汽车悬架及其液压液力系统

《汽车液压与液力传动》VehiclehydraulicdriveTechnology教师：陈泽宇chenzy@—Partnine

—汽车悬架及其液压液力系统Automobilesuspensionanditshydraulicsystem

1主动悬架的组成与工作原理2油气弹簧与液力减振器3344—Contents—汽车悬架系统概述主动悬架控制系统第9章汽车悬架及其液压液力系统9.1悬架系统概述汽车悬架的发展1933年美国费尔斯通公司研制成了空气弹簧悬架。

1580年载客四轮马车已经使用可以减震的弹簧悬架。

1900年第一个汽车减振器出现在奥兹莫比尔轿车上。1921年英国利兰汽车公司生产第1个使用扭杆弹簧悬架的汽车。同年门罗公司研制了双向筒液压减振器。9.1悬架系统概述汽车悬架的发展1934年通用汽车公司采用了前螺旋弹簧独立悬架。1938年通用在别克汽车上第一次将螺旋弹簧应用在后悬架。大卫.别克(DavidBuick)威廉.杜兰特(WilliamDurant)1950年福特汽车公司的麦弗逊制成了麦弗逊式独立悬架。第9章汽车悬架及其液压液力系统9.1悬架系统概述汽车悬架的发展

1984年林肯大陆轿车开始采用空气悬挂系统。1956年英国利兰、法国雪铁龙使用液压悬挂。1987年日本田公司推出采用空气弹簧的主动悬架第9章汽车悬架及其液压液力系统9.1悬架系统概述汽车悬架的作用汽车悬架是车架或车身与车轿之间的传力连接装置缓和车辆受到来自路面的冲击力；衰减由于弹性系统引起的振动；将轮胎所受侧向力、纵向力传递至车身；使车轮和车身保持几何关系。第9章汽车悬架及其液压液力系统9.1悬架系统概述汽车悬架的基本结构悬架一般由弹性元件、导向装置、减振器和横向稳定杆等组成。弹性元件——缓和冲击减振器——衰减振动横向稳定杆——防止车身过度横向倾斜导向装置——车轮与车身正确的相对位置各部分功能第9章汽车悬架及其液压液力系统——传递侧向与纵向力图9-1悬架系统基本结构9.1悬架系统概述汽车悬架的分类非独立悬架按汽车导向装置分类独立悬架车桥做成断开的，每侧车轮可以单独的通过弹性元件与车架或车身连接。第9章汽车悬架及其液压液力系统9.1悬架系统概述汽车悬架的分类按控制能力分类被动悬架/从动悬架传统悬架系统使用定刚度弹簧和定阻尼系数减震器，一旦参数选定，在行驶过程中不能进行调节。半从动悬架通过操纵减振器节流口开闭来手动改变阻尼半主动悬架由ECU代替手动来改变悬架阻尼由ECU动态地调整弹簧刚度和减震器的阻尼。电控空气悬架电控油气悬架电控液压悬架主动悬架电控悬架第9章汽车悬架及其液压液力系统9.1悬架系统概述主动悬架的功能负载在规定的范围内如何变化，汽车高度均保持一定提高车辆的操纵稳定性，控制车身姿态车高调节功能高速行驶时车身高度降低不平路面行驶时车身高度升高减震器阻尼力与弹簧刚度控制功能提高舒适性第9章汽车悬架及其液压液力系统除了具备被动悬架的所有功能之外，主动悬架还额外地具备以下功能：9.2主动悬架的组成与工作原理主动悬架的组成第9章汽车悬架及其液压液力系统主动悬架除了具有普通悬架的基本组成部分之外，还包括传感器、悬架控制系统ECU和执行机构。传感器车高传感器、车速传感器、加速度传感器、转向盘转角传感器、节气门位置传感器等执行机构ECU可调阻尼力减震器、可调节弹簧高度和弹性大小的弹性元件图9-2电控空气悬架控制系统结构9.2主动悬架的组成与工作原理基本工作原理利用传感器检测路面和车身状态，通过电控ECU来控制悬架系统的执行机构，调整刚度、减振器的阻尼及车身高度等参数，从而使汽车具有良好的舒适性和操纵稳定性。第9章汽车悬架及其液压液力系统车身高度控制车身姿态控制路面感应控制9.2主动悬架的组成与工作原理基本工作原理第9章汽车悬架及其液压液力系统车身高度控制悬架ECU根据传感器信息，利用空气压缩机形成压缩空气，并将压缩空气送到空气悬架。图9-3空气悬架车高控制系统油路图（空气式）9.2主动悬架的组成与工作原理基本工作原理第9章汽车悬架及其液压液力系统车身高度控制悬架ECU根据传感器信息，利用空气压缩机形成压缩空气，并将压缩空气送到空气悬架。图9-3空气悬架车高控制系统油路图（空气式）9.2主动悬架的组成与工作原理基本工作原理第9章汽车悬架及其液压液力系统车身高度控制悬架ECU根据传感器信息，通过电机控制液压泵，切换油路实现各轮举升油缸的升降。图9-4液压式车高控制系统油路图（液压式）车高上升9.2主动悬架的组成与工作原理基本工作原理第9章汽车悬架及其液压液力系统车身高度控制悬架ECU根据传感器信息，通过电机控制液压泵，切换油路实现各轮举升油缸的升降。图9-4液压式车高控制系统油路图（液压式）车高下降反转9.2主动悬架的组成与工作原理基本工作原理第9章汽车悬架及其液压液力系统车身高度控制无论是液压式还是空气式悬架，ECU通常是根速度传感器、高度传感器和点火开关信号来判断并控制车高变化。图9-5液压式车高控制系统流程图（液压式）9.2主动悬架的组成与工作原理基本工作原理第9章汽车悬架及其液压液力系统车身高度控制通常车身高度控制所实现的功能具体包括以下4部分：高速时为减小风阻降低车高车身高度大幅变化时提高车身切断点火开关后降低车高控制车身的高度不受乘员和装载质量变化的影响9.2主动悬架的组成与工作原理基本工作原理第9章汽车悬架及其液压液力系统根据方向盘转角传感器和车速传感器信号，ECU把外侧悬架阻尼和刚度调节到高层次。车身姿态控制转向车身侧倾控制图9-6车身姿态控制原理图9.2主动悬架的组成与工作原理基本工作原理第9章汽车悬架及其液压液力系统根据制动灯开关与车速传感器信号，ECU将前悬架阻尼和刚度调节至最高层次。车身姿态控制制动点头控制图9-6车身姿态控制原理图9.2主动悬架的组成与工作原理基本工作原理第9章汽车悬架及其液压液力系统车身姿态控制根据车速传感器和节气门开度传感器信号，ECU将后悬架阻尼和刚度调节到最高层次。起步车身后仰控制图9-6车身姿态控制原理图9.2主动悬架的组成与工作原理基本工作原理第9章汽车悬架及其液压液力系统车身路面感应控制当车身高度在短时间剧烈变化时，ECU将悬架阻尼和刚度调节到中层次。坏路响应控制图9-7路面感应控制原理图控制方式功能特点工况悬架的刚度和阻尼普通模式运动模式低中高中高车速路面感应控制高速感应车速大于110km／h

→

→前后车轮关联感应车速在30-80km／h之间，且车高在0.03s内突然变化←坏路感应车速在40-100km／h之间，且车高在0.5s内大幅变化

车速大于100km／h，且车高在0．5s内多次大幅变化→→9.2主动悬架的组成与工作原理综合控制策略第9章汽车悬架及其液压液力系统表9-1主动悬架综合控制策略表19.2主动悬架的组成与工作原理综合控制策略第9章汽车悬架及其液压液力系统控制方式功能特点工况悬架的刚度和阻尼/车身高度普通模式运动模式低中高中高室身姿态控制侧倾抑制急转向→→点头抑制车速大于60km／h的制动→→后座抑制车速小于20km／h的急加速→→车身高度控制高速感应车速大于90km／hL

←HL

←M连续坏路行驶车速在40-90km／h之间，且车高持续0.5s以上大幅变化L→HL→M车速大于90km／h，且车高持续0.5s以上大幅变化M/HL←M表9-2主动悬架综合控制策略表29.3油气弹簧与液力减震器油气弹簧第9章汽车悬架及其液压液力系统在汽车满载和空载的情况下都具有良好的行驶平顺性，且体积小、质量轻。但对气体和油液的密封要求高，维护麻烦。图9-8油气弹簧油气弹簧具有变刚度的特性刚度增大刚度降低工作特性：油压升高使气室容积减少，氮气压力升高：油液经阻尼阀流回工作缸，氮气压力下降油气弹簧还起减振器的作用当油液流经阻尼阀时，产生阻尼力9.3油气弹簧与液力减震器液力减震器第9章汽车悬架及其液压液力系统液力减振器的基本工作原理是利用油液流动产生的阻力来消耗冲击振动的能量。

阻尼力来源孔隙与油液间的摩擦油液分子间的内摩擦压缩伸张压缩行程减振器阻尼力应较小伸张行程减振器阻尼力应较大图9-9液力减振器工作原理9.3油气弹簧与液力减震器双作用筒式减震器第9章汽车悬架及其液压液力系统图9-10双作用筒式减震器结构图双向作用筒式减振器有三个同心钢筒:防尘罩、储油缸筒和工作缸筒。液压控制阀流通阀补偿阀压缩阀伸张阀为普通单向阀，其弹簧很弱属于卸载阀，其弹簧预紧力较大9.3油气弹簧与液力减震器双作用筒式减震器第9章汽车悬架及其液压液力系统图9-10双作用筒式减震器结构图双向作用筒式减振器有三个同心钢筒:防尘罩、储油缸筒和工作缸筒。液压控制阀流通阀补偿阀压缩阀伸张阀为普通单向阀，其弹簧很弱属于卸载阀，其弹簧预紧力较大9.3油气弹簧与液力减震器双作用筒式减震器第9章汽车悬架及其液压液力系统拉伸行程图9-10双作用筒式减震器结构图压缩行程9.3油气弹簧与液力减震器双作用筒式减震器第9章汽车悬架及其液压液力系统压缩行程图9-11双作用筒式减震器压缩行程流通阀打开压缩阀打开大部分液压油沿流通阀进入有杆腔少部分液压油顶开压缩阀进入储油缸筒9.3油气弹簧与液力减震器双作用筒式减震器第9章汽车悬架及其液压液力系统伸张行程图9-11双作用筒式减震器伸张行程压缩行程补偿阀打开伸张阀打开有杆腔中的液压油沿伸张阀进入无杆腔储油缸筒中的液压油顶开补偿阀被吸入无杆腔伸张阀弹簧的刚度和预紧力比压缩阀的大使伸张行程阻尼大于压缩行程阻尼流通阀打开压缩阀打开9.3油气弹簧与液力减震器执行机构第9章汽车悬架及其液压液力系统通过电动机作为控制机构来操纵旋转阀，实现阻尼孔的开闭，从而控制减振器的阻尼变化。图9-12减振器执行机构变阻尼控制9.3油气弹簧与液力减震器执行机构第9章汽车悬架及其液压液力系统通过电动机作为控制机构来操纵旋转阀，实现阻尼孔的开闭，从而控制减振器的阻尼变化。图9-12减振器执行机构软阻尼——A,C油孔开通中等阻尼——B油孔开通硬阻尼——A,B,C油孔均关闭变阻尼控制Vedio9.4主动悬架控制系统主动悬架系统主动式悬架系统主要有3种类型：一种是由电动机与电磁阀来驱动的空气悬架；一种是有电磁阀驱动的油气弹簧悬架；另一种是由电液比例阀驱动的液压悬架。第9章汽车悬架及其液压液力系统表9-3部分配备主动悬架的车型9.4主动悬架控制系统第9章汽车悬架及其液压液力系统图9-13主动式空气悬架控制系统空气弹簧式主动悬架系统利用空气压缩机形成压缩空气，并将压缩空气送到空气弹簧，利用气体的压缩与碰撞来实现弹簧作用。9.4主动悬架控制系统油气弹簧式主动悬架系统1-油气弹簧2-中间气体弹簧3-悬架刚度调节器4-电磁阀第9章汽车悬架及其液压液力系统图9-14雪铁龙XM轿车油气悬架系统系统以油为介质压缩气室中的氮气，实现弹簧特性；以油气弹簧中的阻尼孔以及管路中的小孔节流形成阻尼特性。弹簧刚度调节油气弹簧式主动悬架系统第9章汽车悬架及其液压液力系统图9-15油气悬架刚度调节原理系统以油为介质压缩气室中的氮气，实现弹簧特性；以油气弹簧中的阻尼孔以及管路中的小孔节流形成阻尼特性。ECU将中间气体弹簧接入液压回路可压缩气体的容积增加50%弹簧刚度降低9.4主动悬架控制系统弹簧刚度调节控制原理油气弹簧式主动悬架系统第9章汽车悬架及其液压液力系统图9-15油气悬架刚度调节原理系统以油为介质压缩气室中的氮气，实现弹簧特性；以油气弹簧中的阻尼孔以及管路中的小孔节流形成阻尼特性。9.4主动悬架控制系统弹簧刚度调节控制原理阻尼调节电磁阀还打开了一个节流孔，使油液在各轴上所有三个氮气弹簧之间流动，降低了悬架阻尼。油气弹簧式主动悬架系统第9章汽车悬架及其液压液力系统图9-15油气悬架刚度调节原理系统以油为介质压缩气室中的氮气，实现弹簧特性；以油气弹簧中的阻尼孔以及管路中的小孔节流形成阻尼特性。9.4主动悬架控制系统弹簧刚度调节控制原理阻尼调节ECU关闭电磁阀使中间气体弹簧与系统隔绝悬架刚度和阻尼均得以增加液压式主动悬架系统第9章汽车悬架及其液压液力系统9.4主动悬架控制系统图9-16英菲尼迪Q45轿车液压式主动悬架系统液压式主动悬架主要由以下部分组成液压源（油泵总成）多阀模块（组合阀）压力控制阀执行器控制单元ECU蓄能器液压式主动悬架系统第9章汽车悬架及其液压液力系统9.4主动悬架控制系统图9-16英菲尼迪Q45轿车液压式主动悬架系统液压源（油泵总成）前端为柱塞泵油泵总成为两个油泵串联而成，由一根轴共同驱动。后端为叶片式油泵供悬架系统用供动力转向系统用液压式主动悬架系统第9章汽车悬架及其液压液力系统9.4主动悬架控制系统图9-16英菲尼迪Q45轿车液压式主动悬架系统液压源（油泵总成）多阀模块主溢流阀单向阀流量控制阀故障安全阀调定系统最高油压控制车身高度电控系统发生异常时切换油路，防止车身高度突变高压油经多阀模块送至压力控制阀液压式主动悬架系统第9章汽车悬架及其液压液力系统9.4主动悬架控制系统图9-16英菲尼迪Q45轿车液压式主动悬架系统液压源（油泵总成）多阀模块主单向阀液控单向阀在发动机熄火时保持系统油压高压油经多阀模块送至压力控制阀主溢流阀单向阀流量控制阀故障安全阀液压式主动悬架系统第9章汽车悬架及其液压液力系统9.4主动悬架控制系统图9-16英菲尼迪Q45轿车液压式主动悬架系统液压源（油泵总成）多阀模块高压油经多阀模块送至压力控制阀压力调节阀根据ECU的控制来调节输出到执行器的油压。电控单元ECU液压式主动悬架系统第9章汽车悬架及其液压液力系统9.4主动悬架控制系统图9-16英菲尼迪Q45轿车液压式主动悬架系统压力控制阀电液比例压力阀压力控制阀其实就是一个先导式的电磁比例压力阀，ECU控制电磁铁电流来控制溢流阀调定压力，从而控制执行器油压。液压式主动悬架系统第9章汽车悬架及其液压液力系统9.4主动悬架控制系统压力控制阀电液比例压力阀压力控制阀其实就是一个先导式的电磁比例压力阀，ECU控制电磁铁电流来控制溢流阀调定压力，从而控制执行器的油压。用比例电磁铁取代先导阀的调定手轮随电信号强弱的变化，可改变溢流阀的调定压力液压式主动悬架系统第9章汽车悬架及其液压液力系统9.4主动悬架控制系统执行机构执行机构由液压缸、蓄压器和阻尼阀组成，通常还配备辅助螺旋弹簧，降低所需的系统油压。图9-17液压式主动悬架执行机构经压力控制阀所调定压力后的液压油，送至执行机构。Over总结（1）汽车悬架的发展历程（2）汽车悬架的作用与分类（3）主动悬架的组成（4）主动悬架的基本工作原理（5）油气弹簧（a）车身高度控制（a）结构与工作原理（b）执行机构（b）车身姿态控制（c）路面感应控制（6）液力减振器（7）油气悬架式主动悬架系统——阻尼调节原理——空气弹簧式与液压式（8）液压式主动悬架系统—theEnd

—第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩