弹性元件和减震器

1、汽车底盘构造与维修课程教案课题弹性元件和减震器课时周次授课日期周次授课方式及 手段讲授、演示、讨论、多媒体教学目 标知识点1、气体弹簧的工作原理2、 钢板弹黄、螺旋弹黄的结构及特点减震器的类型及结构 能力点能分析不同类型的弹性元件特点能分析不同类型减震器的特点教学重难占重点：钢板弹簧、螺旋弹簧结构特点。难点：钢板弹簧、螺旋弹簧结构特点。教学过 程结构 设计一、用提冋的方式复习上次课的内容1、车桥有哪几种？有何作用？2何为车轮定位？各参数的作用是什么？二、讲解弹性兀件的功用、工作原理、构造及特点抓住每种类型的特点，同时注意总结其异同点。在讲解弹性元件的构造时可以多进行动画演示以助于学生理解和掌握

2、。二、分析钢板弹簧、螺旋弹簧和气体弹簧的功用和工作原理此过程应抓住其相同点和它本身的特点进行分析，注意强调使用注意事项。四、启发性提冋1、汽车上为什么要安装弹性元件？2汽车上采用的弹性元件有哪几种？各有何特点？五、总结并布置课后作业弹性元件有哪几种？各有何特点？六、结束由老师引导思路对本次课内容作一个系统回忆。一、悬架的概说1、悬架的功用教学内容连接车桥和车架;传递二者之间的各种作用力和力矩;系，保证抑制并减小由于路面不平而引起的振动，保持车身和车轮之间正确的运动关汽车的行驶平顺性和操纵稳定性缓冲、减振、导向及稳定 2、悬架的结构组成悬架一般由弹性元件、导向装置和减振器等组成1弹性元件的作用是

3、承受和传递垂直载荷，缓冲并抑制不平路面所引起的冲击2减振器用以加快振动的衰减，使车身和车轮的振动得以控制3 导向装置是用来传递纵向力、侧向力及其力矩，并保证车轮有正确的运动关系4 横向稳定器是一种辅助弹性元件，以防止车身在不平路面上行驶或转向时发生过大的 横向倾斜3、悬架的性能指标车身自然振动频率 亦称振动系统的固有频率是影响汽车行驶平顺性的悬架 重要性 能指标之一 g重力加速度；f 悬架垂直变形挠度；M悬架簧载质量；cMg /f悬架刚度：指使车轮中心相对于车架和车身向上移动的单位距离即使悬架产生单位垂直压缩变形所需加于悬架上的垂直载荷。1在悬架所受垂直载荷一定时，悬架刚度愈小，那么自然振动频

4、率愈低。但悬架刚度愈小，在一定载荷下悬架垂直变形就愈大，即车轮上下跳动所需要的空间愈大，如簧载质量大的货车2当悬架刚度一定时，簧载质量愈大，那么悬架垂直变形愈大，而频率愈低。故空车行驶时的车身自然振动频率要比满载行驶时的高。簧载质量变化范围愈大，那么频率变化范围也愈大。为了使簧载质量从相当于汽车空载到满载的范围内变化时或变化很小，就需要将悬架刚度做成可变的，即空车时悬架刚度小，而载荷增加时，悬架刚度随之增加4、悬架的分类悬架按导向装置的型式汽车两侧车轮运动的相互关系可分为两大类：非独立悬架 和独立悬架1非独立悬架要车轮安装在一根整体式车桥两端，车桥通过弹性元件与车架相连。当一侧车教轮跳动时，要

5、影响另一侧车轮，也叫相关悬架学非独立悬架的特点：结构简单，本钱低，车轮上下跳动时定位参数变化小,在货车和一些内大客车上普遍采用，局部轿车后悬架也有采用容2独立悬架独立悬架是每一侧车轮单独通过悬架与车桥相连，每个车轮能独立上下运动而无相互影响。车桥是断开式独立悬架车轮接地性好，行驶平顺性和操纵稳定性都优于非独立悬架，前轮定位角可以调节，在轿车上得到广泛应用 二、减振器1、减振器的功用为加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车的行驶平顺性，在大多数汽车的悬架系统内都装有减振器。减振器和弹性元件是并联安装的容2、对减振器的要求减振器的阻尼力愈大，振动消除得愈快，但却使并联的弹性元件的作用不能充分发挥，同

6、时，过大的阻尼力还可能导致减振器连接零件及车架损坏。为解决弹性元件与减振器之间的这一矛盾，对减振器提出如下要求：1 在悬架压缩行程车桥与车架相互移近的行程内，减振器阻尼力应较小，以 便充分利用 弹性元件的弹性，以缓和冲击；2 在悬架伸张行程车桥与车架相对远离的行程内，减振器的阻尼力应大，以求迅速减振；3 当车桥或车轮与车架的相对速度过大时，减振器应当能自动加大液流通道截面积，使 阻尼力始终保持在一定限度之内，以防止承受过大的冲击载荷3、减振器的类型悬架广泛采用液力减振器，原理是利用液体流动的阻力来消耗振动的能量在压缩和伸张两行程内均能起减振作用的减振器称为双向作用式减振器另有一种减振器仅在伸张

7、行程内起作用，称为单向作用式减振器。目前汽车上广泛采用双向作用筒式减振器。教学内容4、双向作用筒式减振器1结构：一般具有四个阀，即压缩阀、伸张阀、流通阀和补偿阀。1流通阀和补偿阀是一般的单向阀， 其弹簧很弱，当阀上的油压作用力与弹簧 力同向时， 阀处于关闭状态，完全不通液流；而当油压作用力与弹簧力反向时 ,只要有很小的油压，阀 便能开启。2 压缩阀和伸张阀是卸载阀，其弹簧较强，预紧力较大，只有当油压增高到一 定程度时， 阀才能开启：而当油压减低到一定程度时，阀即自行关闭2工作原理1压缩行程车身下降，减振器受压缩，活塞下移，工作缸下腔减小，上腔增大。下腔油 压高于上腔， 油液压开流通阀进入上腔活

8、塞杆占去上腔局部容积，导致下腔油液不能全部流入上腔，多余的油液从压缩阀进入贮油缸筒这些阀的流通面积不大，造成一定阻尼力2伸张行程车身上升，活塞上移，使上腔容积减小，下腔容积增大，上腔油压高于下腔,油液推开伸张阀流入下腔由于活塞杆的存在，使下腔产生一定的真空度，贮油筒内的油液在真空吸力的作用下打开补偿阀流入下腔。油液流经这些阀时，产生了阻尼力伸张阀弹簧刚度和预紧力比压缩阀的大，伸张行程油液的流通面积也比压缩行程小，减振器在伸张行程所产生的最大阻尼力远远大于压缩行程的最大阻尼力压缩行程是弹性元件起主要作用；伸张行程是减振器起主要作用5、新型减振器以充气式减振器为例t->51结构:结构特点是在

9、缸筒的下部装有一个浮动活塞，在浮动活塞与缸筒一端形成的 密闭气室中，充有咼压的氮气。在浮动活塞的上面是减振器油液。工作活塞上装有随其运动速度大小而改变通道截面积的压缩阀和伸张阀。此一阀均由一组厚度相同，直径不等，由大到小而排列的弹簧钢片组成。2) 工作原理当车轮上下跳动时，减振器的工作活塞在油液中作往复运动。使工作活塞的上腔和下腔之间产生油压差，压力油便推开压缩阀或伸张阀而来回流动。由于阀对压力油产生较大的阻尼力，使振动衰减。由于活塞杆的进出而引起的缸筒容积的变化，那么由浮动活塞的上下运动来补偿。因此这种减振器不需储液缸筒，所以亦称单筒式减振器。而前述的双向作用筒式减振器又称双筒式减振器。3)

10、 充气式减振器的特点由于米用浮动活塞而减少了一套阀门系统，使结构大为减化，零件数约减少15%由于减振器内充有咼压气体，能有效地减少车轮受到突然冲击时产生的咼频振动，并有助于消除噪声。在防尘罩直径相同的情况下，充气式减振器的工作缸和活塞直径比双筒式减振器大，所以在每厘米行程中流经阀的流量较双筒式减振器大几倍，故在同样泄流的不利工作条件下，它比双筒式能更可靠地保证产生足够的阻尼力。充气式减振器由于内部具有咼压气体和油气被浮动活塞隔开，消除了油的乳化现象。缺点是对油圭寸要求咼；充气工乙复杂，不能修理；以及当缸筒受到外界物体的冲击而产生变形时，减振器就不能工作。三要教学内容三、弹性元件汽车悬架所用的弹

11、性元件可分为钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧和橡胶弹簧等。一般载货汽车的非独立悬架广泛采用钢板弹簧 大多数轿车的独立悬架应用螺旋弹簧和 扭杆弹簧；而在重型载货汽车上气体弹簧得到广泛的应用 橡胶弹簧多用在悬架的副簧 和缓冲块。1、钢板弹簧钢板弹簧是汽车悬架中应用量广泛的一种弹性元件。它由假设干片长度不等、曲率半径不同、厚度相等或不等的弹簧钢片叠合在一起组成一根近似等强度的弹性梁。(1)钢板弹簧的结构1钢板弹簧的中部一般由u形螺栓与车桥刚性固定，其两端用钢板弹簧销铰接在车架的支架上。2为加强第一片卷耳，常将第二片末端也弯成卷耳，把第一片卷耳包住。弹簧受压变形时为防止它们之间产生相对滑动，在第

12、一片与第二片卷耳之间留有较大的空隙。3在车架加载弹簧变形时，钢板弹簧各片之间产生相对滑动进而产生摩擦，此时钢板弹簧本身具有一定的减振作用。如果钢板弹簧各片之间产生干摩擦时,轮胎所受到的冲击要直接传给车架，并直接使钢板弹簧各片磨损，故安装钢板弹簧时，应在各片之间涂上适量的石墨润滑剂。2钢板弹簧的断面型式为了进一步改善钢板弹簧的受力状况，可采用不同形状的断面。1 矩形断面钢板弹簧图a结构简单，但受拉应力一面的棱角处易产生疲劳裂纹。2 图b、c采用上下不对称的横断面，由于断面抗弯的中性轴线上移，不但可减 小拉应力，而且节省了材料。3钢板弹簧端部的结构型式：钢板弹簧端部有三种结构型式。1端部为矩形的钢

13、板，其制造简单，广泛应用在载货汽车上。2端部为梯形的钢板，其质量小、节省钢材，较多的用在载货汽车上。3 端部为椭圆形的钢板，这种结构改善了应力分布状况，片端弹性好，片间摩擦小， 重量也较轻，但制造工艺复杂，本钱较高，一般在轿车上应用较多2、螺旋弹簧螺旋弹簧广泛地应用于前独立悬架。螺旋弹簧与钢板弹簧相比滑，不忌泥污,所占纵向空间不大，弹簧质量小等优点。螺旋弹簧本身没有减振作用，因此在螺旋弹簧悬架中必须另装减振器。此外，螺旋弹簧只能承受垂直载荷，故必须装设导向机构以传递垂直力以外的各种力和力矩。螺旋弹簧常用弹簧钢棒料卷制而成，可做成等螺距或变螺距的，前者刚度不变，后者刚度是可变的。3、扭杆弹簧扭杆

14、弹簧是一根具有扭转弹性的直线金属杆件。其断面一般为圆形？少数为矩形或管形。它的两端可以做成花键、方形、六角形或带干面的圆柱形等，以便将一端固定在车架上，另一端通过摆臂 固定在车轮上。当车轮跳动时，摆臂 便绕着扭杆轴线而摆 动使扭杆产生扭转弹性变形， 借以保证车轮与车架的弹性 联系。有的扭杆由一些矩形断面 的薄扭片组合而成，更为柔软。扭杆弹簧的特点1 扭杆是用铬钒合金弹簧钢制成，外表通常涂以沥青和防锈油漆或者包裹一层玻璃纤 维布，以防碰撞，刮伤和腐蚀。2 扭杆具有预扭应力，安装时左右扭杆预加扭转的方向都与扭杆安装在车上后承受工作载荷时扭转的方向相同，不能互换，为此，在左右扭杆上刻有不同标记。3扭

15、杆本身的扭转刚度虽然是常数，但采用扭杆的悬架刚度却是可变的。4扭杆弹簧与钢板弹簧相比拟，具有质量小，不需润滑的优点4、气体弹簧原理：气体弹簧是在一个密封的容器中充入压缩气体，利用气体的可压缩性实现其弹簧作用的。这种弹簧的刚度是可变的，因为作用在弹簧上的载荷增加时，容器内的定量气体气压升高，弹簧的刚度增大。反之，当载荷减小时，弹簧内的气压下降，刚度减小，故它具有较理想的弹性特性。类型：气体弹簧有空气弹簧和油气弹簧两种。结构特点：空气弹簧和油气弹簧都同螺旋弹簧一样，只能承受轴向载荷，因此气体弹簧悬架中必须设置纵向和横向推力杆等导向机构， 同时还必须设有减 振器。气体弹簧可以通 过专门的高度控制阀自动调节气室中的原始充气压力面 的高度1空气弹簧空气弹簧是利用压缩空气作弹簧的。根据压缩空气所用容器的不同，又有囊式和膜式两种型式。1 囊式空气弹簧是由夹有帘线的橡胶气囊和密闭在其中压缩空气所组成。气囊内层用气密性好的橡胶制成，而外层那么用耐油橡胶制成。气囊一般做成两节，节与节之间围有钢质的腰环，使中间局部不致有径向扩张，并防止两节之间相互摩擦。气囊的上下盖板将气囊密圭寸。2膜式空气弹簧的密闭气囊由橡胶膜片和金属压制件组成。2油气弹簧原理：油气弹簧 在密闭的容器中充入压缩气体和油液，利用气体的可压缩性实现弹簧作用的装置称油气弹簧。油气弹簧以惰性气体氮气作为弹性介质