汽车构造悬架

第二十二章悬架主要内容概述减振器弹性元件非独立悬架独立悬架多轴汽车的平衡悬架主动悬架与半主动悬架第一节概述悬架定义车架（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。作用：把作用于车轮的垂直反力、纵向反力和测向力以及这些反力引起力矩传递到车架，并使车辆具有良好的乘坐舒适性、平顺性和稳定性。一、悬架组成与功用主要构成：三部分弹性元件：缓冲减振器：减振导向杆系：传力并约束车桥运动轨迹另外一些车辆上还要加装横向稳定器：提高悬架的侧倾角刚度二、悬架系统的自然振动频率也称振动系统的固有频率,是影响平顺性的重要性能指标，也称为车辆的偏频，取值范围一般在1~1.6Hz之间。自然振动频率由汽车簧载质量和悬架刚度决定。由公式可知:

1)垂直载荷一定时，悬架刚度越小，自然振动频率越低，一定载荷下悬架垂直变形大。货车结构难保证，故其自然频率一般较高。

2)刚度一定时，簧载质量越大，变形越大，自然频率越低。

为使汽车从空载到满载的范围变化时，车身自然振动频率基本保持不便，要求悬架刚度是可调的。三、悬架的分类

非独立悬架：两侧车轮刚性连接在一起，只能共同运动的悬架

广泛应用于货车、客车和轿车后桥独立悬架：两侧车轮由断开式车桥连接，车轮单独通过悬架于车架连接，可以单独跳动。广泛应用于轿车前悬架。3．汽车悬架的类型

非独立悬架的特点两侧车轮通过整体式车桥相连，车桥通过悬架与车架或车身相连。如果行驶中路面不平，一侧车轮被抬高，整体式车桥将迫使另一侧车轮产生运动。2）独立悬架独立悬架的特点车桥是断开的，每一侧车轮单独地通过悬架与车架（或车身）相连，每一侧车轮可以独立跳动。第二二节节弹弹性性元元件件钢板板弹弹簧簧螺旋旋弹弹簧簧扭杆杆弹弹簧簧空气气弹弹簧簧油气气弹弹簧簧橡胶胶弹弹簧簧悬架架的的弹弹性性元元件件主主要要有有：：组成成的的悬悬架架结结构构简简单单，，工工作作可可靠靠，，刚刚度度大大，，适适用用于于非非独独立立悬悬架架。。制造造工工艺艺简简单单，，不不需需要要润润滑滑，，安安装装的的纵纵向向空空间间小小，，质质量量小小。。应应用用于于独独立立悬悬架架。。单位位质质量量的的储储能能高高，，结结构构简简单单，，不不需需要要润润滑滑，，方方便便布布置置。。统称称为为气气体体弹弹簧簧，，具具有有变变刚刚度度特特性性，，可可调调整整车车身身高高度度，，提提高高汽汽车车的的舒舒适适性性和和平平顺顺性性。。应应用用于于高高级级大大巴巴和和高高级级轿轿车车。。单位位储储能能高高，，有有阻阻尼尼特特性性、、隔隔振振。。用用于于缓缓冲冲块块第二二节节弹弹性性元元件件钢板板弹弹簧簧中心心螺螺栓栓距距两两端端卷卷耳耳中中心心的的距距离离相相等等时时，，称称为为对称称式式钢钢板板弹弹簧簧，不不相相等等时时，，称称为为非对对称称式式钢钢板板弹弹簧簧。多片片式式钢钢板板弹弹簧簧可可以以同同时时起起到到缓冲冲、、减减振振、、导导向向和和传传力力的的作作用用，用用于于货车车后后悬悬架架可可以以不不装装减减振振器器。变厚厚度度断断面面的的弹弹簧簧片片一些些轻轻型型货货车车和和客客车车采采用用由由单单片片或或2～～3片片变变厚厚度度断断面面的的弹弹簧簧片片构构成成的的少少片片变截截面面钢钢板板弹弹簧簧，其弹簧片的的断面尺寸沿沿长度方向是是变化的，片片宽保持不变变，它可以实实现汽车的轻轻量化。二、螺旋弹簧簧螺旋弹簧用弹弹簧钢棒料卷卷制而成，常用于各种独独立悬架。特点是没有减振和导导向功能，只能承受垂垂直载荷。在螺旋弹簧悬悬架中必须另另装减振器和和导向机构，，前者起减振振作用，后者者用以传递垂垂直力以外的的各种力和力力矩，并起导导向作用。三、扭杆弹簧簧扭杆弹簧本身身是一根由弹弹簧钢制成的的杆。扭杆断面通常常为圆形，少少数为矩形或或管形。其两两端形状可以以做成花键、、方形、六角角形或带平面面的圆柱形等等等，以便一一端固定在车车架上，另一一端固定在悬悬架的摆臂上上。摆臂还与与车轮相连。。当车轮跳动时时，摆臂便绕绕着扭杆轴线线摆动，使扭扭杆产生扭转转弹性变形，，借以保证车车轮与车架的的弹性联系。。四、气体弹簧簧气体弹簧是在在一个密封的的容器中充入入压缩气体，，利用气体可压缩性性实现弹簧的的作用。气体弹簧的特特点：作用在在弹簧上的载载荷增加时，，容器中气压压升高，弹簧簧刚度增大；；反之，当载载荷减小时，，气压下降，，刚度减小。。气体弹簧具有有理想的变刚刚度特性。1．空气弹簧簧囊式空气弹簧簧由夹有帘线线的橡胶气囊囊和密闭在其其中的压缩空空气所组成。。气囊有单节和和多节式，节节数越多，弹弹性越好，但但密封性越差差。膜式空气弹簧簧的密闭气囊囊由橡胶膜片片和金属压制制件组成。与囊式相比，，其刚度较小小，车身自然然振动频率较较低；尺寸较较小，在车上上便于布置，，故多用在轿车上上。2．油气弹簧簧油气弹簧一般般以惰性气体氮为弹性介质，，用油液作为为传力介质，，由气体弹簧簧和相当于减减振器的液压压缸组成。单气室油气弹弹簧单气室油气分分隔式油气弹弹簧单气室油气不不分隔式油气气弹簧双气室油气弹弹簧两级压力式油油气弹簧五、橡胶弹簧簧橡胶弹簧利用用橡胶本身的的弹性起弹性性元件的作用用。可以承受压缩载荷和扭扭转载荷，由于橡胶的的内摩擦较大大，橡胶弹簧簧还具有一定定的减振能力。橡胶弹簧多用用作悬架的副簧和和缓冲块。第三节减减振器减振器作用：：加速车架与车车身振动的衰衰减，以改善善汽车行驶平平顺性减振器与弹性性元件并联安安装减振器原理：：通过减振器自自身的运动，，消耗弹簧变变形储存的能能量，将其变变为热能，并并散发到空气气中，以衰减减弹簧的振动动液力减振器的的工作原理活塞在缸筒内内往复运动，，油液从一个个内腔流入另另一个，孔壁壁与油液以及及液体分子的的内摩擦形成成对振动的阻阻尼力，使车车身和车架的的振动能量转转化为热能，，并被油液和和减振器壳体体吸收，最后后散发到大气气中减振器阻尼力力的要求减振器随悬架架一起被压缩缩时，其阻尼尼力要小，以以便让弹性元元件充分的吸吸收振动能量量，缓和冲击击在减振器与悬悬架一起被拉拉伸时，减振振器的阻尼力力要大，以便便让弹簧振动动得到迅速衰衰减，降低驾驾驶员的疲劳劳；在车架与车桥桥之间运动速速度过大时，，减振器应该该具有泄荷通通道，使其阻阻尼力保持在在一定限度范范围内压缩变形大，，阻力小拉伸变形小，，阻力大一、双向作用用筒式减振器器双向筒式减振振器的工作过过程压缩行程连杆和活塞一一起向下运动动工作缸下腔油油液压力增高高拉伸阀和补偿偿阀关闭；下腔的高压打打开流通阀；；压缩阀开，液液体自压缩阀阀流出到储油油筒；阻尼力逐渐增增大。当活塞运动速速度很快，下下腔油压很大大，克服压缩缩阀压紧弹簧簧，压缩阀完完全打开，阻阻尼力不再增增加。起到泄泄荷作用。伸张阀流通阀补偿阀压缩阀拉伸行程连杆和活塞一一起向上运动动工作缸上腔油油液压力增高高伸张阀开，油油液通过伸张张阀流向下腔腔；节流孔的节流流作用产生阻阻尼力当活塞运动速速度很快，上上腔油压很大大，克服伸张张阀的压紧弹弹簧，伸张阀阀完全打开，，阻尼力不再再增加。起到到泄荷作用。。伸张阀流通阀补偿阀压缩阀补偿阀打开，，储油筒中油油液流入到下下腔；一、双向作用用筒式减振器器二、新型减振振器充气式减振器器优点：采用浮动活塞塞，减少一套套底阀内充高压气体体，能有效衰衰减高频振动动，有助于消消除噪音；缺点：充气工艺复杂杂，修理困难难，由于是单单筒的，缸筒筒变形后，减减振器不能工工作。阻力可调式减减振器特点：阻尼特性可以以根据行驶工工况和悬架参参数的变化，，进行调解，，使车辆性能能更好工作原理：根据汽车载荷荷的变化，调调整减振器的的节流孔的流流通面积，进进而调整阻尼尼。当载荷增加时时，节流孔流流通面积减小小，阻尼力增增大。载荷减减小时的情况况相反。第四节非非独立悬架架特点：结构简单，工工作可靠；采用钢板弹簧簧非独立悬架架时，省去导导向结构，方方便布置。广泛引用于货货车前、后悬悬架和轿车后后悬架分类：钢板弹簧非独独立悬架；螺旋弹簧非独独立悬架；空气弹簧非独独立悬架油气弹簧非独独立悬架第四节非独独立悬架纵置板簧式非非独立悬架主主要由钢板弹弹簧和减振器器组成。纵置板簧式非非独立悬架纵置板簧式非非独立悬架采用主副簧结结构的钢板弹弹簧悬架目的：通过主副簧先先后起作用，，得到变刚度度特性提高汽汽车平顺性。。副簧在上：刚度突变，不不利于汽车平平顺性。副簧在下：副簧逐渐起作作用，具有刚刚度渐变的特特点，有利于于汽车平顺性性。二、螺旋弹簧簧非独立悬架架螺旋弹簧非独独立悬架由螺螺旋弹簧、减减振器、纵向向推力杆和横横向推力杆组组成。常用于轿车的的后悬架。三、空气弹簧簧非独立悬架架空气弹簧非独独立悬架主要要由囊式空气气弹簧、压气气机、车身高高度调节控制制阀、控制杆杆等组成。采用空气弹簧簧悬架容易实实现车身高度度的自动调节节。四、油气弹簧簧非独立悬架架油气弹簧非独独立悬架主要要由油气弹簧簧（兼起减振振器作用）、、横向推力杆杆、纵向推力力杆等组成推力杆起导向和传力的作用。第五节独独立悬架结构特点：两侧车轮独立立的与车架或或车身弹性连连接优点两侧车轮运动动互不影响，，减少振动，，消除车轮偏偏摆减小非簧载质质量，悬架受受到的冲击载载荷小，利于于平顺性；可以采用断开开式车桥，降降低整车重心心；可降低悬悬架刚度，改改善平顺性缺点结构复杂、制制造成本高，，维护不便车轮引起轮矩矩变化，加剧剧轮胎磨损独立悬架的类类型独立悬架的类类型单横臂式独立立悬架其特点是当悬悬架变形时，，车轮平面将将产生倾斜而而改变两侧车车轮与路面接接触点间的距距离——轮距距，致使轮胎胎相对于地面面侧向滑移，，破坏轮胎和和地面的附着着。这种悬架用于于转向轮时，，会使主销内内倾角和车轮轮外倾角发生生较大的变化化，对于转向向操纵有一定定影响，故目目前在前悬架架中很少采用用。双横臂式独立立悬架两摆臂不等长长的悬架两摆臂不等长长的悬架单纵臂式独立立悬架如果转向轮采采用单纵臂式式独立悬架，，车轮上下跳跳动将使主销销后倾角产生生很大变化。。因此，单纵纵臂式独立悬悬架一般多用用于不转向的的后轮。桑塔纳和捷达达轿车的后悬悬架结构相同同，也属于单单纵臂式独立立悬架。双纵臂式独立立悬架双纵臂式独立立悬架的两个个纵臂长度一一般做成相等等，形成平行行四连杆机构构。车轮上下下跳动时，主主销的后倾角角保持不变，，这种形式的的悬架适用于于转向轮。螺旋弹簧单纵纵臂式独立悬悬架单纵臂式独立立悬架三、车轮沿主主销移动的悬悬架烛式悬架其优优点是当悬架架变形时，主主销的定位角角不会发生变变化，仅轮距距、轴距稍有有改变；有利利于汽车的转转向操纵性和和行驶稳定性性。缺点是侧向力力全部由套筒筒和主销承受受，二者间的的摩擦阻力大大，磨损严重重。因此，这这种结构形式式目前很少采采用。2．麦弗逊式式（车轮沿主主销移动）2．麦弗逊独立悬悬架也称滑柱连杆杆式悬架烛式悬架的改改进，用下摆摆臂克服了滑滑动立柱受力力状况。侧向向力大部分由由下摆臂承受受。属于无主销悬悬架：滑动立柱上支支点和下摆臂臂外端的球铰铰中心构成主主销轴线。优点：前轮内侧布置置空间较大，，方便前置前前驱动布置。。2．麦弗逊式式悬架弗逊式悬架是是目前前置前前驱动轿车和和某些轻型客客车应用比较较普遍的悬架架结构形式。。筒式减振器为为滑动立柱，，横摆臂的内内端通过铰链链与车身相连连，外端通过过球铰链与转转向节相连。。减振器的上端端与车身相连连，减振器的的下端与转向向节相连，车车轮所受的侧侧向力大部分分由横摆臂承承受，其余部部分由减振器器活塞和活塞塞杆承受。筒式减振器上上铰链的中心心与横摆臂外外端球铰链中中心的连线为为主销轴线，，此结构也为为无主销结构。四、单斜臂式式独立悬架单斜臂式独立立悬架的结构构介于单横臂臂和单纵臂之之间多用于后轮驱驱动汽车的后后悬架上。四、单斜臂式式独立悬架五、横向稳定定器原因：轿车的独立悬悬架较软。高高速转向时，，车身倾斜。。作用：在汽车高速行行驶中转向时时，通过横向向稳定杆增强强悬架系统的的刚度，减小小车身的横向向倾斜和横向向角振动。第六节多轴轴汽车的平衡衡悬架1．等臂式平平衡悬架等臂式平衡悬悬架是三轴和和四轴越野汽汽车上普遍采采用的一种平平衡悬架结构构形式。钢板板弹簧的两端端自由地支承承在中、后桥桥半轴套管上上的滑板式支支架内。2．摆摆臂