第一章 懸架概論

車輛懸架技術(shù)

主講：王國(guó)麗2/5/2023

課程的目的和任務(wù)

獲得車輛懸架技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)掌握車輛行駛動(dòng)力學(xué)模型建立方法掌握懸掛性能仿真分析方法掌握懸架性能匹配計(jì)算方法2/5/2023課程內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排（1）

第一章

緒

論（2學(xué)時(shí)）

介紹車輛懸架的功用、組成、類型及發(fā)展趨勢(shì)。第二章車輛懸架性能評(píng)價(jià)方法（2）

人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)和車輛平順性評(píng)價(jià)方法；懸架性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)。第三章

車輛懸架的阻尼特性和彈性特性（8）

筒式液壓減振器的阻尼特性及其與懸架阻尼特性的關(guān)系；扭桿彈簧和油氣彈簧的彈性特性及其與懸掛剛度特性的關(guān)系。

2/5/2023課程內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排（2）

第四章

車輛行駛動(dòng)力學(xué)模型及仿真分析（8）

路面輸入及其模型；車輛行駛動(dòng)力學(xué)模型的建立；懸架特性參數(shù)對(duì)懸架性能指標(biāo)的影響分析及懸架性能匹配計(jì)算。第五章車輛懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)（４）懸架系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)與車輪定位參數(shù);

麥弗遜懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)分析;雙橫臂懸架運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。第六章

可控懸架（4）

自水平車高調(diào)節(jié)系統(tǒng)；全主動(dòng)系統(tǒng)；有限帶寬主動(dòng)系統(tǒng)；可變阻尼的半主動(dòng)系統(tǒng)；各類懸架系統(tǒng)的性能比較。2/5/2023課程內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排（３）

實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分(4學(xué)時(shí))實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目從以下內(nèi)容選擇：（1）筒式液壓減振器特性實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）（2）油氣彈簧特性實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）（3）電控懸架仿真實(shí)驗(yàn)（設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)）（2學(xué)時(shí)）2/5/2023

第一章

緒

論

1概述2車輛懸架的功用3車輛懸架的類型4彈性元件5減振器6非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架7橫向穩(wěn)定器8可控懸架技術(shù)簡(jiǎn)介2/5/20231、概述懸架的定義車輛的懸架裝置是連接車身和車輪之間全部零件和部件的總稱；主要由彈性元件、減振器、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)組成。此外還包括一些特殊功能的部件，如穩(wěn)定桿、緩沖塊和控制系統(tǒng)等

2/5/2023懸架結(jié)構(gòu)圖1.彈性元件；2.阻尼元件；3.導(dǎo)向桿系2/5/20232/5/2023懸架結(jié)構(gòu)圖2/5/20232車輛懸架的功用

（1）抑制、緩和由不平路面引起的振動(dòng)和沖擊；（2）傳遞汽車垂直力以外，還傳遞其他各方向的力和力矩；（3）保證車輪和車身(或車架)之間有確定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，使汽車具有良好的駕駛性能。2/5/20233車輛懸架的類型（1）按懸架結(jié)構(gòu)形式分類：（a）獨(dú)立懸架（b）非獨(dú)立懸架a.非獨(dú)立懸架b.獨(dú)立懸架2/5/20233車輛懸架的類型（2）按照懸架控制分類：（a）被動(dòng)懸架（b）半主動(dòng)懸架（c）主動(dòng)懸架

2/5/20234彈性元件懸架采用的彈性元件有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、空氣彈簧、油氣彈簧、橡膠彈簧等。

2/5/20234.1鋼板彈簧

卷耳2.彈簧夾3.鋼板彈簧4.中心螺栓

若干不等長(zhǎng)的合金彈簧片疊加在一起組合成一根近似等強(qiáng)度的梁。鋼板彈簧3的第一片稱為主片，其兩端彎成卷耳1，內(nèi)裝青銅或塑料或橡膠。粉沫冶金制成的襯套，用彈簧銷與固定在車架上的支架、或吊耳作鉸鏈連接。鋼板彈簧的中間用U形螺栓與車橋固定。鋼板彈簧本身還兼起導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用，可不必單設(shè)導(dǎo)向裝置，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化；彈簧各片之間摩擦引起一定減振作用

2/5/20234.2螺旋彈簧

剛度不變的圓柱形螺旋彈簧和剛度可變的圓錐形螺旋彈簧；大多應(yīng)用在獨(dú)立懸架上，尤以前輪獨(dú)立懸架采用廣泛。有些轎車后輪非獨(dú)立懸架也有采用螺旋彈簧作彈性元件的。螺旋彈簧只承受垂直載荷，它用做彈性元件的懸架要加設(shè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和減振器。與鋼板彈簧相比具有不需潤(rùn)滑，防污性強(qiáng)，占用縱向空間小，彈簧本身質(zhì)量小的特點(diǎn)，因而現(xiàn)代轎車上廣泛采用。

2/5/20234.3空氣彈簧空氣彈簧是一種由夾有簾線的橡膠囊和充入其內(nèi)腔的壓縮空氣所組成的彈性元件；

空氣彈簧的橡膠氣囊一般主要由

簾線層2、內(nèi)外橡膠層3，4和

成型鋼絲圈1硫化而成的。

圖2-1空氣彈簧橡膠囊結(jié)構(gòu)示意圖2/5/2023空氣彈簧種類囊式空氣彈簧

膜式空氣彈簧2/5/2023空氣彈簧的特點(diǎn)

固有振動(dòng)頻率低，且不隨車承載量的變化而改變；與鋼板彈簧懸架相比，安裝有空氣懸架的汽車車輪動(dòng)載荷小，可獲得良好的行駛平順性、操縱穩(wěn)定性和行駛安全性，減小了高速行駛車輛對(duì)路面的破壞；剛度呈非線性且可調(diào)節(jié)；高度可調(diào)；質(zhì)量輕，可以減輕車輛自重；噪聲低，壽命長(zhǎng)?？諝鈴椈梢钥諝鉃楣ぷ鹘橘|(zhì)，空氣內(nèi)摩擦極小，噪聲低，其壽命主要取決于橡膠膜，疲勞試驗(yàn)壽命可達(dá)600萬(wàn)次(國(guó)產(chǎn)為300萬(wàn)次)，比鋼板彈簧的10～20萬(wàn)次要長(zhǎng)很多。

2/5/20234.4油氣彈簧

油氣懸架是以油液傳遞壓力，氣體作為彈性介質(zhì)的一種懸架裝置；油液除傳遞壓力外，它還具有調(diào)節(jié)車體高度、車體減振、懸架剛性閉鎖，輔助密封氣體及潤(rùn)滑零件，調(diào)節(jié)氣室容積等多種功能。起緩沖吸收沖擊能量的則是作為彈性介質(zhì)的惰性氣體。

2/5/2023油氣彈簧原理圖2/5/2023油氣彈簧優(yōu)點(diǎn)非線性剛度；單位儲(chǔ)能比大。在氮?dú)獬錃鈮毫?Mpa的條件下，油氣彈簧的單位重量?jī)?chǔ)能是鋼板彈簧的單位重量?jī)?chǔ)能的3500倍，這有利于減輕懸架的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)尺寸。車身姿態(tài)自由調(diào)節(jié)。對(duì)改善車輛的通過(guò)性能和行駛性能十分重要。剛性閉鎖。通過(guò)切斷油缸與蓄能器及其它液壓元件的連接油路，利用油液壓縮性較小特點(diǎn)，可使油氣懸架處于剛性狀態(tài)，在這種條件下車輛可承受較大載荷并能緩慢移動(dòng)。2/5/20234.5扭桿彈簧扭桿彈簧一端與車架固定連接，另一端與懸架控制臂連接，通過(guò)扭桿的扭轉(zhuǎn)變形達(dá)到緩沖作用；扭桿彈簧能夠儲(chǔ)存較大的能量，比相等應(yīng)力的螺旋彈簧和鋼板彈簧大得多；占用的空間位置最小，易于布置。

2/5/20235減振器懸架系統(tǒng)中由于彈性元件受沖擊會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，為衰減振動(dòng)，改善車輛行駛平順性，與彈性元件并聯(lián)安裝減振器，車輛懸架系統(tǒng)中采用減振器多是液力減振器。履帶式車輛也有使用機(jī)械摩擦式減振器的。2/5/20235.1筒式液壓減振器由帶桿的活塞在充滿液體的封閉缸筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)，迫使液體通過(guò)活塞上的節(jié)流孔流動(dòng)，形成壓差，產(chǎn)生阻尼力。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，內(nèi)部縫隙少，漏損少，阻尼力性能穩(wěn)定，零件可用精拔鋼管、粉末冶金制造，生產(chǎn)效率高，成本低，適于大量生產(chǎn)。2/5/20235.2葉片式液壓減振器帶擺臂的回轉(zhuǎn)葉片式液壓減振器鑲嵌在側(cè)甲板下部，有利傳導(dǎo)散熱，減振器還能受到負(fù)重輪的保護(hù)，也沒(méi)有占用車內(nèi)空間。所用的減振器尺寸大，重量大，成本高;內(nèi)部滲漏較多，阻尼力的散布大，隨著工作液溫升而迅速衰減.2/5/2023葉片式液壓減振器在車上的布置圖3.1坦克懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖葉片式減振器2/5/20236非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架

2/5/20236.1非獨(dú)立懸架非獨(dú)立懸架的特點(diǎn):

兩側(cè)車輪安裝于一整體式車橋上，車輪連同車橋一起通過(guò)彈性元件懸掛在車架或車身上。當(dāng)一側(cè)車輪受到?jīng)_擊時(shí)會(huì)直接影響到另一側(cè)車輪。由于非簧載質(zhì)量比較大，特別是汽車高速行駛、懸架受到較大的沖擊載荷時(shí)，汽車平順性較差。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，而被廣泛應(yīng)用于貨車和客車的前、后懸架。在轎車中，非獨(dú)立懸架多用于后橋。

2/5/20236.1.1縱置板簧式非獨(dú)立懸架用鉸鏈和吊耳將鋼板彈簧兩端固定在車架上的結(jié)構(gòu)是目前廣泛采用的一種連接形式。

解放CA1091型汽車的前懸架

2/5/2023漸變剛度鋼板彈簧為了提高汽車的平順性，有些輕型貨車采用主簧下加裝副簧，實(shí)現(xiàn)漸變剛度鋼板彈簧。在小載荷狀況時(shí)，僅主簧起作用，而當(dāng)載荷增到一定值時(shí)，主簧與副簧接觸，共同發(fā)揮作用，懸架剛度得到提高，彈簧特性變?yōu)榉蔷€性的;副簧逐漸隨載荷增加而參加工作，因此懸架剛度的變化平穩(wěn)，改善了汽車行駛平順性能。

南京依維柯輕型貨車后懸架圖

2/5/20236.1.2螺旋彈簧非獨(dú)立懸架

螺旋彈簧非獨(dú)立懸架常用于轎車的后懸架。用螺旋彈簧作為彈性元件時(shí)，必須在懸架系統(tǒng)中安裝導(dǎo)向裝置和減振器。

奧迪100轎車后懸架2/5/20236.1.3空氣彈簧非獨(dú)立懸架

壓氣機(jī)；2.7.空氣濾清器；3.車身高度控制閥；4.控制桿；5.空氣彈簧；6.儲(chǔ)氣罐；8.貯氣筒；9.壓力調(diào)節(jié)器；10.油水分離器2/5/20236.2獨(dú)立懸架兩側(cè)車輪分別獨(dú)立地與車架或車身彈性地連接，當(dāng)一側(cè)車輪受到?jīng)_擊時(shí)，基本不會(huì)直接影響到另一側(cè)車輪。

所采用的車橋是斷開(kāi)式的。使得發(fā)動(dòng)機(jī)可放低安裝，有利于降低汽車重心，并使結(jié)構(gòu)緊湊。允許前輪有大的跳動(dòng)空間，有利于轉(zhuǎn)向，便于選擇軟的彈簧元件使平順性得到改善。非簧載質(zhì)量小，可提高汽車車輪的附著性。獨(dú)立懸架的特點(diǎn):2/5/20236.2.1雙橫臂式（雙叉式）獨(dú)立懸架

2/5/20232/5/2023選擇長(zhǎng)度比例合適，則可以使車輪和主銷的角度及輪距變化比較小,這種結(jié)構(gòu)有利于減少輪胎磨損，提高汽車行駛平順性和方向穩(wěn)定性。

2/5/20236.2.2滑柱擺臂式獨(dú)立懸架（麥弗遜式或支柱式）

筒式減振器裝在滑柱桶內(nèi);滑柱桶與轉(zhuǎn)向節(jié)剛性連接;螺旋彈簧安裝在滑柱桶及轉(zhuǎn)向節(jié)總成上端的支承座內(nèi)，彈簧上端通過(guò)軟墊支承在車身連接的前簧上座內(nèi);滑柱桶的下端通過(guò)球鉸鏈與懸架的橫擺臂相連。當(dāng)車輪上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑柱桶及轉(zhuǎn)向節(jié)總成沿減振器活塞運(yùn)動(dòng)軸線移動(dòng)，同時(shí)，滑柱桶的下支點(diǎn)還隨橫擺臂擺動(dòng)。

2/5/2023麥弗遜式懸架的特點(diǎn)通常由兩個(gè)基本部分組成：支柱式減震器和A字型托臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單懸掛重量輕和占用空間小，內(nèi)側(cè)空間大，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)布置。

降低車子的重心2/5/2023麥弗遜式懸架的廣泛應(yīng)用大到寶馬M3，保時(shí)捷911這類高性能車，小到菲亞特STILO，福特FOCUS，甚至國(guó)產(chǎn)的哈飛面包車前懸架都是采用的麥弗遜式設(shè)計(jì)麥弗遜在汽車前懸掛上的應(yīng)用之廣是其他懸掛無(wú)法比擬的。

2/5/2023麥弗遜（Mcpherson）是美國(guó)伊利諾斯州人，1891年生。大學(xué)畢業(yè)后他曾在歐洲搞了多年的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，并于1924年加入了通用汽車公司的工程中心。30年代，通用的雪佛蘭分部想設(shè)計(jì)一種真正的小型汽車，總設(shè)計(jì)師就是麥弗遜。他對(duì)設(shè)計(jì)小型轎車非常感興趣，目標(biāo)是將這種四座轎車的質(zhì)量控制在0.9噸以內(nèi)，軸距控制在2.74米以內(nèi)，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是懸架。麥弗遜一改當(dāng)時(shí)盛行的板簧與扭桿彈簧的前懸架方式，創(chuàng)造性地將減振器和螺旋彈簧組合在一起，裝在前軸上。實(shí)踐證明這種懸架形式的構(gòu)造簡(jiǎn)單，占用空間小，而且操縱性很好。后來(lái)，麥弗遜跳槽到福特，1950年福特在英國(guó)的子公司生產(chǎn)的兩款車，是世界上首次使用麥弗遜懸架的商品車。麥弗遜懸架由于構(gòu)造簡(jiǎn)單，性能優(yōu)越的緣故，被行家譽(yù)為經(jīng)典的設(shè)計(jì)。麥弗遜式懸架的由來(lái)2/5/20236.2.3斜置單臂式獨(dú)立懸架

單橫臂和單縱臂獨(dú)立懸架的折衷方案;其擺臂繞與汽車縱軸線具有一定交角的軸線擺動(dòng)，選擇合適的交角可以滿足汽車操縱穩(wěn)定性要求。適于做后懸架。

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