第二十二章 悬架

第二十二章悬架

是车架与车桥之间的一切传力连接装置的总称。

一.功用及组成1.功用：把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些力造成的力矩都要传递到车架上，以保证汽车的正常行驶。

§22.1概述

2．组成：如图22—1弹性元件——缓和地面的冲击。减振器——使振动衰减。导向机构——使车轮按一定轨迹相对于车架和车身跳动的任务，并传力。横向稳定器——防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜。在多数的轿车和客车上采用。缓冲块注意：悬架只要具备上述三个功能，并非一定要设置上面三个单独装置。3．影响悬架平顺性的因素

——悬架系统的固有频率

n=1/2π·√C/M=1/2π√g/f，C=Mg/ff为悬架垂直变形，M为悬架簧载质量步行时的振荡频率n=1~1.6HZ，车身的振动频率要接近它。1）当M一定，则C越小，n越低，但f变形大，即车轮上下跳动所需要的空间越大，如轿车的C小。2）当C一定，M越大，f越大，n越低，空车时n就比重载的n高。3）C为可变，n一定。M越大，C越大；M越小，C越小。M4．悬架类型根据两侧车轮垂直运动是否关联分如图2２—2

非独立悬架独立悬架§21.2弹性元件

一．钢板弹簧主要用于非独立悬架如图2２—９1．组成：由若干片等宽但不等长的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁。2．典型结构图２２－１０特点：变截面弹簧（悬架的振动频率在空车和满载时都一样），重量轻，节约合金弹簧钢材（可减少质量40~60%）。应用日渐广泛。如EQ1141G。二．螺旋弹簧材料：弹簧钢棒料卷制而成。优点：无需润滑，不忌污泥，纵向空间小，本身质量小。广泛用于独立悬架，特别是前轮独立悬架中。缺点：只承受垂直载荷，另加减振器和导向机构。三．扭杆弹簧如图2２-1１

结构：断面为圆形或矩形，由铬钒合金弹簧制成。制造时，预先施加一定的扭转力矩，方向与装在车上所承受的载荷方向一致。左右扭杆不可互换。特点：单位质量的储能量是钢板弹簧的3倍，比螺旋弹簧也高；重量较轻，结构比较简单；不需润滑；易实现车身高度的自动调节，在汽车上布置较方便；悬架刚度是可变的。四．气体弹簧1.空气弹簧如图22-12（压缩空气）特点：变刚度弹簧，可调节车身高度，质量小，寿命长，但尺寸大，易漏气。用于轿车。空气弹簧只承受轴向载荷，必须有纵向和横向推力杆等导向机构，还必须装有减振器。2.油气弹簧(惰性气体N)1)单气室如图22-132)双气室如图22-16主活塞浮动活塞主气室反压气室单气室和双气室刚度变化较小,因此悬架的振动频率随载荷变化较大。3)两极压力式如图22-18A压力小于B压力刚度变化较大,因此悬架的振动频率随载荷变化较小。油气弹簧特点：体积比钢板弹簧小，但对密封要求高，维护麻烦。属于变刚度弹簧，用于重型汽车。油气弹簧只承受轴向载荷，必须有纵向和横向推力杆等导向机构。五．橡胶弹簧特点：可承受压缩载荷与扭转载荷；单位质量的储能量较金属弹簧多，隔声性能好，工作无噪声，不需要润滑油；由于橡胶弹簧的内磨擦较大，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。§22.3减振器一．液力减振器的基本工作原理和类型

1．基本原理：

图２２－３

减振器壳体内的油从一侧内腔经小孔流入另一侧内腔，此时孔壁与油液间的磨擦以及油液分子的内摩擦便形成对振动的阻尼力，使汽车振动的能量转化为油液的热能，被减振器壳体吸收后散发到大气中。2．类型双作用——在压缩和伸张行程都起作用。用的比较广泛。如一汽红旗CA7220、奥迪100、捷达和桑塔纳轿车采用。单作用——在伸张行程起作用。3．对减振器的要求1）在悬架压缩行程中，减振器的阻尼力减小，弹性元件起主要作用。2）在悬架伸张行程中，减振器阻尼力应大于前一行程的2~5倍，减振器起主要作用。3）当车桥和车架之间相对速度过大时，减振器能自动加大液流通道面积，使阻尼力保持在一定的限度内。二．双向作用式减振器

的基本构造和工作原理如图2２-41．基本构造：压缩阀、伸张阀、流通阀、补偿阀。压缩阀、伸张阀---卸载阀流通阀、补偿阀----两个单向阀压缩阀补偿阀伸张阀流通阀活塞杆2．工作原理（1）压缩行程：压缩阀和流通阀起作用。（2）伸张行程：补偿阀先打开，随着活塞上移的速度增加，压力增加，伸张阀打开。压缩阀的节流阻尼和伸张阀的节流阻尼应随活塞运动速度而变化。减振器在伸张行程内产生的阻尼力比压缩行程内产生的阻尼大的多。实际结构三.新型减振器（了解）1.充气式（N)图２２－７特点：单筒，不需贮液缸，有浮动活塞的移动来补偿;减少冲击时产生的高频振动.缺点:密封要求高,充气复杂,不能修理.

2.阻力可调式图２２－８特点：使用了刚度可变的空气弹簧，阻力特性随着道路条件及载荷的变化而变化。有推广使用的价值。柱塞节流小孔活塞§21.4非独立悬架非独立悬架因其结构简单，工作可靠，被广泛用于货车的前后悬架，在少数轿车中，非独立悬架仅用作后悬架。一.纵置板簧式非独立悬架

（一）前悬1．CA1091前悬架

如图22—21（1）前钢板弹簧用两个U行螺栓固定在前轴的工字梁上，前端固定铰链连接，后端连在吊耳9上可以摆动（2）润滑（3）减振器的连接（4）限位块2．橡胶块支承的前悬架结构如图22—23

弹簧变形时两端的相对移动靠橡胶变形来保证，纵向力、侧向力直接由橡胶支承垫传至车架。

特点：主片不易损坏，无须润滑，有良好的消除噪声的能力，但弹簧的纵向移动量受到限制，常用在比较长且刚度比大的钢板弹簧上。如一汽2.5T越野车、一拖5T越野车上。3．变刚度钢板弹簧前悬架

CA1040采用变截面钢板弹簧如图22—24特点：弹簧销的衬套采用了橡胶衬套，工作无磨损，不需润滑，简化了保养工作，无噪声。（二）后悬架1.EQ1090E型汽车后悬架如图22—25优点：主簧和副簧并联，弹簧刚度可变，使车身振动频率不因载荷变大而变化过大缺点：刚度增加很突然，对汽车行驶平顺性不利。2.依维柯货车后悬架

如图22—27

特点：渐变刚度弹簧，为主簧刚和副簧接触时，弹簧特性为非线性，当全部接触为线性。副簧逐渐起作用，因此悬架刚度变化比较平稳，从而改善了汽车行驶平顺性。缺点：主簧和副簧之间易存积垢。二.螺旋弹簧非独立悬架图22-28一般用做轿车的后悬。如桑他纳、奥迪100和红旗CA7220。三、空气弹簧非独立悬架图22-29四、油气弹簧非独立悬架图2-31§21.5独立悬架

一.特点及类型

如图21-21.特点

优点：（1）在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。（2）减少了汽车的非簧载质量。（3）采用断开式车桥，发动机的位置可以降低和前移；同时给予车轮较大的上下运动空间，可将悬架刚度设计得较小。对于有特殊要求的越野汽车全部车轮采用独立悬架比较合理。缺点：结构复杂，成本高，保养维修不便，在一般情况下，车轮跳动时，外倾角与轮距变化较大，轮胎磨损较严重。3.类型图22-321）车轮在汽车横向平面内摆动的悬架—横臂式2）车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架—纵臂式3)车轮沿主销移动的悬架—烛式和麦弗逊式4)车轮在汽车的斜向平面内摆动的悬架—单斜臂式二、横臂式独立悬架

1、单横臂式当悬架变形时，车轮平面将产生倾斜，改变轮距，使轮胎相对地面侧向滑移，用的少。图22-33戴姆勒-奔驰轿车采用.2、双横臂式

--用的多。如图22-34.

1）摆臂长度相等，如图22—34（a）。车轮平面没有倾斜，但轮距却发生了较大的变化，增加了侧向滑移的可能。2）双横臂长度不相等。选择合适的话，可使车轮和主销的角度以及轮距的变化都不太大，不大的轮距变化可由轮胎变形来适应。因此在轿车前轮上用的很广泛。图22-35组成：上横臂、下横臂、螺旋弹簧、减振器。主销后倾角的调整：通过上摆臂轴15。车轮外倾角的调整：通过垫片12垂直力的传递：纵向力、侧向力的传递：上、下摆臂都做成叉形的刚性架。依维柯前悬架图22-36,37

特点：可调节车身高度三.车轮沿主销移动的悬架1.烛式图22-43特点:主销定位角不变,轮距、轴距稍有改变；但磨损严重，因此已很少采用。

2.麦弗逊式

如图22-44

特点：侧向力大部分由下摆臂承受，其余部分由减振器承受;和烛式悬架相比在一定程度上减少了滑动摩擦;突出的优点是增大了两前轮内侧的空间，便于发动机和其他部件的布置。多用在前置、前驱动的轿车和微型汽车上。§21.6主动悬架和半主动悬架