汽车悬架系统

课程名称：《汽车底盘构造与拆装》任务2.1汽车悬架系统项目二：汽车行驶系统构造与检修目录新课引入新知学习技能练习点评巩固案例分析悬架系统的组成悬架系统的工作原理悬架系统拆检点评反思知识巩固请在这里输入页面标题任务2.1汽车悬架系统知识目标能力目标思政目标•掌握掌握悬架系统的基本构成及工作原理。•能正确进行悬架系统拆检。•培养学生精益求精的工匠精神；•建立敬畏生命，安全第一的意识。•树立学生的安全意识。请在这里输入页面标题新知学习点评巩固技能练习新课引入！任务2.1汽车悬架系统思政：遵守安全操作规范的职业意识，养成良好职业素养。汽车悬架一般由弹性元件、减变器和导向机构（横向稳定杆、摆臂、纵向推力杆等）三部分组成。请在这里输入页面标题新知学习点评巩固技能练习新课引入一、悬架概述任务2.1汽车悬架系统汽车车架或车身如果直接安装在车桥上，它们之间就是刚性连接，汽车则会由于道路不平而上下颠簸振动，从而使车上的乘客感到不舒服或者使货物损坏。因此，车上必须安装具有缓冲、减振和导向作用的悬架装置。汽车悬架是车架（或车身）与车桥之间各种传力连接装置的总称。功用：连接车桥和车架；传递二者之间的各种作用力和力矩；抑制并减小由于路面不平而引起的振动，保持车身和车轮之间正确的运动关系，保证汽车的行驶平顺性和操纵稳定性（缓冲、减振、导向及稳定）。1.悬架的功用请在这里输入页面标题新知学习点评巩固技能练习新课引入任务2.1汽车悬架系统一、悬架概述2.悬架组成悬架一般由弹性元件、导向装置和减震器等组成。（１）弹性元件的作用是承受和传递垂直载荷，缓冲并抑制不平路面所引起的冲击。（２）减震器用以加快振动的衰减，使车身和车轮的振动得以控制。（３）导向装置是用来传递纵向力、侧向力及其力矩，并保证车轮有正确的运动关系。（４）横向稳定器是一种辅助弹性元件，以防止车身在不平路面上行驶或转向时发生过大的横向倾斜。请在这里输入页面标题新知学习点评巩固技能练习新课引入任务2.1汽车悬架系统一、悬架概述3.悬架的类型独立悬架非独立悬架悬架按导向装置的型式（汽车两侧车轮运动的相互关系）可分为两大类：非独立悬架和独立悬架。１）非独立悬架非独立悬架是车轮安装在一根整体式车桥两端，车桥通过弹性元件与车架相连。当一侧车轮跳动时，要影响另一侧车轮，也叫相关悬架。非独立悬架的特点：结构简单，成本低，车轮上下跳动时定位参数变化小，在货车和一些大客车上普遍采用，部分轿车后悬架也有采用。２）独立悬架独立悬架是每一侧车轮单独通过悬架与车桥相连，每个车轮都能独立上下运动而无相互影响；车桥是断开式；独立悬架车轮接地性好，行驶平顺性和操纵稳定性都优于非独立悬架，前轮定位角可以调节，在轿车上得到广泛应用请在这里输入页面标题新知学习点评巩固技能练习新课引入任务2.1汽车悬架系统二、弹性元件1.钢板弹簧汽车悬架所用的弹性元件可分为钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧和橡胶弹簧等；一般载货汽车的非独立悬架广泛采用钢板弹簧；大多数轿车的独立悬架应用螺旋弹簧和扭杆弹簧；而在重型载货汽车上气体弹簧得到了广泛的应用；橡胶弹簧多用在悬架的副簧和缓冲块中。钢板弹簧广泛应用于汽车的非独立悬架中。钢板弹簧由若干片长度不等的合金弹簧片叠加而成，构成一根近似等强度的弹性梁。最长的一片称为主片，其两端卷成卷耳，内装衬套，以便用弹簧销与固定在车架上的支架或者吊耳作铰链连接。中心螺栓用来连接各弹簧片，并保证各片转配时的相对位置。中心螺栓距两端卷耳中心的距离可以是相等的，称为对称式钢板弹簧；也可以是不等的，称为非对称式钢板弹簧请在这里输入页面标题新知学习点评巩固技能练习新课引入任务2.1汽车悬架系统二、弹性元件2.螺旋弹簧和钢板弹簧比较，螺旋弹簧具有以下优点：无须润滑，不忌污泥；安置它所需的纵向空间不大；弹簧本身质量小。但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。另外，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变器。螺旋弹簧如左图所示。请在这里输入页面标题新知学习点评巩固技能练习新课引入任务2.1汽车悬架系统二、弹性元件3.扭杆弹簧扭杆弹簧本身是一根由弹簧钢制成的杆，如下图所示。扭杆断面通常为圆形，少数为矩形或管形。其两端形状可以做成花键、方形、六角形或带平面的圆柱形等，以便一端固定在车架上，另一端固定在悬架的摆臂上。摆臂则与车轮相连。当车轮跳动时，摆臂便绕着扭杆轴线而摆动，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。有的扭杆由一些矩形断面的薄条（扭片）组合而成，这样，弹簧更为柔软。请在这里输入页面标题新知学习点评巩固技能练习新课引入任务2.1汽车悬架系统二、弹性元件4.油气弹簧油气弹簧以高压惰性气体（一般为氮气）作为弹性介质，以油液作为传力介质的气体弹簧，利用气体的可压缩性来执行弹簧缓冲的作用，如左图所示。特点：由于氮气储存在密闭的球形气室内，其压力随外载荷的大小而变化，故油气弹簧具有变刚度的特性，同时又起液力减震器的作用。类型：根据结构的不同，油气弹簧分为单气室、双气室以及两级压力式。单气室油气弹簧又分为油气分隔式和油气不分隔式两种。请在这里输入页面标题新知学习点评巩固技能练习新课引入任务2.1汽车悬架系统二、弹性元件5.空气弹簧空气弹簧一般用于电子悬架系统中，以压缩空气为弹性介质，利用气体的可压缩性实现弹簧的作用。空气弹簧又有囊式和膜式两种，如左图所示。（1）囊式空气弹簧是由夹有帘线的橡胶气囊和密闭在其中压缩空气所组成的。气囊内层用气密性良好的橡胶制成，而外层则用耐油橡胶制成。气囊一般做成两节，节与节之间围有钢质的腰环，使中间部分不致有径向扩张，并防止两节之间相互摩擦。气囊的上下盖板将气囊密封。（2）膜式空气弹簧的密闭气囊由橡胶膜片和金属压制件组成。请在这里输入页面标题新知学习点评巩固技能练习新课引入任务2.1汽车悬架系统三、减震器1.减震器的功用减震器的作用是：弹性系统受到冲击会产生振动，持续的振动容易使乘员感到不舒适或疲劳，为了尽快使弹性系统的振动迅速衰减，改善汽车行驶平顺性，悬架中安装有减震器，使振动迅速衰减。汽车减震器有液力式、充气式和阻力可调式几种。目前汽车广泛采用筒式液力式减震器，其在压缩和伸张两个行程内均起减振作用，故又称为双向作用式减震器。请在这里输入页面标题新知学习点评巩固技能练习新课引入任务2.1汽车悬架系统三、减震器2.双向作用式减振器的工作原理双向作用筒式减震器一般具有四个阀，即压缩阀、伸张阀、流通阀和补偿阀。（1）流通阀和补偿阀是一般的单向阀，其弹簧很弱，当阀上的油压作用力与弹簧力同向时，阀处于关闭状态，完全不通液流；而当油压作用力与弹簧力反向时，只要有很小的油压，阀便能开启。（２）压缩阀和伸张阀是卸载阀，其弹簧较强，预紧力较大，只有当油压增高到一定程度时，阀才能开启；而当油压减低到一定程度时，阀即自行关闭。请在这里输入页面标题新知学习点评巩固技能练习新课引入任务2.1汽车悬架系统三、减震器2.双向作用式减振器的工作原理压缩行程压缩行程如左图所示。当汽车车轮滚上凸起地面和滚出凹坑时，车轮移近车架（车身），减震器受压缩，减震器活塞下移。活塞下面的腔室（下腔）容积减小，油压升高，油液经流通阀流到活塞上面的腔室（上腔）。由于上腔被活塞杆占去一部分空间，上腔内增加的容积小于下腔减小的容积，故还有一部分油液推开压缩阀，流回储油缸。这些阀对油液的节流产生对悬架压缩运动的阻尼力。请在这里输入页面标题新知学习点评巩固技能练习新课引入任务2.1汽车悬架系统三、减震器2.双向作用式减振器的工作原理伸张行程当车轮滚进凹坑或滚离凸起地面时，车轮相对车身移开，减震器受拉伸，此时减震器活塞向上移动。活塞上腔油压升高，流通阀关闭，上腔内的油液便推开伸张阀流入下腔。同样，由于活塞杆的存在，自上腔流来的油液还不足以充满下腔所增加的容积，下腔内产生一定的真空度，这时储油缸中的油液便推开补偿阀流入下腔进行补充。这些阀的节流作用产生对悬架伸张运动的阻尼力。请在这里输入页面标题新知学习点评巩固技能练习新课引入任务2.1汽车悬架系统三、减震器3.新型减震器新型减震器以充气式减震器为例１）结构新型减震器的结构特点是在缸筒的下部装有一个浮动活塞，在浮动活塞与缸筒一端形成的密闭气室中，充有高压的氮气。在浮动活塞的上面是减震器油液。工作活塞上装有随其运动速度大小而改变通道截面积的压缩阀和伸张阀。此二阀均由一组厚度相同、直径不等、由大到小排列的弹簧钢片组成。２）工作原理当车轮上下跳动时，减震器的工作活塞在油液中做往复运动。使工作活塞的上腔和下腔之间产生油压差，压力油便推开压缩阀或伸张阀而来回流动。由于阀对压力油产生较大的阻尼力，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。因此这种减震器不需储液缸筒，所以亦称单筒式减震器。而前述的双向作用筒式减震器又称双筒式减震器。请在这里输入页面标题新知学习点评巩固技能练习新课引入任务2.1汽车悬架系统四、横向稳定杆现在乘用车悬架很软，即固有频率很低。在汽车高速行驶转弯时，车身会产生较大的侧向倾斜和侧向角振动。为了提高悬架的侧倾角刚度，减小侧倾，常在悬架中加设横向稳定杆。由弹簧钢制成的横向稳定杆呈Ｕ形，安装在汽车紧靠悬架的前端或后端（有的乘用车前后都装有横向稳定杆）。稳定杆的中部自由支承在两个固定于车架上的橡胶套筒内，而套筒固定在车架上，稳定杆两侧纵向部分的末端通过支杆与悬架下摆臂上的弹簧支座相连。当车身受到振动而两侧悬架变形相同时，横向稳定杆在套管内自由转动，此时横向稳定杆不起作用。当两侧悬架变形不等，车身相对路面发生倾斜时，弹性的稳定杆产生扭转内力距就阻碍了悬架弹簧的变形，从而减小了车身的侧倾和侧向角振动。即车架的一侧移近弹簧下支座，稳定杆的同侧末端就相对车架向上抬起；而另一测车架远离弹簧座，相应一侧横向稳定杆的末端应相对车架下移。请在这里输入页面标题新知学习点评巩固技能练习新课引入任务2.1汽车悬架系统五、非独立悬架非独立悬架与整体式车桥配用。一般载货汽车均采用钢板弹簧作为弹性元件的非独立悬架，因钢板弹簧既有缓冲、减振的功能，又起传力和导向的作用，所以使得悬架结构大为简化。采用螺旋弹簧或气体弹簧则需要有较复杂的导向机构。分为钢板弹簧式非独立悬架和螺旋弹簧式非独立悬架。请在这里输入页面标题新知学习点评巩固技能练习新课引入任务2.1汽车悬架系统六、独立悬架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。与非独立悬架相反，独立悬架很少用钢板弹簧作为弹性元件，而多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧作为弹性元件，因而具有导向机构。独立悬架的优点有以下几个：（１）悬架弹性元件的变形在一定的范围内，两侧车轮可以单独运动而互不影响，这样可减少车架和车身在不平道路上行驶时的振动，而且有助于消除转向轮不断偏摆的现象。（２）独立悬架减小了汽车上非簧载质量，从而减小了悬架所受到的冲击载荷，可以提高汽车的平均行驶速度。（３）由于采用断开式车桥，发动机位置可降低和前移并使汽车重心下降，有利于提高汽车行驶的稳定性。同时能给予车轮较大的上下运动空间，悬架刚度可设计得较小，使车身振动频率降低，以改善行驶平顺性。（４）可保证汽车在不平道路上行驶时，车轮与路面有良好的接触，增大驱动力。（５）具有特殊要求的某些越野汽车采用独立悬架后，可增大汽车的离地间隙，提高汽车的通过性能。独立悬架按车轮的运动形式不同，可分为以下类型：横臂式独立悬架、纵臂式独立悬架、烛式和麦弗逊式悬架。请在这里输入页面标题新知学习点评巩固技能练习新课引入任务2.1汽车悬架系统七、平衡悬架与主动悬架1.多轴汽车的平衡悬架１）采用原因多轴汽车的全部车轮如若都单独刚性地悬挂在车架上，则车轮对地面的附着力小甚至等于零；转向车轮将使汽车操纵能力大大降低以致失去操纵能力；驱动车轮不能产生足够的（甚至为零）驱动力；此外，会发生车桥及车轮超载的危险。多轴汽车的平衡悬架：将两个车桥（如三轴汽车的中桥和后桥）装在两根平衡杆的两端，而将平衡杆中部与车架铰链。２）钢板弹簧平衡悬架的结构钢板弹簧平衡悬架在三轴和四轴越野汽车中获得了普遍的应用。３）平衡悬架的特性采用平衡悬架，可使中、后桥形成一个总支承机构，能连同钢板弹簧一起绕心轴转动。在钢板弹簧变形时，中、后桥能各自单独移位，适应行驶在不平道路上的需要。在中、后桥中载荷平均分配的条件，增强了汽车的行