第二十二章_悬架

1、第二十二章第二十二章 悬架悬架第一节第一节 概述概述 是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的所有传力是车架（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连接装置的总称 一、组成和功用一、组成和功用 1. 组成组成n基本：弹性元件（缓冲基本：弹性元件（缓冲 ）、减振器（减振）、减振器（减振 ）、传力（导向）、传力（导向）机构机构 （传力导向）（传力导向）n辅助：横向稳定器辅助：横向稳定器(防止车身产生过大侧倾防止车身产生过大侧倾) 2. 功用功用 传递垂直反力、纵向反力、侧向反力及其力矩，缓冲减传递垂直反力、纵向反力、侧向反力及其力矩，缓冲减振。振。即起传力作用、即起传力作用

2、、起导向作用起导向作用 、防止车身发生过大的侧防止车身发生过大的侧向倾斜向倾斜 弹性元件弹性元件纵向推力杆纵向推力杆阻尼元件阻尼元件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、 悬架系统的自然振动频率（固有频率）悬架系统的自然振动频率（固有频率） 汽车自然振动频率是影响汽车平顺性的重要性能指标之汽车自然振动频率是影响汽车平顺性的重要性能指标之一，其取值范围一般在一，其取值范围一般在1-1.6Hz1-1.6Hz之间。（变刚度悬架）之间。（变刚度悬架）该频率由汽车簧载质量和悬架刚度决定。计算公式如下：该频率由汽车簧载质量和悬架刚度决定。计算公式如下：

3、其中：其中：K悬架刚度（悬架刚度（=Mg/f） M簧载质量簧载质量 f 挠度挠度簧载质量一定，悬架刚度越小，偏频越小，但簧载质量一定，悬架刚度越小，偏频越小，但f f增大。增大。悬架刚度一定，簧载质量越大，偏频越小。悬架刚度一定，簧载质量越大，偏频越小。三、三、 悬架系统的类型悬架系统的类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

4、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。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

5、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空气弹簧：空气弹簧：v橡胶弹簧：橡胶弹簧：一、钢板弹簧一、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若干片等若干片等宽，不等宽，不等长合金钢长合金钢板板l各片弯度各片弯度不同不同l片间润滑片间润滑l近似等强近似等强度梁度梁l兼有减振兼有减振和导向作和导向作用用二、螺旋弹簧二、螺旋弹簧 目前汽车采用的通过变钢丝直径、螺距、弹簧直径的非目前汽车采用的通过变钢丝直径、螺距、弹簧直径的非线性螺旋弹簧，以获得更好的平顺性。多用于独立悬架。线性螺旋弹簧，以获得更好的平顺性。多用于独立悬架

6、。（弹簧钢棒料卷制而成）（弹簧钢棒料卷制而成） 三、三、 扭杆弹簧扭杆弹簧扭杆弹簧：由铬钒合金弹簧钢制成杆，通过沿轴向扭转变形来缓扭杆弹簧：由铬钒合金弹簧钢制成杆，通过沿轴向扭转变形来缓冲冲击。冲冲击。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 1. 囊式空气弹簧囊式空气弹簧 内层气密橡胶，外层耐油橡胶，内充气。内层气密橡胶，外层耐油橡胶，内充气。2. 膜式空气弹簧膜式空气弹簧 橡胶膜片

7、和金属压制件组成气囊。橡胶膜片和金属压制件组成气囊。 3. 单气室油气弹簧单气室油气弹簧 油气弹簧特点：油气弹簧特点： 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 工作缸固定在车架上，管形活塞的下端与转向节相连。工作缸固定在车架上，管形活塞的下端与转向节相连。该油气弹簧不仅是前悬架的弹性元件和减振元件，而该油气弹簧不仅是前悬架的弹性元件和减振元件，而且还兼作转向主销。管形活塞内腔以及活塞与工作缸且还兼作转向主销。管形活塞内腔以及活塞与工作缸壁间形成的环形腔

8、内都充满着工作油液。在管形活塞壁间形成的环形腔内都充满着工作油液。在管形活塞头的上面有一油层，既可以润滑活塞又可以作为气室头的上面有一油层，既可以润滑活塞又可以作为气室的密封。油层上方的空间即为高压气室，其中充满高的密封。油层上方的空间即为高压气室，其中充满高压氮气，气体和油液之间没有任何隔离装置。压氮气，气体和油液之间没有任何隔离装置。 4. 双气室油气弹簧双气室油气弹簧 5.两级压力式油气弹簧两级压力式油气弹簧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。第三节第三节 减振器减振器一、概述一、概述 1. 1. 基本原理

9、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。 通过减振器自身的通过减振器自身的运动，消耗弹簧变形储运动，消耗弹簧变形储存的能量，将其变为热存的能量，将其变为热能，并散发到空气中，能，并散发到空气中，以衰减弹簧的振动。以衰减弹簧的振动。 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

10、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） 伸张阀和压缩阀分别伸张阀和压缩阀分别是拉伸行程和压缩行程是拉伸行程和压缩行程的卸载阀。的卸载阀。补偿阀和流通阀分别补偿阀和流通阀分别在拉伸和压缩行程中在拉伸和压缩行程中补偿油液，避免上下腔补偿油液，避免上下腔中出现真空。中出现真空。1.1.定义：定义：在压缩和伸张两行程内均能起在压缩和伸张两行程内均能起减振作用的减振器减振作用的减振器2.2.结构：结构：三、新型减振器三、新型减振器 1.

11、充气式充气式n原理：工作活塞原理：工作活塞上下，压差推开阀。上下，压差推开阀。n特点：上下容积特点：上下容积差靠浮动活塞，结差靠浮动活塞，结构简单，性能好构简单，性能好 2. 2. 阻力可调式阻力可调式 理想的悬架特性：理想的悬架特性：阻力随道路和负荷变化。阻力随道路和负荷变化。 用于空气悬架。用于空气悬架。n结构：上部气室，膜结构：上部气室，膜片，柱塞杆，柱塞片，柱塞杆，柱塞n原理：车载荷增加，原理：车载荷增加，气压升高，膜片连同柱气压升高，膜片连同柱塞向下，关小节流孔，塞向下，关小节流孔，阻力增加。阻力增加。第四节第四节 非独立悬架非独立悬架一、纵置板簧式非独立一、纵置板簧式非独立悬架悬架

12、 钢板弹簧，纵向钢板弹簧，纵向安装于车架和车桥之安装于车架和车桥之间。间。 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上装有缓冲块5 5和限位块和限位块6 6，限制弹簧的变形量。，限制弹簧的变形量。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。1. 前悬架前悬架钢板弹簧一端为固定铰链，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：lEQ1090 前固定铰链，后滑板，单面双槽。前固定铰链，后滑板，单面双槽。2. 后悬架后悬架nEQ1090：主、副簧，实现变刚度：主、副簧，实现变刚度n渐变刚度钢板弹簧后悬架渐变刚度钢板弹簧后悬架

13、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n上、下纵向推力杆，横向推力杆上、下纵向推力杆，横向推力杆n平顺性好，可变刚度平顺性好，可变刚度第五节第五节 独立悬架独立悬架一、概述一、概述 1. 1. 优点优点 两侧车轮各自独立地与车架弹性连接。多用两侧车轮各自独立地与车架弹性连接。多用于轿车转向轮。单独运动互不干涉于轿车转向轮。单独运动互不干涉可减少车身振动，可减少车身振动，消除车轮偏摆；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，

14、平均车速提高；采用断开式车桥，采用断开式车桥，降低汽车重心，降低汽车重心，提高行驶稳定提高行驶稳定性；性；提供了较大的车轮跳动空间，因此减小悬架刚度，提供了较大的车轮跳动空间，因此减小悬架刚度，降低汽车偏频，降低汽车偏频，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；（横臂式独立悬架）车轮在横向平面内摆动的悬架；（横臂式独立悬架）车轮在纵向平面内摆动的悬架；车轮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）车轮沿主销移动的悬架；车轮沿主销移动的悬架； （烛式独立悬架和麦弗逊式）（烛式独立悬架和

15、麦弗逊式）车轮在斜向平面侧摆动的悬架。车轮在斜向平面侧摆动的悬架。 （单斜臂式独立悬架）（单斜臂式独立悬架）二、横臂式独立悬架二、横臂式独立悬架1. 单横臂式单横臂式 2. 双横臂式双横臂式 （1）等长摆臂：主销内倾角不变，轮距变。）等长摆臂：主销内倾角不变，轮距变。 （2）不等长摆臂：主销角和轮距变化不大。）不等长摆臂：主销角和轮距变化不大。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，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

16、轮沿主销移动的悬架四、车轮沿主销移动的悬架 1. 1. 烛式烛式 结构：结构：n主销、减振器固定于车主销、减振器固定于车架上架上n转向节沿主销上下移动转向节沿主销上下移动特点：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磨损大磨损大2. 2. 麦弗逊式麦弗逊式(MacPherson type)(MacPherson type)四、四、单斜臂式独立悬架单斜臂式独立悬架 螺旋弹簧单纵臂式后独立悬架螺旋弹簧单纵臂式后独立悬架六、横向稳定器六、横向稳定器 作用：作用：抗侧倾抗侧倾 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：

17、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、一侧下时，一侧上、一侧下时，杆受扭杆受扭减小了车身的横向倾斜和横向角振动。减小了车身的横向倾斜和横向角振动。第六节第六节 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 平衡式平衡式好好保证中后桥车轮垂直载荷相等的悬架称为平衡悬架保证中后桥车轮垂直载荷相等的悬架称为平衡悬架 二、平衡悬架的结构特点二、平衡悬架的结

18、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（EQ2080） 66中后桥：钢板在心轴上反装。中后桥：钢板在心轴上反装。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举升缸举升缸2. 摆臂式平衡悬架摆臂式平衡悬架第七节第七节 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 1. 被动悬架和主动悬架被动悬架和主动悬架 被动悬架：汽车在行驶过程中，悬架性能被动悬架：汽车在行驶过程中，悬架性能（刚度、阻尼）不变。（刚度、阻尼）不变。 主动悬架：悬架系统的刚度、阻尼能根据主动悬架：悬架系统的刚度、阻尼能根据汽车行驶条件自动调节。汽车行驶条件自动调节。 2. 全主动悬架和半主动悬架全主动悬架和半主动悬架 全主动悬架：悬架系统含有动力源。全主动悬架：悬架系统含有