《汽车构造课件》-悬架

1、 项目十六 悬架任务1 悬架的组成及分类1）悬架的组成悬架是车架与车桥之间一切传力连接装置的总称。悬架一般由弹性元件、减振器、导向机构等组成，轿车一般还有横向稳定器。弹性元件使车架与车桥之间做弹性连接，可以缓和由于不平路面带来的冲击，并承受和传递垂直载荷。减振器可以衰减由于路面冲击产生的振动，使振动的振幅迅速减小。导向机构包括纵向、横向推力杆，用于传递纵向载荷和横向载荷，并保证车轮相对于车架的运动关系。横向稳定器可以防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜。1、悬架的组成与功用2）悬架的功用（1）连接车架（或车身）和车轮，把路面作用到车轮的各种力传给车架（或车身）。（2）缓和冲击、衰减振动，使

2、乘坐舒适，具有良好的平顺性。（3）保证汽车具有良好的操纵稳定性。第二、三项功用与弹性元件和减振器的性能有关，具体来说是与弹性元件的刚度和减振器的阻尼力有关。只有悬架系统的软、硬合适才能使车辆乘坐舒适、操纵稳定。3）悬架的分类:汽车悬架有非独立悬架和独立悬架两种类型 。非独立悬架的结构特点是两侧车轮安装在一根整体式车桥上，一侧车轮发生位置变化后会导致另一侧车轮也发生变化。独立悬架的结构特点是两侧车轮分别独立地与车架弹性相连，与其配用的车桥为断开式车桥，所以两侧车轮是相对独立、互不影响的。独立悬架非独立悬架任务二 弹性元件汽车上常用的弹性元件包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧和气体弹簧等。弹性元件钢

3、板弹簧螺旋弹簧扭杆弹簧气体弹簧1)钢板弹簧 由多片长度不等的弹簧钢片叠加而成，广泛应用于非独立悬架。为了防止汽车在行驶过程中各弹簧片分开，在钢板弹簧上装有若干弹簧夹，以免主片独自承载。1. 结构特点主片中心螺栓弹簧夹2. 钢板弹簧的功用弹性元件减振器导向机构2）螺旋弹簧：螺旋弹簧广泛应用于独立悬架，有些轿车的后轮非独立悬架也采用螺旋弹簧做弹性元件。由于螺旋弹簧只能承受垂直载荷，且变形时不产生摩擦力，所以悬架中必须装有减振器和导向机构。优点：无需润滑，不忌泥污；安置它所需的纵向空间不大；弹簧本身质量小。3）扭杆弹簧：扭杆弹簧是由弹簧钢制成的杆件。扭杆的断面有圆形、矩形或管形，两端制成花键、方形、

4、六角形等形状，以便固定在车架和悬架的摆臂上。摆臂与车轮相连，当车轮跳动时，摆臂绕扭杆轴线摆动，使扭杆产生扭转弹性变形，以保证车轮与车架的弹性联系。采用扭杆弹簧的悬架质量较小，结构比较简单，也不需润滑，并且通过调整扭杆弹簧固定端的安装角度，易实现车身高度的自动调节。既可以横向布置，也可以纵向布置，可以方便地安装满足设计要求长度的扭杆，以保证悬架具有良好的性能。4）气体弹簧（1）空气弹簧（2）油气弹簧任务三 减振器汽车中广泛使用液压减振器， 液压减振器就是利用液体流动的阻力来消耗冲击振动的能量。 目前汽车上应用最广泛的是双向作用筒式减振器，近年来，在高级轿车上有的采用充气式减振器。减振器1-活塞杆

5、；2-工作缸筒；3-活塞；4-伸张阀；5-储油缸筒；6-压缩阀；7-补偿阀；8-流通阀；9-导向座；10-防尘罩；11-油封1）双向作用筒式减振器上连车架，下连车桥。有三个同心钢筒，最外面为防尘罩10，中间是储油缸5，内部装有一定量的减振器油最里面为工作缸2，内部装满减振器油。活塞3上有伸张阀4和流通阀8，在工作缸筒下端的支座上有压缩阀6和补偿阀7。 （1）压缩行程：活塞3下移，活塞下腔容积减少，油压升高，油液打开流通阀8流到活塞腔。由于上腔被活塞杆1占去了一部分空间，上腔增加的容积小于下腔减小的容积，一部分油液于是就推开压缩阀6，流回贮油缸5。这些阀对油的节流作用形成悬架受压缩运动的阻尼力。

6、 （2）伸张行程：活塞上移，上腔油压升高，油液推开伸张阀4流入下腔。由于活塞杆的存在，自上腔流来的油液不足以充满下腔增加的容积，使下腔产生一真空度，这时储油缸中的油液推开补偿阀7流进下腔进行补充。这些阀的节流作用对悬架在伸张运动时起阻尼作用。 在缸筒的下部有一个浮动活塞2，密闭气室1中充有高压氮气。浮动活塞把上面的油和下面的气完全分开。1-密封气室；2-浮动活塞；3-O形密封圈；4-压缩阀；5-工作缸；6-活塞杆；7-伸张阀；8-工作活塞2）充气式减振器 工作活塞8上装有由一组厚度相同、直径不等、从小到大排列的弹簧钢片组成的压缩阀4和伸张阀7，他们能随工作活塞运动速度大小而改变通道截面积，从而

7、产生不同的阻尼力。当车轮上下跳动时，工作活塞8在油液中作往复运动。使活塞上下腔之间产生油压差，压力油便推开压缩阀4或伸张阀7而来回流动。阀对压力油产生较大的阻尼力，消耗了振动能量，使振动衰减。由于活塞杆的进出而引起的缸筒容积的变化，则由浮动活塞的上下运动来补偿。1-密封气室；2-浮动活塞；3-O形密封圈；4-压缩阀；5-工作缸；6-活塞杆；7-伸张阀；8-工作活塞任务四 典型悬架系统1、非独立悬架 1）钢板弹簧式2）螺旋弹簧非独立悬架2、独立悬架 1）横臂式独立悬架2）纵臂式独立悬架3）车轮沿主销移动的独立悬架非独立悬架广泛应用于货车的前、后悬架和轿车的后悬架。按照采用弹性元件的不同，非独立悬

8、架可以分为钢板弹簧式非独立悬架和螺旋弹簧式非独立悬架。1、非独立悬架扭力梁纵向拖臂减振器钢板弹簧式非独立悬架 螺旋弹簧式非独立悬架1） 钢板弹簧式非独立悬架 广泛用于货车的前、后悬架中。 解放CA1092汽车的前悬架1-钢板弹簧前支架；2-钢板弹簧端；3-U形螺栓；4-盖板；5-缓冲块；6-限位块；7-减振器上支架；8-减振器；9-吊耳；10-吊耳支架；11-中心螺栓；12-减振器下支架；13-减振器连接销后端可以自由摆动，形成活动吊耳，从而保证弹簧变形时两卷耳之间的距离是变化的。 中部用U型螺栓将钢板弹簧固定在车桥上。悬架前端为固定铰链，也叫死吊耳。它与前支架连接在一起。变刚度钢板弹簧 在重

9、载或满载情况下，车架相对于车桥下移，使车架上副簧滑板式支座与副簧接触，主、副簧共同参加工作，刚度增大。变刚度钢板弹簧悬架1-副簧；2-主簧；3-车桥；4-U形螺栓当汽车空载和实际装载质量不大时，副钢板弹簧不承受载荷,而由主钢板弹簧单独工作。渐变刚度钢板弹簧悬架主簧由5片较薄的弹簧钢片叠加而成，副簧由5片较厚的弹簧钢片叠加而成；小载荷时，仅主簧工作；随着载荷的增加，副簧逐渐参与工作，刚度逐渐增加。2）螺旋弹簧非独立悬架 常用于轿车的后悬架。 1-后桥；2-纵向推力杆；3-减振器；4-弹簧下座；5-螺旋弹簧；6-弹簧上座；7-支承座 左右纵向推力杆2的前端通过带橡胶的支承座7与车身铰链，后端与轮毂

10、相连接，中部与后桥1焊成一体。 整个后桥、纵向推力杆与车轮可以绕支承座7的铰接点连线相对于车身上下摆。应用：轿车前悬架广泛采用独立悬架，后悬架上采用也在增加。载重量1t以下的货车、越野车、矿用车和大客车的前悬架也有一些采用独立悬架。优点：左右车轮的运动相互独立，减少了车身的振动；非簧载质量小，悬架所受到的冲击小，平顺性好；与断开式车桥配用，可降低汽车重心。2、独立悬架独立悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧作为弹性元件，一般可分为三大类： 横臂式独立悬架：车轮在汽车横向平面内摆动的悬架。纵臂式独立悬架：车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架。车轮沿主销轴线移动的悬架：烛式悬架和麦弗逊式悬架。1）横臂式独立悬架

11、横臂式独立悬架分为单横臂式和双横臂式两种，目前单横臂式独立悬架应用较少。双横臂式独立悬架的两个横摆臂有等长的和不等长的两种。摆臂等长的独立悬架当车轮上下跳动时，虽然车轮平面不倾斜、主销轴线的方向也不发生变化，但轮距发生较大的变化，这将引起车轮的侧滑和轮胎的磨损。而摆臂不等长的独立悬架当车轮上下跳动时，虽然车轮平面、主销轴线、轮距都发生变化，但如果选择长度比例合适，可使车轮和主销的角度及轮距变化不大，这种独立悬架被广泛用在车型前轮上。等长双横臂式独立悬架不等长双横臂式独立悬架图所示为奥迪车型不等长双横臂式螺旋弹簧独立悬架。2)纵臂式独立悬架纵臂式独立悬架也分为单纵臂式和双纵臂式两种。（1）单纵臂

12、式独立悬架如果用于前轮，车轮上下跳动时会使主销后倾角变化很大，所以单纵臂式独立悬架都用于后轮。单纵臂式独立悬架示意图 用于后轮的单纵臂式独立悬架（2）双纵臂式独立悬架的两纵摆臂一般长度相等，形成平行四连杆机构。这种悬架当车轮上下跳动时，车轮外倾角、轮距和主销后倾角都不发生变化，所以适用于前轮。3）车轮沿主销移动的独立悬架分类：烛式独立悬架、麦弗逊式独立悬架。（1） 烛式独立悬架主销的上下两端刚性地固定在车架上。套在主销上的套管固定在转向节上。套管的中部固定装着螺旋弹簧的下支座。筒式减振器的下端与转向节相连，上端与车架相连。汽车在不平路面上行驶时，螺旋弹簧只承受垂直载荷，车轮上所受的纵向力、侧向

13、力及其力矩则由转向节、套筒经主销传给车架，使得套筒与主销之间的磨损严重。（2）麦弗逊式独立悬架 螺旋弹簧与减振器装成一体，构成悬架的弹性支柱，支柱上端与车身挠性连接（A点），下端与转向节刚性连接。横摆臂的外端与转向节下端通过球头销铰接（B点），内端与车身铰接。车轮跳动时，B点随横摆臂摆动，因而主销轴线AB也随之摆动。 麦弗逊式悬架多应用在中小型轿车的前悬架上，国产奥迪、桑塔纳、捷达、夏利、富康等的前悬架均为麦弗逊式独立悬架。 没有传统意义上的主销实体，转向轴线为上下铰接中心A、B连线。前轮采用麦弗逊式独立悬架时，一般除前束可调整外，其他参数不可调整，有的车型则规定可以调整。调整方法如下：a改变

14、转向节与横摆臂外端的位置。b改变弹性支柱上支座的位置。c改变转向节上端的位置。A、桑塔纳2000前悬架的组成桑塔纳2000前悬架如图所示，由双向作用筒式减振器、螺旋弹簧、悬架柱焊接件、缓冲垫、橡胶防尘罩等组成。其特点是筒式减振器作为悬架杆系的一部分兼起主销作用，滑柱在作为主销的圆筒内上下移动，减振器支柱座与车身相连。 桑塔纳2000前悬架1安全转向柱 2车轮与下摆臂的连接螺栓 3下摆臂 4下摆臂橡胶轴承 5横向稳定器 6副车架 7传动轴 8前轮制动钳 9减振器支柱 10副车架前橡胶支承 11动力转向装置 12转向减振器 13转向横拉杆B 、桑塔纳2000前悬架的检修a减振器的检查在车辆行驶过程

15、中，如减振器发出异常的响声，则说明该减振器已损坏，必须更换。一般减振器是不进行修理的，如有很小的渗油现象不必调换，如漏油较多可通过拉伸和压缩减振器来检查渗油现象。漏出的减振器油不能再加入减振器内重新使用，漏油的减振器不能再使用。b前悬架支柱总成的检修在零件全部解体后，应进行清洗、检查，必要时测量。如有下列情况，必须更换新件：制动盘工作面严重磨损，超出规定，或表面出现裂纹；挡泥板严重扭曲变形；轮毂花键松旷，磨损严重；弹簧挡圈失效；车轮轴承损坏(注意：需要更换整套轴承)；前悬架支柱件任何一条焊缝出现裂纹或严重变形。任务五 电子控制悬架系统16.5.1系统的控制功能丰田的电控悬架系统为空气弹簧主动悬

16、架，可以根据行驶条件自动控制弹簧刚度、减振器阻尼力及车身高度，以抑制加速时后坐、制动时点头、转向时侧倾等汽车行驶状态的变化，明显改善乘坐舒适性和操纵稳定性。丰田凌志的电控悬架系统主要对车速及路面感应、车身姿态、车身高度三个方面进行控制：1. 车速与路面感应控制（1) 当车速高时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以提高汽车高速行驶时的操纵稳定性。(2) 当前轮遇到突起时，减小后轮悬架弹簧刚度和减振器阻尼力，以减小车身的振动和冲击。(3) 当路面差时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以抑制车身的振动。2. 车身姿态控制(1) 转向时侧倾控制：急转向时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以抑制车身的侧倾。(2)

17、制动时点头控制：紧急制动时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以抑制车身的点头。(3) 加速时后坐控制：急加速时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以抑制车身的后坐。3. 车身高度控制(1) 高速感应控制：车速超过90km/h，降低车身高度，以减少空气阻力，提高汽车行驶的稳定性。(2) 连续差路面行驶控制：车速在4090km/h，提高车身高度，以提高汽车的通过性；车速在90km/h以上，降低车身高度，以满足汽车行驶的稳定性。(3) 点火开关OFF控制：驻车时，当点火开关关闭后，降低车身高度，便于乘客的乘降。(4) 自动高度控制：当乘客和载质量变化时，保持车身高度恒定。4系统操作丰田凌志的电控悬架系统有三个

18、操作选择开关：高度控制ON/OFF开关、高度控制开关和LRC（模式控制）开关。高度控制ON/OFF开关安装在汽车尾部后备箱的左边。当高度控制ON/OFF开关处于ON位置时，系统可按选择方式进行车身高度自动控制；当该开关处于OFF位置时，系统不执行车身高度控制。高度控制开关和LRC（模式控制）开关安装在驾驶室内变速操纵杆的旁边。高度控制开关用于选择控制车身高度，当高度控制开关处于“HIGH(高)”位置时，系统对车身高度进行“高值自动控制”；当高度控制开关处于“NORM” 位置时，车身高度则进入“常规值自动控制”状态。LRC（模式控制）开关用于选择控制悬架的刚度、阻尼力参数。当LRC（模式控制）开

19、关处于“SPORT”位置时，系统进入“高速行驶自动控制”；当LRC（模式控制）开关处于“NORM”位置时，系统对悬架刚度、阻尼力进行“常规值自动控制”。此时，悬架ECU根据车速传感器等信号，使悬架的刚度、阻尼力自动地处于软、中或硬3种状态。16.5.2 电子控制悬架系统的组成电子控制空气悬架系统都是由传感器、电子控制单元（ECU）和执行器3部分组成。（1）传感器：包括车身高度传感器、转向传感器、车速传感器、节气门位置传感器等。传感器将汽车行驶的车速、起动、加速、转向、制动和路面状况（汽车的振动）等转变为电信号，输送给电子控制器。（2）电子控制单元：简称为ECU，它是将传感器输入的电信号进行综合

20、分析、判断和处理，输出对悬架的刚度、阻尼及车身高度进行调节的控制信号。电子控制单元一般由微机和信号输出放大电路组成。（3）执行器：包括高度控制阀、排气阀、悬架控制执行器等。执行器按照ECU的控制信号，准确及时地动作，调节悬架的刚度、阻尼性能及车身的高度调节的悬架参数。通常所用的执行元件是电磁阀和步进电机及气泵电动机等。电子控制悬架系统主要有半主动悬架和主动悬架两种。16.5.3 半主动悬架半主动悬架可以对悬架的阻尼进行自适应调节，使车身的振动被控制在一定的范围之内。但对转向、起动、制动等工况不能进行有效的控制。半主动悬架的调节是无源的，控制系统较为简单，因此使用较多。如图16-28所示为半主动悬架系统简图。根据路面激励和车身响应，半主动悬架系统