汽车构造-第二十二章-悬架课件

第二十二章悬架一、悬架的功用和组成第一节概述悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称，它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力(支撑力)、纵向反力(驱动力和制动力)和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递到车架(或承载式车身)上。第二十二章悬架一、悬架的功用和组成第一节概述悬架是车架(１-弹性元件２-纵向推力杆３-减振器；４-横向稳定器５-横向推力杆弹性元件：缓冲，但产生振动减振器：使振动衰减车轮相对于车架和车身跳动时，车轮的运动轨迹应符合一定的要求，否则对汽车某些行驶性能有不利的影响。因此，悬架中某些传力构件同时还承担着使车轮按一定轨迹相对于车架和车身跳动的任务，因而这些传力构件还起导向作用，故称导向机构。为防止车身在转向行驶下发生过大的横向倾斜，在悬架中还设有辅助弹性元件—横向稳定器。１-弹性元件２-纵向推力杆弹性元件：缓冲，但减振器：使振动衰二、悬架系统的自然振动频率将汽车看成一个在弹性悬架上作单自由度振动的质量，则悬架系统的自然振动频率(固有频率)为：式中：ｇ—重力加速度ｆ—悬架垂直变形(挠度)Ｍ—悬架簧载质量Ｋ（＝Ｍｇ/ｆ）—悬架刚度(不一定等于弹性元件的刚度)指使车轮中心相对于车架和车身向上移动的单位距离(即使悬架产生的单位垂直压缩变形)所需加于悬架上的垂直载荷。二、悬架系统的自然振动频率将汽车看成一个在弹性悬架上作单自由(１)在悬架所受垂直载荷一定时，悬架刚度越小，则汽车自然振动频率越低；但悬架刚度越小，在一定载荷下悬架垂直变形就越大，这对于簧载质量大的货车，在结构上是难以保证的。故实际上货车的车身自然振动频率往往偏高，而大大超过上述理想的频率范围。(２)当悬架刚度一定时，簧载质量越大，则悬架垂直变形越大，而自然振动频率越低。故空车行驶时的车身自然振动频率要比满载行驶时的高，簧载质量变化范围越大，则频率变化范围也越大。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，车身自然振动频率保持不变或变化很小，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。(１)在悬架所受垂直载荷一定时，悬架刚度越小，则汽车自然振动三、汽车悬架的类型ａ)非独立悬架ｂ)独立悬架三、汽车悬架的类型ａ)非独立悬架ｂ)独立悬架第二节弹性元件一、钢板弹簧１-卷耳２-弹簧夹３-钢板弹簧４-中心螺栓５-螺栓６-套管７-螺母多片减振、单片缓冲、导向第二节弹性元件一、钢板弹簧１-卷耳多片减振、单片缓冲、导向１-卷耳；２-弹簧夹；３-钢板弹簧；４-中心螺栓；５-螺栓６-套管；７-螺母１-卷耳；２-弹簧夹；３-钢板弹簧；４-中心螺栓；５-螺栓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。二、螺旋弹簧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１-扭杆；２-摆臂三、扭杆弹簧扭杆弹簧本身是一根由弹簧钢制成的扭杆１，一端固定在车架上，另一端固定在悬架的摆臂２上，摆臂则与车轮相连，当车轮跳动时，摆臂便绕着扭杆轴线摆动，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。１-扭杆；２-摆臂三、扭杆弹簧扭杆弹簧本身是一根由弹簧钢制成空气弹簧四、气体弹簧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，容器内的定量气体受压缩，气压升高，则弹簧的刚度增大。１、空气弹簧空气弹簧四、气体弹簧利用气体的可压缩性实现其弹簧作用的，这种２、油气弹簧１-悬架活塞杆２-油溢流口３-活塞４-加油口５-橡胶油气隔膜６-上半球室７-充气螺塞８-下半球室９-减振器阻尼阀10-工作缸11-密封装置12-活塞导向缸13-防护罩14-伸张阀15-阀体16-油液节流孔17-伸张阀限位挡片18-压缩阀19-压缩阀限位挡片２、油气弹簧１-悬架活塞杆五、橡胶弹簧单位质量的储能量较金属弹簧多，隔音性能好，工作无噪声，不需要润滑，因橡胶的内摩擦较大，因此橡胶弹簧具有一定的减振能力。橡胶弹簧多用作悬架的副簧和缓冲块。ａ)受压缩载荷；ｂ)受扭转载荷五、橡胶弹簧单位质量的储能量较金属弹簧多，隔音性能好，工作无第三节减振器当车架与车桥作往复相对运动时，减振器中的活塞在缸筒内也作往复运动，则减振器壳体内的油液便反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔。此时，孔壁与油液间的摩擦及液体分子内摩擦便形成对振动的阻尼力，使车身和车架的振动能量转化为热能，而被油液和减振器壳体所吸收。１-车架；２-减振器３-弹性元件；４-车桥第三节减振器当车架与车桥作往复相对运动时，减振器中的活塞在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，以避免承受过大的冲击载荷。对减振器提出如下要求：（1）在悬架压缩行程(车桥与车架相互移双向作用筒式减振器１-活塞杆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-油封双向作用筒式减振器１-活塞杆第四节非独立悬架一、纵置板簧式非独立悬架１-钢板弹簧前支架；２-前钢板弹簧；３-Ｕ形螺栓；４-前板簧盖板；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；14-前板簧吊耳销；15-钢板弹簧销第四节非独立悬架一、纵置板簧式非独立悬架１-钢板弹簧前支架二、螺旋弹簧非独立悬架１-纵向推力杆；２-螺旋弹簧和减振器总成；３-后轴４-加强杆；５-横向推力杆螺旋弹簧非独立悬架一般只用作轿车的后悬架。二、螺旋弹簧非独立悬架１-纵向推力杆；２-螺旋弹簧和减振器总三、油气弹簧非独立悬架１-油气弹簧；２-支架；３-横向推力杆；４-箱形断面纵梁；５-车轮６-前桥；７-缓冲块；８-上纵向推力杆；９、10-支架11-下纵向推力杆三、油气弹簧非独立悬架１-油气弹簧；２-支架；３-横向推力杆独立悬架的结构特点是两侧的车轮各自独立地与车架或车身弹性连接，因而具有以下优点:第五节独立悬架（1）在悬架弹性元件一定的变形范围内，两侧车轮可以单独运动，而互不影响，这样在不平道路上行驶时可减少车架和车身的振动。（2）减少了汽车的非簧载质量，非簧载质量越小，则悬架所受到的冲击载荷也越小，故采用独立悬架可以提高汽车的平均行驶速度。（3）采用断开式车桥，发动机总成的位置便可以降低和前移，使汽车质心下降，提高了汽车行驶稳定性。独立悬架的结构特点是两侧的车轮各自独立地与车架或车身弹性连接19一般可按车轮运动形式分成以下几类:（1）车轮在汽车横向平面内摆动的悬架(横臂式独立悬架）（2）车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架(纵臂式独立悬架)（3）车轮沿主销移动的悬架，其中包括：烛式悬架和麦弗逊式悬架

（4）车轮在汽车的斜向平面内摆动的悬架（单斜臂式独立悬架）一般可按车轮运动形式分成以下几类:（1）车轮在汽车横向平面内20双横臂式独立悬架:１-转向直拉杆；２-悬架支撑杆；３-转向器；４-转向柱５-转向横拉杆；６-下摆臂；７-车轮；８-转向柱支架；９-转向盘10-车架前横梁；11-横向稳定杆；12-上摆臂；13-螺旋弹簧；14-减振器15-制动盘；16-缓冲块；17-转向节双横臂式独立悬架:１-转向直拉杆；２-悬架支撑杆；３-转向器21１-弹簧上座；２-螺旋弹簧；３-弹簧下座；４-减振器；５-轮毂６-纵臂；７-后轴体；８-后轴体支架；９-橡胶—金属支撑二、纵臂式独立悬架转向轮采用单纵臂独立悬架时，车轮上下跳动将使主销后倾角产生很大变化。因此，单纵臂式独立悬架一般多用于不转向的后轮。１-弹簧上座；２-螺旋弹簧；３-弹簧下座；４-减振器；５-轮22三、车轮沿主销移动的悬架车轮沿主销移动的悬架目前大致可分为两种形式，一种是车轮沿固定不动的主销轴线移动的烛式悬架（已淘汰），另一种是车轮沿摆动的主销轴线移动的麦弗逊式悬架（烛式悬架的改进）。三、车轮沿主销移动的悬架车轮沿主销移动的悬架目前大致可分为两23麦弗逊式悬架（烛式悬架的改进）１-连接板总成(汽车翼子板)２-带轴承的隔振块总成；３-螺旋弹簧上托盘；４-前缓冲块；５-防尘罩；６-螺旋弹簧；７-筒式减振器；８-转向节；９-转向拉杆内铰链；10-横摆臂内铰链；11-横向稳定器；12-横摆臂；13-橡胶缓冲块；14-传动轴；15-横摆臂球铰链麦弗逊式悬架１-连接板总成(汽车翼子板)24麦弗逊式悬架（烛式悬架的改进）１-连接板总成(汽车翼子板)２-带轴承的隔振块总成；３-螺旋弹簧上托盘；４-前缓冲块；５-防尘罩；６-螺旋弹簧；７-筒式减振器；８-转向节；９-转向拉杆内铰链；10-横摆臂内铰链；11-横向稳定器；12-横摆臂；13-橡胶缓冲块；14-传动轴；15-横摆臂球铰链麦弗逊式悬架１-连接板总成(汽车翼子板)25四、单斜臂式独立悬架１-轮胎；２-制动鼓；３-螺旋弹簧；４-筒式减振器；５-半轴６-主减速器和差速器；７-制动拉线；８-单斜臂单斜臂式独立悬架是介于单横臂和单纵臂之间的一种悬架结构形式四、单斜臂式独立悬架１-轮胎；２-制动鼓；３-螺旋弹簧；４-26五、多连杆式独立悬架１-前置定位臂；２-下臂；３-上臂；４-控制臂；５-后置定位臂优点：（1）能够较好地消除外倾角的变化，即使车身晃动时，也能使轮胎保持垂直；（2）对车轮跳动时车轮前束和轮距的变化具有较好的抑制作用；（3）能提高悬架系统的刚性，使其不易受横向力影响而产生几何变化；（4）能实现主销后倾角的最佳位置，并改善加速和制动时的平顺性和舒适性；（5）保证了直线行驶的稳定性。五、多连杆式独立悬架１-前置定位臂；２-下臂；３-上臂；４-27第二十二章悬架一、悬架的功用和组成第一节概述悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称，它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力(支撑力)、纵向反力(驱动力和制动力)和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递到车架(或承载式车身)上。第二十二章悬架一、悬架的功用和组成第一节概述悬架是车架(１-弹性元件２-纵向推力杆３-减振器；４-横向稳定器５-横向推力杆弹性元件：缓冲，但产生振动减振器：使振动衰减车轮相对于车架和车身跳动时，车轮的运动轨迹应符合一定的要求，否则对汽车某些行驶性能有不利的影响。因此，悬架中某些传力构件同时还承担着使车轮按一定轨迹相对于车架和车身跳动的任务，因而这些传力构件还起导向作用，故称导向机构。为防止车身在转向行驶下发生过大的横向倾斜，在悬架中还设有辅助弹性元件—横向稳定器。１-弹性元件２-纵向推力杆弹性元件：缓冲，但减振器：使振动衰二、悬架系统的自然振动频率将汽车看成一个在弹性悬架上作单自由度振动的质量，则悬架系统的自然振动频率(固有频率)为：式中：ｇ—重力加速度ｆ—悬架垂直变形(挠度)Ｍ—悬架簧载质量Ｋ（＝Ｍｇ/ｆ）—悬架刚度(不一定等于弹性元件的刚度)指使车轮中心相对于车架和车身向上移动的单位距离(即使悬架产生的单位垂直压缩变形)所需加于悬架上的垂直载荷。二、悬架系统的自然振动频率将汽车看成一个在弹性悬架上作单自由(１)在悬架所受垂直载荷一定时，悬架刚度越小，则汽车自然振动频率越低；但悬架刚度越小，在一定载荷下悬架垂直变形就越大，这对于簧载质量大的货车，在结构上是难以保证的。故实际上货车的车身自然振动频率往往偏高，而大大超过上述理想的频率范围。(２)当悬架刚度一定时，簧载质量越大，则悬架垂直变形越大，而自然振动频率越低。故空车行驶时的车身自然振动频率要比满载行驶时的高，簧载质量变化范围越大，则频率变化范围也越大。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，车身自然振动频率保持不变或变化很小，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。(１)在悬架所受垂直载荷一定时，悬架刚度越小，则汽车自然振动三、汽车悬架的类型ａ)非独立悬架ｂ)独立悬架三、汽车悬架的类型ａ)非独立悬架ｂ)独立悬架第二节弹性元件一、钢板弹簧１-卷耳２-弹簧夹３-钢板弹簧４-中心螺栓５-螺栓６-套管７-螺母多片减振、单片缓冲、导向第二节弹性元件一、钢板弹簧１-卷耳多片减振、单片缓冲、导向１-卷耳；２-弹簧夹；３-钢板弹簧；４-中心螺栓；５-螺栓６-套管；７-螺母１-卷耳；２-弹簧夹；３-钢板弹簧；４-中心螺栓；５-螺栓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。二、螺旋弹簧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１-扭杆；２-摆臂三、扭杆弹簧扭杆弹簧本身是一根由弹簧钢制成的扭杆１，一端固定在车架上，另一端固定在悬架的摆臂２上，摆臂则与车轮相连，当车轮跳动时，摆臂便绕着扭杆轴线摆动，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。１-扭杆；２-摆臂三、扭杆弹簧扭杆弹簧本身是一根由弹簧钢制成空气弹簧四、气体弹簧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，容器内的定量气体受压缩，气压升高，则弹簧的刚度增大。１、空气弹簧空气弹簧四、气体弹簧利用气体的可压缩性实现其弹簧作用的，这种２、油气弹簧１-悬架活塞杆２-油溢流口３-活塞４-加油口５-橡胶油气隔膜６-上半球室７-充气螺塞８-下半球室９-减振器阻尼阀10-工作缸11-密封装置12-活塞导向缸13-防护罩14-伸张阀15-阀体16-油液节流孔17-伸张阀限位挡片18-压缩阀19-压缩阀限位挡片２、油气弹簧１-悬架活塞杆五、橡胶弹簧单位质量的储能量较金属弹簧多，隔音性能好，工作无噪声，不需要润滑，因橡胶的内摩擦较大，因此橡胶弹簧具有一定的减振能力。橡胶弹簧多用作悬架的副簧和缓冲块。ａ)受压缩载荷；ｂ)受扭转载荷五、橡胶弹簧单位质量的储能量较金属弹簧多，隔音性能好，工作无第三节减振器当车架与车桥作往复相对运动时，减振器中的活塞在缸筒内也作往复运动，则减振器壳体内的油液便反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔。此时，孔壁与油液间的摩擦及液体分子内摩擦便形成对振动的阻尼力，使车身和车架的振动能量转化为热能，而被油液和减振器壳体所吸收。１-车架；２-减振器３-弹性元件；４-车桥第三节减振器当车架与车桥作往复相对运动时，减振器中的活塞在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，以避免承受过大的冲击载荷。对减振器提出如下要求：（1）在悬架压缩行程(车桥与车架相互移双向作用筒式减振器１-活塞杆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-油封双向作用筒式减振器１-活塞杆第四节非独立悬架一、纵置板簧式非独立悬架１-钢板弹簧前支架；２-前钢板弹簧；３-Ｕ形螺栓；４-前板簧盖板；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；14-前板簧吊耳销；15-钢板弹簧销第四节非独立悬架一、纵置板簧式非独立悬架１-钢板弹簧前支架二、螺旋弹簧非独立悬架１-纵向推力杆；２-螺旋弹簧和减振器总成；３-后轴４-加强杆；５-横向推力杆螺旋弹簧非独立悬架一般只用作轿车的后悬架。二、螺旋弹簧非独立悬架１-纵向推力杆；２-螺旋弹簧和减振器总三、油气弹簧非独立悬架１-油气弹簧；２-支架；３-横向推力杆；４-箱形断面纵梁；５-车轮６-前桥；７-缓冲块；８-上纵向推力杆；９、10-支架11-下纵向推力杆三、油气弹簧非独立悬架１-油气弹簧；２-支架；３-横向推力杆独立悬架的结构特点是两侧的车轮各自独立地与车架或车身弹性连接，因而具有以下优点:第五节独立悬架（1）在悬架弹性元件一定的变形范围内，两侧车轮可以单独运动，而互不影响，这样在不平道路上行驶时可减少车架和车身的振动。（2）减少了汽车的非簧载质量，非簧载质量越小，则悬架所受到的冲击载荷也越小，故采用独立悬架可以提高汽车的平均行驶速度。（3）采用断开式车桥，发动机总成的位置便可以降低和前移，使汽车质心下降，提高了汽车行驶稳定性。独立悬架的结构特点是两侧的车轮各自独立地与车架或车身弹性连接46一般可按车轮运动形式分成以下几类:（1）车轮在汽车横向平面内摆动的悬架(横臂式独立悬架）（2）车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架(纵臂式独立悬架)（3）车轮沿主销移动的悬架，其中包括：烛式悬架和麦弗逊式悬架

（4）车轮在汽车的斜向平面内摆动的悬架（单斜臂式独立悬架）一般可按车轮运动形式分成以下几类:（1）车轮在汽车横向平面内47双横臂式独立悬架:１-转向直拉杆；２-悬架支撑杆；３-转向器；４-转向柱５-转向横拉杆；６-下摆臂；７-车轮；８-转向柱支架；９-转向盘10-车架前横梁；11-横向稳定杆；12-上摆臂；13-螺旋弹簧；14-减振器15-制动盘；16-缓冲块；17-转向节双横臂式独立悬架:１-转向直拉杆；２-悬架支撑杆；３-转向器48１-弹簧上座；２-螺旋弹簧；３-弹簧下座；４-减振器；５-轮毂６-纵臂；７-后轴体；８-后轴体支架；９-橡胶—金属支撑二、纵臂式独立悬架转向轮采用单纵臂独立悬架时，车轮上下跳动将使主销后倾角产生很大变化。因此，单纵臂式独立悬架一般多用于不转向的后轮。１-弹簧上座；２-螺旋弹簧；３-弹簧下座；４-减振器；５-轮49