汽车设计第二十一章悬架

1、悬架的功用、分类弹性元件、典型悬架、双向作用筒式减振器的工作原理掌握悬架的功用、类型了解各类弹性元件的特点和用途掌握减振器的结构和工作原理独立悬架和非独立悬架了解典型的悬架结构特点由汽车行驶系的组成由汽车行驶系的组成，什么是悬架？悬架的功用是什么是悬架？悬架的功用是什么？什么？思考思考第一节第一节 概述概述悬架：悬架：是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的所是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的所有传力连接装置的总称有传力连接装置的总称 功用：功用：传递垂直反力、纵向反力、侧向反力及其力矩，保证传递垂直反力、纵向反力、侧向反力及其力矩，保证汽车正常行驶即起传力作用汽车正常行驶即起传

2、力作用 、缓冲减振、起导向作用、缓冲减振、起导向作用 、防止、防止车身发生过大的侧向倾斜车身发生过大的侧向倾斜 一、组成一、组成 n基本：弹性元件基本：弹性元件1（缓（缓冲冲 ）、减振器）、减振器2（减（减振振 ）、导向机构）、导向机构4 （传力导向）（传力导向）n辅助：横向稳定器辅助：横向稳定器3(防止车身产生过大防止车身产生过大侧倾侧倾)、缓冲块缓冲块图211 汽车的悬架组成示意图1弹性元件；2减振器；3横向稳定器；4推力杆弹性元件弹性元件纵向推力杆纵向推力杆减振器减振器横向稳定杆横向稳定杆横向推力杆横向推力杆汽车悬架的组成示意图：汽车悬架的组成示意图：二、二、 悬架系统的类型悬架系统的类

3、型按汽车悬架的性能是否可控，分为：按汽车悬架的性能是否可控，分为：被动悬架：被动悬架：悬架刚度、阻尼在行驶中不可调整的悬架。悬架刚度、阻尼在行驶中不可调整的悬架。主动悬架：主动悬架：悬架的刚度、阻尼根据行驶状况不同，可以自动调悬架的刚度、阻尼根据行驶状况不同，可以自动调 节的悬架。节的悬架。半主动悬架：半主动悬架：只有悬架阻尼可以自动调节的悬架。只有悬架阻尼可以自动调节的悬架。按汽车悬架的结构特点分为：按汽车悬架的结构特点分为：非独立悬架：非独立悬架：两侧车轮由整体式车桥刚性的连接在一起，只能共两侧车轮由整体式车桥刚性的连接在一起，只能共 同运动的悬架。广泛应用于货车、客车和轿车后悬架。同运动

4、的悬架。广泛应用于货车、客车和轿车后悬架。独立悬架：独立悬架：两侧车轮由断开式车桥连接，车轮单独通过悬架与车两侧车轮由断开式车桥连接，车轮单独通过悬架与车 架连接，可以单独跳动。广泛应用于轿车前悬架。架连接，可以单独跳动。广泛应用于轿车前悬架。非独立悬架非独立悬架独立悬架独立悬架第二节第二节 弹性元件弹性元件悬架的弹性元件主要有：悬架的弹性元件主要有：v钢板弹簧钢板弹簧v螺旋弹簧螺旋弹簧v扭杆弹簧扭杆弹簧v气体弹簧气体弹簧v橡胶弹簧橡胶弹簧常见的弹性元件有哪些？常见的弹性元件有哪些？思考思考一、一、钢板弹簧钢板弹簧卷耳卷耳弹簧夹弹簧夹钢板弹簧钢板弹簧中心螺栓中心螺栓螺栓螺栓套筒套筒螺母螺母l若

5、干片等若干片等宽，不等宽，不等长合金弹长合金弹簧片组合簧片组合而成而成l近似等强近似等强度梁度梁l各片弯度各片弯度不等不等l兼有减振兼有减振和导向作和导向作用用l需润滑需润滑应用最为广泛应用最为广泛弹簧片之间的摩弹簧片之间的摩擦起到衰减振动擦起到衰减振动和导向作用和导向作用在弹簧片之间涂在弹簧片之间涂上较稠的润滑剂上较稠的润滑剂可减少磨损可减少磨损在弹簧片之间夹在弹簧片之间夹入塑料垫片可减入塑料垫片可减少噪声少噪声二、螺旋弹簧二、螺旋弹簧J无需润滑，不忌泥污无需润滑，不忌泥污J所需纵向安装空间不大，弹簧本身质量小所需纵向安装空间不大，弹簧本身质量小L必须另装减振器必须另装减振器L只能承受垂直载

6、荷，须装设导向机构只能承受垂直载荷，须装设导向机构（弹簧钢棒卷制而成）（弹簧钢棒卷制而成） 多用于独立悬架多用于独立悬架三、三、 扭杆弹簧扭杆弹簧扭杆弹簧：由弹簧钢制成的扭杆，通过沿轴向扭转扭杆弹簧：由弹簧钢制成的扭杆，通过沿轴向扭转变形来缓和冲击。变形来缓和冲击。四、气体弹簧四、气体弹簧 分类：分类： 囊式囊式 空气弹簧空气弹簧 膜式膜式 多用于大客车和高级轿车多用于大客车和高级轿车 单气室单气室 油气弹簧油气弹簧 双气室双气室 两级压力式两级压力式 多用于矿用车、越野车和高级轿车多用于矿用车、越野车和高级轿车利用气体的可压缩性实现弹簧作用，刚度可变利用气体的可压缩性实现弹簧作用，刚度可变1

7、. 囊式空气弹簧囊式空气弹簧 由橡胶气囊及压缩空气组成。由橡胶气囊及压缩空气组成。2. 膜式空气弹簧膜式空气弹簧 橡胶膜片和金属压制件组成气囊。橡胶膜片和金属压制件组成气囊。特点：特点： 以气体做弹性介质，以气体做弹性介质，油液作为传力介质，相油液作为传力介质，相当于减振器加气体弹簧。当于减振器加气体弹簧。分类：分类： 油气分隔式油气分隔式 油气不分隔式油气不分隔式 3. 单气室油气弹簧单气室油气弹簧活塞导向缸活塞导向缸4. 双气室油气弹簧双气室油气弹簧 6. 橡胶弹簧橡胶弹簧 可承受压缩载荷和扭转载荷。可承受压缩载荷和扭转载荷。 多用作副簧和缓冲块。多用作副簧和缓冲块。图21-14 扭转挤压

8、型橡胶弹簧的结构1橡胶零负荷位置；2橡胶被挤压状态；3六角形外管；4三角形内管第三节第三节 减振器减振器一、概述一、概述1. 1. 基本原理基本原理n与弹性元件并联安装与弹性元件并联安装n通过活塞移动，油液流通过活塞移动，油液流经小孔，形成阻尼。经小孔，形成阻尼。n阻尼大小与孔道面积、阻尼大小与孔道面积、阀门弹簧力、油液稀稠阀门弹簧力、油液稀稠有关。有关。n通过减振器自身的运动，通过减振器自身的运动，消耗弹簧变形储存的能消耗弹簧变形储存的能量，将其变为热能，并量，将其变为热能，并散发到空气中，以衰减散发到空气中，以衰减弹簧的振动。弹簧的振动。 2. 对减振器的要求对减振器的要求n压缩行程：阻尼

9、力应小，充分利用弹性。压缩行程：阻尼力应小，充分利用弹性。n伸张行程：阻尼力应大，迅速减振。伸张行程：阻尼力应大，迅速减振。n阻尼力的大小与相对运动速度成正比：阻尼力的大小与相对运动速度成正比：相对运动速度过大时，应能自动加大孔相对运动速度过大时，应能自动加大孔道面积。道面积。二、二、 双向作用筒式减振器双向作用筒式减振器（广泛采用）广泛采用）1.1.定义：定义：在压缩和伸张两行程内均能起减振作用的减振器在压缩和伸张两行程内均能起减振作用的减振器2.2.结构：结构：伸张阀“一一” 一个活塞杆一个活塞杆(其下端安装有工作活塞其下端安装有工作活塞)。“二二” 两个吊耳。上吊耳两个吊耳。上吊耳(与防

10、尘罩、活塞杆焊与防尘罩、活塞杆焊 为一体为一体)连接车架连接车架,下吊耳下吊耳(与储油缸筒焊与储油缸筒焊 为一体为一体)连接车桥。连接车桥。“三三” 三个同心钢筒三个同心钢筒,即防尘罩、储油缸筒和工即防尘罩、储油缸筒和工 作缸筒。作缸筒。“四四” 四个阀门四个阀门,即活塞下端的流通阀和伸张阀即活塞下端的流通阀和伸张阀; 工作缸筒下端的补偿阀和压缩阀。工作缸筒下端的补偿阀和压缩阀。第四节第四节 横向稳定器横向稳定器结构：结构：nU形弹簧钢扭力杆形弹簧钢扭力杆n中间连车架，两侧中间连车架，两侧连弹簧座连弹簧座原理：原理：n两侧悬架变形相等，两侧悬架变形相等，稳定器不起作用稳定器不起作用n一侧上、一

11、侧下时，一侧上、一侧下时，杆受扭杆受扭n减小了车身的横向减小了车身的横向倾斜和横向角振动。倾斜和横向角振动。：汽车高速行驶转弯时，通过横向稳定杆提高悬架的侧倾角刚度，减小横向倾斜和横向角振动。一、纵置板簧式非独立悬架一、纵置板簧式非独立悬架 第五节第五节 非独立悬架非独立悬架钢板弹簧，纵向安装于车架钢板弹簧，纵向安装于车架和车桥之间。和车桥之间。特点特点1：钢板弹簧中部用钢板弹簧中部用U U型螺栓与车桥连接。型螺栓与车桥连接。特点特点2：钢板弹簧和车架钢板弹簧和车架上装有缓冲块和限位块，上装有缓冲块和限位块，限制弹簧的变形量。限制弹簧的变形量。1. 载货汽车前悬架载货汽车前悬架钢板弹簧一端为固

12、定铰链，另一端为活动铰链钢板弹簧一端为固定铰链，另一端为活动铰链。特点：特点：2. 后悬架后悬架nEQ1090：主、副簧，实现变刚度：主、副簧，实现变刚度前支架总前支架总成成前滑板式前滑板式支座支座后滑板式后滑板式支座支座吊耳总成吊耳总成n渐变刚度钢板弹簧后悬架渐变刚度钢板弹簧后悬架二、螺旋弹簧式非独立悬架二、螺旋弹簧式非独立悬架常用作轿车后悬架常用作轿车后悬架三、空气弹簧非独立悬架三、空气弹簧非独立悬架四、油气弹簧非独立悬架四、油气弹簧非独立悬架 油气弹簧、上、下纵向推力杆，横向推力杆油气弹簧、上、下纵向推力杆，横向推力杆 平顺性好，可变刚度平顺性好，可变刚度第六节第六节 独立悬架独立悬架一

13、、概述一、概述 1. 1. 优点优点两侧车轮单独运动两侧车轮单独运动互不干涉互不干涉可减少车身振动，可减少车身振动，有助于消除车轮偏摆；有助于消除车轮偏摆；降低非簧载质量，降低非簧载质量，冲击载荷小，平均车速提高；冲击载荷小，平均车速提高；降低汽车重心，降低汽车重心，提高行驶稳定性；提高行驶稳定性；车轮跳动空间大，可减小悬架刚度，车轮跳动空间大，可减小悬架刚度，提高平顺性。提高平顺性。2.2.独立悬架的分类独立悬架的分类按车轮的运动方式分为：按车轮的运动方式分为：车轮在横向平面内摆动的悬架；（车轮在横向平面内摆动的悬架；（ 横臂式独立悬架横臂式独立悬架a a ）车轮在纵向平面内摆动的悬架；车轮

14、在纵向平面内摆动的悬架； （纵臂式独立悬架（纵臂式独立悬架 b b）车轮沿主销移动的悬架；车轮沿主销移动的悬架； （烛式悬架和麦弗逊式（烛式悬架和麦弗逊式c c ）车轮在斜向平面内摆动的悬架。车轮在斜向平面内摆动的悬架。 （单斜臂式独立悬架（单斜臂式独立悬架d d ）二、横臂式独立悬架二、横臂式独立悬架特点：车轮在汽车的横向平面内跳动。特点：车轮在汽车的横向平面内跳动。分：单横臂式独立悬架分：单横臂式独立悬架 双横臂式独立悬架双横臂式独立悬架单横臂式单横臂式双横臂式双横臂式1. 单横臂式单横臂式目前在前悬架中很少采用目前在前悬架中很少采用特点：特点：车轮跳动时，将车轮跳动时，将改变轮距。改变轮

15、距。用于转向轮时，用于转向轮时，会引起主销内倾会引起主销内倾角和车轮外倾角角和车轮外倾角的变化。的变化。2. 双横臂式双横臂式分：等臂式分：等臂式 不等臂式不等臂式不等臂式悬架：不等臂式悬架：车轮跳动时车轮倾车轮跳动时车轮倾斜但轮距变化可以斜但轮距变化可以较小。较小。等臂式悬架：等臂式悬架：车轮跳动时车轮能保持主销车轮跳动时车轮能保持主销倾角不变，但轮距变化大造倾角不变，但轮距变化大造成轮胎磨损严重，现已很少成轮胎磨损严重，现已很少用。用。 三、纵臂式独立悬架三、纵臂式独立悬架1单纵臂式独立悬架单纵臂式独立悬架2双纵臂式独立悬架双纵臂式独立悬架等长纵摆臂，主销后倾角不变，适用于转向轮等长纵摆臂

16、，主销后倾角不变，适用于转向轮图示为矩形断面叠片式扭杆弹簧图示为矩形断面叠片式扭杆弹簧四、车轮沿主销移动的悬架四、车轮沿主销移动的悬架 1. 1. 烛式悬架烛式悬架特点：特点：n主销定位角不变主销定位角不变n轮距、轴距变轮距、轴距变n磨损严重磨损严重2.2.麦弗逊式麦弗逊式车轮沿摆动的主销轴车轮沿摆动的主销轴线移动线移动五、五、单斜臂式独立悬架单斜臂式独立悬架 优点：优点：车轮的摆动半径大，车轮的摆动半径大，跳动时车轮定位角和轮距跳动时车轮定位角和轮距的变化小，而且可以通过的变化小，而且可以通过轴线的倾斜角度来调整。轴线的倾斜角度来调整。平顺性好，地板高度可以平顺性好，地板高度可以降低，紧急制

17、动时汽车的降低，紧急制动时汽车的前倾小。前倾小。 缺点：缺点：由于车轮跳动大，由于车轮跳动大，半轴需采用万向传动轴，半轴需采用万向传动轴，结构较复杂。结构较复杂。 主要用于轿车的后桥。主要用于轿车的后桥。 图215 乘用车前悬架1-螺旋弹簧；2-驱动轴；3-横向稳定杆；4-转向器；5-减振器第七节第七节 多轴汽车的平衡悬架多轴汽车的平衡悬架一、平衡悬架的作用一、平衡悬架的作用 独立式独立式在不平路面上，有的车在不平路面上，有的车 1.刚性悬架刚性悬架 轮不受力。轮不受力。 平衡式平衡式平均受力。平均受力。 2. 弹性悬架弹性悬架 独立式独立式复杂复杂 平衡式平衡式好好二、平衡悬架的结构特点二、

18、平衡悬架的结构特点1. 钢板弹簧等臂式平衡悬架钢板弹簧等臂式平衡悬架 66中后桥：钢板弹簧在心轴上反装。中后桥：钢板弹簧在心轴上反装。2. 摆臂式平衡悬架摆臂式平衡悬架装于摆臂轴上的摆臂装于摆臂轴上的摆臂n摆臂前端，钢板弹簧后支承销，摆臂后端，摆臂前端，钢板弹簧后支承销，摆臂后端，后轮轴。后轮轴。n摆臂相当于平衡杠杆，决定载荷分配。摆臂相当于平衡杠杆，决定载荷分配。n举升油缸举升油缸第七节第七节 主动悬架和半主动悬主动悬架和半主动悬架架一、基本概念一、基本概念被动悬架：被动悬架：悬架性能（刚度、阻尼）不变悬架性能（刚度、阻尼）不变主动悬架主动悬架：悬架系统的刚度、阻尼能根据汽车行：悬架系统的刚度、阻尼能根据汽车行 驶条件自动调节。驶条件自动调节。 主动悬架全主动悬架半主动悬架（有源主动悬架）（有源主动悬架）（无源主动悬架）（无源主动悬架）3. 全主动悬架全主动悬架附加一个可控制作用力的装置附加一个可控制作用力的装置 通常由执行机构、测量系统、反馈控制系统和能源系统组成。通常由执行机构、测量系统、反馈控制系统和能源系统组成。 （1）主动油气悬架系统）主动油气悬架系统（3）主动液力悬架系统）主动液力悬架系统（2）主动空气悬架系统）主动空气悬架系统包括：包括：执行机构测量系统反馈控制系统能源系统 执行控制系统