小的孔隙流入另一腔，孔壁與油液間的摩擦與液體分子內(nèi)摩擦形成對振動的阻尼力，使車身和車架的振動能量轉(zhuǎn)化為熱能，被油液和減振器殼體吸收，散到大氣中。

減振器的阻尼力的大小隨車架與車橋(或車輪)的相對速度的增減而增減，并且與油液粘度有關(guān)。第十一章懸架系統(tǒng)三、減振器

為加速車架與車身振動的衰減，以改善汽車的行駛76第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)772、對減振器的要求

減振器的阻尼力愈大，振動消除得愈快，但卻使并聯(lián)的彈性元件的作用不能充分發(fā)揮，同時，過大的阻尼力還可能導(dǎo)致減振器連接零件及車架損壞。為解決彈性元件與減振器之間的這一矛盾，對減振器提出如下要求：

①

在懸架壓縮行程（車橋車架相互移近）內(nèi)，減振器阻尼力應(yīng)較小，以便充分利用彈性元件的彈性，緩和沖擊；

②

在懸架伸張行程減振器阻尼力應(yīng)大，迅速減振。

③當(dāng)車輪（車橋）與車架的相對速度過大時，減振器應(yīng)能自動加大液流通道截面積，使阻尼力始終保持在一定限度范圍內(nèi)，避免承受過大的載荷。第十一章懸架系統(tǒng)2、對減振器的要求

減振器的阻尼力愈大，振動消除得愈快，783、雙向作用筒式減振器

構(gòu)成：上工作腔、下工作腔、儲油腔、伸張閥、流通閥、壓縮閥、補(bǔ)償閥、活塞。

l

油壓和簧力同向時，閥關(guān)閉；油壓和簧力反向時，閥開啟。

l

伸張閥和壓縮閥彈簧較強(qiáng)，預(yù)緊力大，是卸載閥（只有當(dāng)油壓增加到一定程度，閥才能開啟，而當(dāng)油壓減低到一定程度，閥自動關(guān)閉）；流通閥和補(bǔ)償閥彈簧弱，是一般的單向閥。

第十一章懸架系統(tǒng)3、雙向作用筒式減振器

構(gòu)成：上工作腔、下工作腔、儲油腔79（1）壓縮行程：當(dāng)車輪滾上凸起或駛離凹坑時，工作缸筒上升，相應(yīng)的活塞下移，減振器受壓，下腔體積減少，油液經(jīng)流通閥進(jìn)入上腔，由于活塞桿的存在，上腔內(nèi)增加的容積小于下腔減少的容積，故一部分油經(jīng)壓縮閥流回儲油缸。

（2）

伸張行程：車輪滾進(jìn)凹坑或駛離凸起時，同理，減振器受拉，活塞向上移動。上腔油壓升高，流通閥關(guān)閉。上腔油液經(jīng)伸張閥4流入下腔。同樣，由于活塞桿的存在，來自上腔和油不夠充滿下腔增加的容積，產(chǎn)生一定的真空度，此時打開補(bǔ)償閥7。閥以及一些常通的縫隙的節(jié)流作用造成懸架伸張運(yùn)動的阻尼力。第十一章懸架系統(tǒng)（1）壓縮行程：當(dāng)車輪滾上凸起或駛離凹坑時，工作缸筒上升，相80

伸張閥彈簧剛度和預(yù)緊力比壓縮閥的大，在同樣的油壓下，伸張閥和補(bǔ)償閥常通孔截面積之和小于流通閥+壓縮閥+常通孔截面積之和。這保證了減振器在伸張行程內(nèi)的阻尼力比壓縮行程產(chǎn)生的阻尼力大的多。

壓縮閥的節(jié)流作用應(yīng)隨活塞運(yùn)動速度而變化。當(dāng)活塞速度很慢（車架車身振動很慢）時，油壓不足以克服壓縮閥的彈簧力，此時多余部分的油通過常通的縫隙流回儲油缸；活塞速度很大時（車身劇振），油壓劇增，打開壓縮閥，油在很短時間內(nèi)通過大通道流回儲油缸，使油壓和阻尼力不超過一定限度。同樣伸張過程阻尼力隨速度的變化保持在一定限度內(nèi)。第十一章懸架系統(tǒng)伸張閥彈簧剛度和預(yù)緊力比壓縮閥的大，在同樣的油壓下，伸81四、非獨(dú)立懸架

非獨(dú)立懸架因其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，而被廣泛應(yīng)用于汽車的前后懸架，而轎車中僅用于后橋。

1、類型：

鋼板彈簧、螺旋彈簧、空氣彈簧、油氣彈簧非獨(dú)立懸架。

2、鋼板彈簧非獨(dú)立懸架

彈簧支承方式：

固定卷耳、活動吊耳、滑板支承、橡膠支承

類型：縱置板簧式非獨(dú)立懸架，用于一般的前后懸架；

主副鋼板彈簧并聯(lián)式縱置板簧式非獨(dú)立懸架，一般用于貨車后懸架，適應(yīng)載荷大幅度變化，如EQ1090E第十一章懸架系統(tǒng)四、非獨(dú)立懸架

非獨(dú)立懸架因其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，而被廣82非獨(dú)立懸架第十一章懸架系統(tǒng)非獨(dú)立懸架第十一章懸架系統(tǒng)83第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)84第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)85第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)86第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)87漸變剛度鋼板彈簧第十一章懸架系統(tǒng)漸變剛度鋼板彈簧第十一章懸架系統(tǒng)88漸變剛度鋼板彈簧式縱置板簧式非獨(dú)立懸架，也是由主副彈簧組成，副簧是逐漸起作用，懸架剛度變化較平穩(wěn)，改善了行駛平順性。

鋼板彈簧不僅起到彈性元件作用，還起到導(dǎo)向機(jī)構(gòu)作用。

主副彈簧布置形式：上置副簧、下置副簧

3、螺旋彈簧非獨(dú)立懸架

一般只用于轎車的后懸架，同時需導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

4、空氣/油氣彈簧非獨(dú)立懸架

容易實現(xiàn)車身高度的調(diào)節(jié)，主要特點(diǎn)是懸架具有可變剛度特性。第十一章懸架系統(tǒng)漸變剛度鋼板彈簧式縱置板簧式非獨(dú)立懸架，也是由主副彈簧組成，89五、獨(dú)立懸架

隨著汽車速度的不斷提高，非獨(dú)立懸架已不能滿足行駛平順性和操縱穩(wěn)定性等方面提出的要求。因此獨(dú)立懸架獲得了很大的發(fā)展。獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)的車輪各自獨(dú)立地與車架或車身彈性連接。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）

在懸架彈性元件一定的變形范圍內(nèi)，兩側(cè)車輪可以單獨(dú)運(yùn)動，互不影響，在不平路上行駛時可減少車架和車身的振動，有助于消除轉(zhuǎn)向輪不斷偏擺的不良現(xiàn)象；

（2）

減少了汽車的非簧載質(zhì)量。在道路條件和車速條件相同的情況下，非簧載質(zhì)量愈小，則懸架所受的沖擊載荷愈小，可提高汽車的平均行駛速度；第十一章懸架系統(tǒng)五、獨(dú)立懸架

隨著汽車速度的不斷提高，非獨(dú)立懸架已不能滿90（3）

采用斷開式橋，發(fā)動機(jī)總成的位置可降低和前移，使汽車重心降低，提高汽車行駛穩(wěn)定性；

（4）

某些越野車全部使用獨(dú)立懸架，可使車輪與路面良好接觸。

（5）

可提高汽車的離地間隙，提高通過性。

缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。一般情況下，車輪跳動時由于車輪外傾角與車距變化較大，輪胎磨損嚴(yán)重。

1、分類（按車輪運(yùn)動形式）

1)車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動的懸架(橫臂式獨(dú)立懸架)

2)車輪在汽車縱向平面內(nèi)擺動的懸架(縱臂式獨(dú)立懸架)

3)車輪沿主銷移動的懸架，其中包括：燭式懸架和麥弗遜式懸架(滑住連桿式懸架)

4)車輪在汽車的斜向平面內(nèi)擺動（單斜臂式獨(dú)立懸架）第十一章懸架系統(tǒng)（3）采用斷開式橋，發(fā)動機(jī)總成的位置可降低和前移，使汽車重91第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)922、橫臂式獨(dú)立懸架

單橫臂式獨(dú)立懸架：車輪平面傾斜，改變輪距，會使輪胎產(chǎn)生側(cè)向滑移，并影響車輪外傾或主銷內(nèi)傾角

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊且布置方便等，多用于車速不太高的重型越野車上。

雙橫臂式獨(dú)立懸架：

等長：等長的擺臂在上下跳動時，輪距變化很大，增加了車輪側(cè)滑的可能性。

不等長：如設(shè)計得當(dāng)，可使車輪和主銷的角度以及輪距變化都很?。t旗CA7560型轎車的前懸架）。第十一章懸架系統(tǒng)2、橫臂式獨(dú)立懸架

單橫臂式獨(dú)立懸架：車輪平面傾斜，改變輪距93第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)94結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

（1）

采用球頭結(jié)構(gòu)代替主銷，無主銷式。上下球頭銷的連心線相當(dāng)于主銷軸線，轉(zhuǎn)向輪即繞此軸線偏轉(zhuǎn)；

（2）

主銷后傾角由移動上擺臂在擺臂軸上的位置來調(diào)整；

（3）

前輪外傾角由加在擺臂軸與固定支架間的調(diào)整墊片調(diào)整；

（4）

主銷內(nèi)傾角和車輪外傾角的關(guān)系被轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)所確定，故調(diào)整外傾角后，主銷內(nèi)傾角自然正確。

第十一章懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

（1）

采用球頭結(jié)構(gòu)代替主銷，無主銷式。上下球頭95第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)96第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)97

3、縱臂式(國外又叫拖曳式)

單縱臂式獨(dú)立懸架：不用在轉(zhuǎn)向輪上，影響主銷后傾角。雷諾-5轎車后懸架，一般配有扭桿減振器；

雙縱臂式獨(dú)立懸架：等長，保持后傾角不變，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。