汽車原理與結(jié)構(gòu)-懸架與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

汽車原理與結(jié)構(gòu)-懸架與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)第一頁，共22頁。6、獨立懸架

隨著汽車活動范圍的擴展和行駛速度的不斷提高，許多情況下非獨立懸架已無法滿足車輛行駛的平順性和操縱的穩(wěn)定性。

a）非獨立懸架

整體車橋，一側(cè)車輪受路面影響時將涉及到另一側(cè)。

b）獨立懸架

車橋制成分體式，每一側(cè)車輪都可獨立相對地面（或車架）跳動。第二頁，共22頁。（1）獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點

●兩側(cè)車輪可獨立跳動，行駛時減輕車架振動

●減少汽車非簧載質(zhì)量（與簧載質(zhì)量相對，非簧載質(zhì)量越小，對車架的振動越?。駭嚅_的車橋為汽車其他總成提供了空間（如：發(fā)動機總成位置可降低、前移；車輪上下運動的空間加大等）

●結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、維修困難、輪胎磨損較大

獨立懸架結(jié)構(gòu)類型繁多，并廣泛運用于小型車輛。目前全球各地的轎車前懸架全部采用獨立懸架，越野車通常所有輪都采用獨立懸架。第三頁，共22頁。（2）獨立懸架類型

●橫臂式：車輪在車體橫向平面內(nèi)擺動

●縱臂式：車輪在車體縱向平面內(nèi)擺動

●燭式和麥弗遜式；滑柱連桿形式，車輪沿直線移動

●斜臂式：車輪在與車體成斜向的平面內(nèi)擺動如圖：橫臂式獨立懸架結(jié)構(gòu)示意圖第四頁，共22頁。驅(qū)動橋橫臂式獨立懸架結(jié)構(gòu)示意圖兩半軸套管是獨立的，可在橫截面上相對擺動橫臂第五頁，共22頁。右圖：燭式和麥弗遜式獨立懸架結(jié)構(gòu)示意圖●燭式：車輪可以沿固定在車架上的主銷直線移動●麥弗遜式：滑柱連桿式，燭式的改進，增加了橫擺臂左圖：縱臂式獨立懸架結(jié)構(gòu)示意圖圖縱臂轉(zhuǎn)動中心前進方向第六頁，共22頁。斜臂式獨立懸架示意圖

車輪的浮動是沿某一確定的軸線擺動，其擺動平面傾斜于車體的縱、橫截面第七頁，共22頁。（3）燭式獨立懸架特點：●主銷固定在車架上，懸架變形時主銷參數(shù)不變●采用螺旋彈簧，與主銷制成一體●轉(zhuǎn)向節(jié)沿主銷方向上下移動，變形時僅輪距略變●有利于操縱、行駛的穩(wěn)定，但主銷承受全部側(cè)向力，現(xiàn)代汽車已很少采用第八頁，共22頁。（4）麥弗遜式獨立懸架

筒式減振器7兼有立式滑柱的功能，橫擺臂12兩端分別與車架、轉(zhuǎn)向節(jié)相連；滑柱7（減振器）兩端也分別與車架、轉(zhuǎn)向節(jié)相連。

因此該結(jié)構(gòu)行駛過程所承受側(cè)向力的大部分由橫擺臂12承擔(dān)，減輕了滑柱的負擔(dān)。第九頁，共22頁。（5）多軸汽車平衡懸架多軸汽車的車輪較多，若是采用簡單的非獨立懸架或直接與車架剛性連接，則不能保證所有車輪與地面的接觸；若都采用一般的獨立懸架則結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，特別是多軸全驅(qū)動車輛，底盤構(gòu)造更加復(fù)雜，不符合實際的需求。三軸汽車行駛情況示意圖左圖：剛性連接右圖：等臂式平衡懸架第十頁，共22頁。特點：

●使前橋轉(zhuǎn)向輪承受足夠的垂直荷載，保證轉(zhuǎn)向功能

●所有車輪分擔(dān)的垂直荷載與平路行駛時接近，有利于發(fā)揮汽車的設(shè)計性能（特別是多軸驅(qū)動越野車）

●避免因荷載分配不均造成的局部超載

等臂式平衡懸架是三軸汽車常見的一種懸架，其結(jié)構(gòu)與縱臂式獨立懸架相似。采用鋼板彈簧，并充當杠桿，兩端為二、三輪軸中心，整體相當于一套以懸架中心為支點的等臂杠桿，可保證車輪在不平路面行駛時垂直荷載分布的均勻性。

（如圖所示）第十一頁，共22頁。三軸汽車中后驅(qū)動橋平衡懸架外觀圖第十二頁，共22頁。（6）主動懸架概述

傳統(tǒng)的懸架（被動懸架）其剛度、阻尼特性等都是按經(jīng)驗或優(yōu)化設(shè)計的方法確定，這類懸架一旦用于汽車，在任何環(huán)境下，性能保持不變。①主動懸架

懸架系統(tǒng)的剛度、阻尼特性可以根據(jù)汽車行駛狀態(tài)、路面狀況等條件不同，進行動態(tài)自適應(yīng)調(diào)節(jié)，從而使懸架始終處于最佳減振狀態(tài)。懸架剛性的可變性將大幅度提高車輛行駛的速度和平穩(wěn)性。第十三頁，共22頁。②主動懸架分類

20世紀八十年代以來世界各大公司爭相研發(fā)這類系統(tǒng)，目前豐田、沃爾沃（瑞典）等已有較成功的運用。

主動懸架系統(tǒng)按是否擁有動力源，分為全主動懸架系統(tǒng)和半主動懸架系統(tǒng)兩大類。③全主動懸架構(gòu)造基本構(gòu)造：由彈性元件、減振單元、導(dǎo)向機構(gòu)、作用力控制裝置四大部分組成。

主動懸架中常規(guī)零部件與一般懸架功能、作用相同，其關(guān)鍵部分是作用力控制裝置。

第十四頁，共22頁。作用力控制裝置包括四部分：●執(zhí)行機構(gòu)：執(zhí)行控制系統(tǒng)的指令，按要求完成具體操作。常用元件由液壓缸、氣缸、伺服電機、電磁鐵等?！駵y量系統(tǒng)：適時測量系統(tǒng)各種狀態(tài)，為控制提供依據(jù)?！窨刂葡到y(tǒng)：核心部件為計算機，完成數(shù)據(jù)的處理和發(fā)出各種控制指令?！衲茉聪到y(tǒng)：為以上各個部件提供能源。第十五頁，共22頁。

四輪各安裝一個油氣彈簧，經(jīng)油路相連形成全閉環(huán)式環(huán)路控制系統(tǒng)。車身、車輪的振動量經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成一種信息傳到控制系倫敦城市客車所用的一種主動懸架統(tǒng)進行處理并發(fā)出指令達到執(zhí)行系統(tǒng)，調(diào)整油氣彈簧的高度和剛度。液壓系統(tǒng)油氣彈簧第十六頁，共22頁。第七章汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

操作轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使行進中的汽車，能按駕駛員的意志改變行駛方向。就輪式汽車而言，所控制的是轉(zhuǎn)向橋（前橋）車輪相對汽車縱軸線（前進方向）偏轉(zhuǎn)一定角度；另外，駕駛員也能通過這一機構(gòu)校正行駛中因意外受力所造成的車輪偏轉(zhuǎn)?！駨澋馈衤访娓蓴_●交通干擾●意外事件交通障礙事故彎道第十七頁，共22頁。系統(tǒng)功能的實現(xiàn)普通車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是由人力操作的，系統(tǒng)所有傳力件為機械零件，即所謂機械轉(zhuǎn)向系；

對大型汽車來說，轉(zhuǎn)向控制則要兼用人力、發(fā)動機動力（人力僅占小部分），這類系統(tǒng)稱為動力轉(zhuǎn)向系。10噸以上重型車，一旦動力轉(zhuǎn)向失靈，人力將很難（無法）完成汽車轉(zhuǎn)向?！駲C械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)●動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)第十八頁，共22頁。一、汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成

無論是機械還是動力，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)都是由轉(zhuǎn)向操作、運動轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)向傳動三大部分組成，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中則另附有液壓傳力等動力裝置。機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)示意圖1、2、4為操作部分3萬向節(jié)5轉(zhuǎn)向器運動轉(zhuǎn)換6、7、8、10為傳動部分第十九頁，共22頁。二、理想狀態(tài)兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角

為保證轉(zhuǎn)向時所有車輪均相對地面作純滾，車輪偏轉(zhuǎn)參數(shù)應(yīng)滿足以下關(guān)系：（見下圖）雙軸汽車轉(zhuǎn)向輪偏角DE

ctgα＝OE/L＝（OD＋DE）/Lctgβ＝OD/L則：兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角ctgα－ctgβ＝B/L當取αmax有：Rmin＝L/αmaxRmin