汽車構造第十二講懸架

關于汽車構造第十二講懸架第一節(jié)概述1．懸架的功用和組成1）懸架的功用

（1）把路面作用于車輪上的垂直反力、縱向反力和側向反力以及這些反力所造成的力矩傳遞到車架（或承載式車身）上，保證汽車的正常行駛，即起傳力作用；

（2）利用彈性元件和減振器起到緩沖減振的作用；

（3）利用懸架的某些傳力構件使車輪按一定軌跡相對于車架或車身跳動，即起導向作用；

（4）利用懸架中的輔助彈性元件橫向穩(wěn)定器，防止車身在轉向等行駛情況下發(fā)生過大的側向傾斜。

第2頁,共98頁，2024年2月25日，星期天2）懸架的組成（1）彈性元件——起緩沖作用；

（2）減振元件——起減振作用；

（3）導向機構——起傳力和導向作用；

（4）橫向穩(wěn)定器——防止車身產生過大側傾。第3頁,共98頁，2024年2月25日，星期天彈性元件彈性元件的作用是緩和來自路面的沖擊。彈簧的種類很多，有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、空氣彈簧、油氣彈簧和橡膠彈簧等。第4頁,共98頁，2024年2月25日，星期天阻尼元件懸架系統(tǒng)中由于彈性元件受沖擊會產生振動，為衰減振動，改善汽車行駛平順性，與彈性元件并聯安裝減振器，汽車懸架系統(tǒng)中采用減振器多是液力減振器，第5頁,共98頁，2024年2月25日，星期天導向機構導向機構用來傳遞車輪與車身間的力和力矩，同時保持車輪按一定運動軌跡相對車身跳動，通常導向機構由控制擺臂式桿件組成。鋼板彈簧本身兼起導向作用。第6頁,共98頁，2024年2月25日，星期天橫向穩(wěn)定器在一些轎車和客車上，為防止車身在轉向等情況下發(fā)生過大的橫向傾斜，在懸架系統(tǒng)中加設橫向穩(wěn)定桿。第7頁,共98頁，2024年2月25日，星期天橫向穩(wěn)定器的安裝第8頁,共98頁，2024年2月25日，星期天2．懸架系統(tǒng)的自然振動頻率懸架系統(tǒng)的頻率與汽車的平順性（也稱舒適性）有直接關系。

n——懸架的頻率；

M——簧載質量；

K——懸架剛度；

懸架頻率

n隨簧載質量的變化而變化，人體最舒適的頻率范圍為1～1.6Hz，一般汽車固有頻率為：貨車為1.5～2Hz；客車為1.2～1.8Hz，轎車為1～1.3Hz。如果要將汽車行駛過程中的頻率保持在1～1.6Hz內，最好采用變剛度懸架。第9頁,共98頁，2024年2月25日，星期天3．汽車懸架的類型懸架按結構分類：獨立懸架非獨立懸架懸架按控制分類：被動懸架半主動懸架主動懸架現代汽車懸架的發(fā)展十分快，不斷出現，嶄新的懸架裝置。第10頁,共98頁，2024年2月25日，星期天

1）非獨立懸架非獨立懸架的特點是：兩側車輪通過整體式車橋相連，車橋通過懸架與車架或車身相連。如果行駛中路面不平，一側車輪被抬高，整體式車橋將迫使另一側車輪產生運動。非獨立懸架的優(yōu)點是車輪上下跳動時定位參數變化小、最小離地間隙不變，且結構簡單成本低廉。第11頁,共98頁，2024年2月25日，星期天

2）獨立懸架獨立懸架的特點是：車橋是斷開的，每一側車輪單獨地通過懸架與車架（或車身）相連，每一側車輪可以獨立跳動。第12頁,共98頁，2024年2月25日，星期天獨立懸架的優(yōu)點獨立懸架有如下優(yōu)點：（1）非簧載質量?。瓬p少沖擊載荷；（2）車橋斷開，便于在設計上降低重心－－提高汽車操縱穩(wěn)定性；（3）兩側車輪可以單獨跳動－－減少車身振動；（4）允許在設計上增大車輪動行程－－可以減小懸架剛度，降低車身振動的頻率。第13頁,共98頁，2024年2月25日，星期天懸架特性影響汽車平順性的另一重要指標是阻尼比Ψ，它表達為：式中：k-代表懸架阻尼元件的阻力系數。Ψ值取大，能使振動迅速衰減，但會把路面較大的沖擊傳遞到車身，Ψ值取小，振動衰減慢，受沖擊后振動持續(xù)時間長，使乘客感到不舒服。為充分發(fā)揮彈簧在壓縮行程中作用，常把壓縮行程的阻尼比Ψ設計得比伸張小。第14頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)彈性元件懸架的剛度主要是彈簧的剛度決定的，對于非獨立懸架而言，彈簧的剛度等于懸架的剛度，但對于獨立懸架而言，彈簧的剛度與懸架的剛度存在一定的函數關系。彈簧自身的剛度特性根據結構的不同有定剛度彈簧和變剛度彈簧。第15頁,共98頁，2024年2月25日，星期天一、鋼板彈簧鋼板彈簧是由若干片等寬但不等長的合金彈簧片組合而成的一根近似等強度的彈性梁，多數情況下由多片彈簧組成。鋼板彈簧的第一片也是最長的一片為主片，其兩端彎成卷耳，內裝襯套，以便用彈簧銷與固定在車架上的支架或吊耳作鉸鏈連接。中心螺栓用以連接各彈簧片，并保證裝配時各片的相對位置。除中心螺栓以外，還有若干個彈簧夾（亦稱回彈夾）將各片彈簧連接在一起，以保證當鋼板彈簧反向變形（反跳）時，各片不致互相分開，以免主片單獨承載，此外，還可防止各片橫向錯動。

第16頁,共98頁，2024年2月25日，星期天一、鋼板彈簧中心螺栓距兩端卷耳中心的距離相等時，稱為對稱式鋼板彈簧，不相等時，稱為非對稱式鋼板彈簧。多片式鋼板彈簧可以同時起到緩沖、減振、導向和傳力的作用，用于貨車后懸架可以不裝減振器。第17頁,共98頁，2024年2月25日，星期天鋼板彈簧一些輕型貨車和客車采用由單片或2～3片變厚度斷面的彈簧片構成的少片變截面鋼板彈簧，其彈簧片的斷面尺寸沿長度方向是變化的，片寬保持不變，它可以減少片與片間的干摩擦，提高使用應力，實現汽車的輕量化。

第18頁,共98頁，2024年2月25日，星期天鋼板彈簧目前有一些汽車上采用變剛度鋼板彈簧，以改善汽車行駛平順性。第19頁,共98頁，2024年2月25日，星期天鋼板彈簧在一些特種車上還采用了懸臂式鋼板彈簧。第20頁,共98頁，2024年2月25日，星期天二、螺旋彈簧螺旋彈簧用彈簧鋼棒料卷制而成，常用于各種獨立懸架。其特點是只能承受垂直載荷。在螺旋彈簧懸架中必須另裝減振器和導向機構。

螺旋彈簧有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或變螺距彈簧。它與鋼板彈簧相比具有不需潤滑，防污性強，占用縱向空間小，彈簧本身質量小的特點。制做螺旋彈簧所用的彈簧鋼材料最常用的是60Si2Mn，更好一些的材料是60Si2Cr和60Si2CrA。第21頁,共98頁，2024年2月25日，星期天三、扭桿彈簧扭桿彈簧是一根彈簧鋼制的桿。扭桿斷面常為圓形，少數是管形、矩形、疊片及組合式等，扭桿一端固定在車架上，另一端上安裝擺臂與車輪相連。當車輪跳動時，擺臂便繞著扭桿軸線擺動，使扭桿產生扭轉彈性變形，以保證車輪與車架的彈性聯接。

扭桿彈簧桿越短越粗，剛度也越大。一般來講，三種彈簧比較，扭桿彈簧單位重量的儲能量較大，且占用的空間位置最小，易于布置，還可以適度調整車身的高度，所以不少乘用車懸掛采用扭桿彈簧。第22頁,共98頁，2024年2月25日，星期天扭桿彈簧扭桿彈簧在制造時，經熱處理后施加一定的扭轉力矩載荷，使它有一個永久變形，而具有一定的預應力，這樣可以在實際工作中減小工作時的實際應力，有利于延長扭桿彈簧的壽命。但應注意左右扭桿由于施加應力有方向性，裝在車上后承受工作載荷時扭轉的方向應與所預加在扭桿上的扭轉方向相一致，因而左右扭桿做有標記，安裝時應加以注意。第23頁,共98頁，2024年2月25日，星期天四、空氣彈簧氣體彈簧是以空氣做彈性介質，即在一個密閉的容器內裝入壓縮空氣（氣壓為0.5～1MPa），利用氣體的可壓縮性實現彈簧的作用?？諝鈴椈煞譃槟沂胶湍な絻深?。

第24頁,共98頁，2024年2月25日，星期天空氣彈簧空氣彈簧隨著載荷的增加，容器內壓縮空氣壓力升高，其彈簧剛度也隨之增加，載荷減少，彈簧壓力也隨空氣壓力減少而下降，因而這種彈簧的彈性特性很理想。

第25頁,共98頁，2024年2月25日，星期天五、油氣彈簧油氣彈簧以氣體（氮-惰性氣體）作為彈性介質，用油液作為傳力介質。油氣彈簧類型有簡單式油氣彈簧和帶隔膜式的油氣彈簧。帶隔膜式油氣彈簧，它將氣體和液體分開，便于充氣并防油液乳化。第26頁,共98頁，2024年2月25日，星期天油氣彈簧第27頁,共98頁，2024年2月25日，星期天油氣彈簧帶反壓氣室式油氣彈簧，有一個反壓氣室，相當于在簡單油氣彈簧上加上一個方向相反的小筒單油氣彈簧，用以提高空載時彈簧剛度，使空載滿載自然振動頻率變化不大。第28頁,共98頁，2024年2月25日，星期天油氣彈簧

第29頁,共98頁，2024年2月25日，星期天六、橡膠彈簧

橡膠彈簧利用橡膠本身的彈性來起彈性元件的作用。優(yōu)點是單位質量儲能量大于金屬彈簧。無噪聲，不需潤滑，同時有一定的減振能力。

一般在汽車上作為懸架中的副彈簧和緩沖塊。第30頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)減振器液力減振器的作用原理是：當車架與車橋作往復相對運動時，減振器中的活塞在缸筒內也作往復運動，減振器殼體內的油液便反復地從一個內腔通過一些窄小的孔隙流入另一內腔?？妆谂c油液間的摩擦及液體分子內的摩擦便形成對振動的阻尼力，使車身和車架的振動能量轉化為熱能，被油液和減振器殼體所吸收，并散到大氣中。

第31頁,共98頁，2024年2月25日，星期天減振器彈簧雖然可以減輕道路對車身的沖擊，但如果不讓它的振動盡快停下來，我們乘坐的將是一輛跳個不停的汽車。因此，要在彈簧運動的過程中加上一定的阻尼，使彈簧的振動迅速衰減。第32頁,共98頁，2024年2月25日，星期天減振器液力減振器的結構是帶有活塞的活塞桿插入筒內，在筒中充滿油?；钊嫌泄?jié)流孔，使得被活塞分隔出來的兩部分空間中的油可以互相補充。阻尼就是在具有粘性的油通過節(jié)流孔時產生的。液力減振器的節(jié)流孔越小，阻尼力越大；油的粘度越大，阻尼力越大；如果節(jié)流孔大小不變，當減振器工作速度越快，阻尼力越大。汽車懸架系統(tǒng)中的阻尼元件廣泛采用液力減振器，與彈性元件并聯安裝。第33頁,共98頁，2024年2月25日，星期天減振器減振器與彈性元件承擔著緩沖擊和減振的任務，阻尼力過小，懸架振動不能迅速衰減，阻尼過大又會影響對彈簧沖擊的吸收，甚至損壞減振器連接件。因此要求減振器應具有以下阻尼特性。（1）在懸架壓縮行程，減振器阻尼力較小，以便充分發(fā)揮彈性元件的彈性作用，緩和沖擊。這時，彈性元件起主要作用。（2）在懸架伸張行程中，減振器阻尼力應較大，迅速衰減振動。（3）減振器工作速度過大時，要求減振器能自動加大液流量，使阻尼力始終保持在一定限度之內，以避免承受過大的沖擊載荷。第34頁,共98頁，2024年2月25日，星期天減振器液力減振器按結構形式不同有筒式和搖臂式；筒式減振器可分為雙筒式和單筒式；按作用方式可分為雙向作用式和單向作用式；按阻尼力是否可以調整分為不可調式和可調式。第35頁,共98頁，2024年2月25日，星期天一、雙向作用筒式減振器第36頁,共98頁，2024年2月25日，星期天雙向作用筒式減振器第37頁,共98頁，2024年2月25日，星期天雙向作用筒式減振器

第38頁,共98頁，2024年2月25日，星期天雙向作用筒式減振器第39頁,共98頁，2024年2月25日，星期天二、新型減振器1．充氣式減振器

充氣式減振器的結構特點是：在缸筒的下部裝有一個浮動活塞，浮動活塞與缸筒形成的密閉氣室中，充有高壓氮氣。浮動活塞之上是減振器油液。浮動活塞上裝有大斷面的O形密封圈，把油和氣完全分開，此活塞亦稱封氣活塞。

由于活塞桿進出而引起的缸筒容積的變化由浮動活塞的上下運動來補償。因此這種減振器不需儲液缸筒，所以亦稱單筒式減振器。

第40頁,共98頁，2024年2月25日，星期天1．充氣式減振器與雙筒式相比，單筒式減振器結構簡單，減少了一套閥門系統(tǒng)。它在缸筒的下部裝有一個浮動活塞，所謂浮動即指沒有活塞桿控制其運動，在浮動活塞的下面形成一個密閉的氣室，充有高壓氮氣。第41頁,共98頁，2024年2月25日，星期天充氣式減振器由于活塞桿進出油液而造成的液面高度變化就通過浮動活塞的浮動來自動適應。第42頁,共98頁，2024年2月25日，星期天2、阻尼力可調式減振器阻力可調式減振器的工作過程是，當汽車的載荷增加時，空氣囊中的氣壓升高，則氣室內的氣壓也隨之升高，使膜片向下移動與彈簧產生的壓力相平衡。與此同時，膜片帶動與它相連的柱塞桿和柱塞下移，使得柱塞相對空心連桿上的節(jié)流孔的位置發(fā)生變化，結果減小了節(jié)流孔的通道截面積，即減少了油液流經節(jié)流孔的流量，從而增加了油液流動阻力。

第43頁,共98頁，2024年2月25日，星期天導向機構懸架的導向機構種類很多，大體可分為：適用于非獨立式懸架的導向機構適用于獨立式懸架的導向機構適用于平衡式懸架的導向機構第44頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)非獨立懸架非獨立式懸架中，彈性元件不同，導向機構也不一樣。第45頁,共98頁，2024年2月25日，星期天一、縱置板簧式非獨立懸架板簧式非獨立懸架主要由鋼板彈簧和減振器組成。第46頁,共98頁，2024年2月25日，星期天縱置板簧式非獨立懸架第47頁,共98頁，2024年2月25日，星期天縱置板簧式非獨立懸架第48頁,共98頁，2024年2月25日，星期天縱置板簧式非獨立懸架第49頁,共98頁，2024年2月25日，星期天縱置板簧式非獨立懸架主副簧式結構第50頁,共98頁，2024年2月25日，星期天縱置板簧式非獨立懸架第51頁,共98頁，2024年2月25日，星期天二、螺旋彈簧非獨立懸架第52頁,共98頁，2024年2月25日，星期天三、空氣彈簧非獨立懸架

第53頁,共98頁，2024年2月25日，星期天空氣彈簧非獨立懸架第54頁,共98頁，2024年2月25日，星期天四、油氣彈簧非獨立懸架第55頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)獨立懸架一般地適用于獨立式懸架的導向機構可分為：1）.車輪在汽車橫向平面內擺動－－橫臂式2）.車輪在汽車縱向平面內擺動－－縱臂式3）.車輪沿主銷軸線運動－－燭式、麥弗遜式第56頁,共98頁，2024年2月25日，星期天一、橫臂式獨立懸架1單橫臂式其特點是當懸架變形時，車輪平面將產生傾斜而改變兩側車輪與路面接觸點間的距離——輪距，致使輪胎相對于地面?zhèn)认蚧?，破壞輪胎和地面的附著。此外，這種懸架用于轉向輪時，會使主銷內傾角和車輪外傾角發(fā)生較大的變化，對于轉向操縱有一定影響，故目前在前懸架中很少采用。第57頁,共98頁，2024年2月25日，星期天橫臂式

第58頁,共98頁，2024年2月25日，星期天橫臂式2）雙橫臂式雙橫臂結構有等臂式和不等臂式，不等臂式的雙橫臂上臂比下臂短。當汽車車輪上下運動時，上臂比下臂運動弧度小。這將使輪胎上部輕微地內外移動，而底部影響很小。這種結構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。第59頁,共98頁，2024年2月25日，星期天橫臂式第60頁,共98頁，2024年2月25日，星期天橫臂式第61頁,共98頁，2024年2月25日，星期天側傾時車輪外傾角的變化

第62頁,共98頁，2024年2月25日，星期天車身側傾時，車輪外傾角的三種變化情況第63頁,共98頁，2024年2月25日，星期天獨立懸架的側傾轉向效果第64頁,共98頁，2024年2月25日，星期天橫臂式第65頁,共98頁，2024年2月25日，星期天橫臂式第66頁,共98頁，2024年2月25日，星期天橫臂式第67頁,共98頁，2024年2月25日，星期天橫臂式第68頁,共98頁，2024年2月25日，星期天二、縱臂式獨立懸架1）單縱臂式第69頁,共98頁，2024年2月25日，星期天縱臂式第70頁,共98頁，2024年2月25日，星期天縱臂式第71頁,共98頁，2024年2月25日，星期天富康隨動轉向第72頁,共98頁，2024年2月25日，星期天縱臂式（2）雙縱臂式第73頁,共98頁，2024年2月25日，星期天三、車輪沿主銷移動的懸架燭式懸架結構第74頁,共98頁，2024年2月25日，星期天麥弗遜式第75頁,共98頁，2024年2月25日，星期天麥弗遜式第76頁,共98頁，2024年2月25日，星期天麥弗遜式第77頁,共98頁，2024年2月25日，星期天麥弗遜式第78頁,共98頁，2024年2月25日，星期天麥弗遜式第79頁,共98頁，2024年2月25日，星期天麥弗遜式第80頁,共98頁，2024年2月25日，星期天麥弗遜式第81頁,共98頁，2024年2月25日，星期天四、斜置臂式(單斜臂式)第82頁,共98頁，2024年2月25日，星期天斜置臂式第83頁,共98頁，2024年2月25日，星期天多連桿式

顧名思義，這種懸架含3條以上連桿，本田雅閣5連桿后懸架包括前置定位臂、后置定位臂、上臂、下臂、控制臂，其中控制臂可以調整后輪前束。5連桿后懸架的優(yōu)點是構造簡單，重量比較輕，并減少了懸掛系統(tǒng)所占用的空間。第84頁,共98頁，2024年2月25日，星期天多連桿式第85頁,共98頁，2024年2月25日，星期天多連桿式第86頁,共98頁，2024年2月25日，星期天多連桿式第87頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)多軸汽車的平衡懸架第88頁,共98頁，2024年2月25日，星期天平衡懸架第89頁,共98頁，2024年2月25日，星期天平衡懸架