新能源汽车底盘技术-学习任务3-汽车行驶系统构造与原理

新能源汽车底盘技术学习目标LEARNINGGOALS掌握车架、车桥和车身的结构、种类及其作用01掌握车轮与轮胎功用、基本组成和工作原理02学习任务3汽车行驶系统构造与原理掌握车身轻量化和NVH研究的内容和途径03掌握悬架和电控悬架的种类、结构、及其工作原理04学习任务3学习任务2新能源汽车动力传动系统构造与原理学习任务3汽车行驶系统构造与原理3.13.2汽车行驶系统概述车架、车桥和车身3.3车轮与轮胎3.4悬架3.5电控悬架系统汽车行驶系统概述3.1学习任务2新能源汽车动力传动系统构造与原理学习任务3汽车行驶系统构造与原理3.1汽车行驶系统概述概述汽车作为一种陆路交通工具，其行驶系统的基本组成和结构形式受道路路面状况影响较大。为适应各种道路条件，汽车行驶系统必须具备如下功能：1）接收由发动机经传动系统传来的转矩，并通过驱动轮与地面之间的附着作用，产生驱动力，以保证整车正常行驶；2）传递并支承路面作用于车轮上的各种反力及其所形成的力矩；3）尽可能地缓和不平路面对车身造成的冲击和振动，保证汽车平顺行驶；4）支承汽车的总质量。组成轮式汽车行驶系统一般由车架、车桥、车轮和悬架等部分组成，车轮支承车桥，车桥通过弹性悬架与车架相连接。车架是整个汽车的基体，它将汽车的各相关总成连接成一个整体，构成汽车的装配基础。3.1汽车行驶系统概述组成轮式汽车行驶系统一般由车架、车桥、车轮和悬架等部分组成，车轮支承车桥，车桥通过弹性悬架与车架相连接。车架是整个汽车的基体，它将汽车的各相关总成连接成一个整体，构成汽车的装配基础。1-车架2-后悬架3-驱动桥4-后轮5-前轮6-从动桥7-前悬架3.1汽车行驶系统概述分类汽车行驶系统的结构形式除轮式以外，还有半履带式、全履带式、车轮-履带式等几种。a）轮式行驶系统b）半履带式行驶系统c）全履带式行驶系统d）车轮-履带式行驶系统3.1汽车行驶系统概述分类半履带式汽车具有很高的通过能力，主要用于雪地或沼泽地带行驶。其结构特点是前桥装有滑撬或车轮，用来实现转向，后桥装有履带，以减少对地面的单位压力，控制汽车下陷，同时履带上的履刺加强了附着力，提高了车辆的通过能力。如果前、后桥上都装有履带，则称为全履带式汽车。车轮-履带式汽车有可以互换使用的车轮和履带，不装履带即为多轴轮式车轮，可用于推土、推雪等特殊作业；也可在车轮外加履带构成履带式车辆，从而提高汽车通过能力。车架、车桥和车身3.2学习任务2新能源汽车动力传动系统构造与原理学习任务3汽车行驶系统构造与原理3.2.13.2.2车架车桥3.2.3车身及轻量化技术3.2.4振动和噪声的诊断与排除（NVH）车架3.2.1学习任务2新能源汽车动力传动系统构造与原理学习任务3汽车行驶系统构造与原理0102边梁式车架中梁式车架03综合式车架04其它型式车架车架结构形式边梁式车架中梁式车架综合式车架其他型式车架又称大梁，将粗壮的钢梁焊接或铆合起来成为一个钢架，然后在这个钢架上安装引擎、悬架、车身等部件。其作用是承受载荷，包括汽车自身零部件质量和工作时承受的外部载荷（冲击、扭曲、惯性力等）。与大梁车架配合的车身称为非承载车身。3.2.1车架由两根纵梁和若干个横梁通过焊接或铆接连接而成。用低碳合金钢冲压而成；一般设置前横梁、发动机安装梁、驾驶室安装梁、悬架安装梁、后横梁等。1.边梁式车架3.2.1车架前横梁发动机安装梁驾驶室安装梁后横梁悬架安装梁第四横梁X形高断面横梁采用X形高断面的横梁，可以提高车架的扭转刚度，对于短而宽的车架，效果尤为显著，一般只用于轿车车架。3.2.1车架1.边梁式车架纵梁结构

用低碳合金钢冲压而成；一般采用中间高、两端低不等高断面形式，以保证应力分布均匀。纵梁的断面形状有开口形（槽形、Z形）、封闭形（箱形）等。3.2.1车架1.边梁式车架车架加强为了增加车架的刚度，在横梁和纵梁连接时经常采用斜支撑、角支撑和连接板等加强措施。3.2.1车架1.边梁式车架其他部件保险杠：一般安装在汽车的前后横梁上，起到保护车身、散热器的作用。挂钩：一般安装在汽车的前部，紧急救援时使用拖钩：一般安装在汽车的后部，用于施救或拖动其他车辆3.2.1车架1.边梁式车架保险杠前挂钩后拖钩3.2.1车架1.边梁式车架中梁式车架3.2.1车架只有一根位于中央贯穿前后的纵梁，横梁焊接在纵梁的两侧，亦称脊梁式车架2.中梁式车架优点车架的扭转刚度大；质量轻，减少了整车的重量；中梁可以封闭传动轴，起到防尘隔振的作用；可以降低底板高度和整车的重心高度；缺点零部件布置安装不便；工艺复杂，精度要求高；维护和修理不便3.2.1车架2.中梁式车架3.2.1车架3.综合式车架综合式车架由边梁式和中梁式车架组合而成的组合结构，车架的前段或后段是边梁式结构，用以安装发动机或后驱动桥；而车架的另一段是中梁式结构，其悬伸出来的支架可以固定车身。传动轴从中梁的中间穿过，使之密封防尘。钢管组合焊接而成，车架兼有车架和车身的作用。刚度强度高、质量轻，适合于赛车。一种将底板从车身中分出来，与车架组成一个整体的结构，车身通过螺栓与车架相连接。有利于降低底板高度，共用底盘以及方便改型车。

3.2.1车架4.其它型式车架3.2.1车架4.其它型式车架车桥3.2.2学习任务2新能源汽车动力传动系统构造与原理学习任务3汽车行驶系统构造与原理0102车桥概述转向桥结构03转向驱动桥车桥车桥或车轴通过悬架与车架相连，两端安装车轮。用于传递车架与车轮之间个方向的作用力。悬架结构整体式车桥断开式车桥车轮作用驱动桥转向桥转向驱动桥支持桥位置前桥后桥3.2.2车桥1.车桥概述悬架结构整体式车桥断开式车桥3.2.2车桥2.车桥分类车桥分类驱动桥转向桥转向驱动桥支承桥3.2.2车桥2.车桥分类驱动桥转向桥转向驱动桥支承桥转向桥是利用车桥中的转向节使车轮可以偏转一定角度，以实现汽车的转向。它除承受垂直载荷外，还承受纵向力和侧向力及这些力造成的力矩。转向桥通常位于汽车前部，因此也常称为前桥。强度、刚度大提供正确的前轮定位角质量小性能要求3.2.2车桥1）转向桥结构：主销固定在前梁端部；转向节绕主销转动；车轮轮毂支承在转向节轴颈上。

3.2.2车桥整体式转向桥工字形断面：提高抗弯强度。两端加粗：提高抗扭强度。两端成拳形：安装主销。中部下凹：降低发动机位置，降低汽车重心，扩展驾驶员视野，减小万向传动装置的夹角。中部有弹簧座：支承钢板弹簧。3.2.2车桥整体式转向桥-前桥（轴）轮毂通过两个圆锥滚子轴承支承在转向节轴径上。轴承预紧度可通过调整螺母进行调整。3.2.2车桥整体式转向桥-转向节由上下耳、转向节轴组成。两耳的销孔与主销配合，为减摩，销孔中压入青铜衬套。下耳与拳部之间有推力轴承，上耳与拳部之间有调整垫片。配合单输出转向机的转向节左上耳装有转向节臂，下耳装有转向梯形臂。轮毂通过两个圆锥滚子轴承支承在转向节轴上。3.2.2车桥整体式转向桥-转向节实心圆柱形空心圆柱形圆锥形阶梯型3.2.2车桥整体式转向桥-主销（a）实心圆柱形

（b）空心圆柱形

（c）圆锥形

（d）阶梯形转向节与悬架固联下摆臂与转向节通过球头连接无主销结构主销内倾角和后倾角无法调整麦弗逊式独立悬架3.2.2车桥断开式转向桥奥迪A4转向驱动桥作用

驱动汽车行驶，并在转向时，引导车轮偏转，完成转向。结构转向节轴颈部分中空，驱动半轴穿过其中驱动半轴分为两节，以十字节连接无主销结构3.2.2车桥2）转向驱动桥轮毂轴承和转向节的装配关系过盈配合式轮毂-轴承-转向节螺栓固定式轮毂-轴承-法兰盘-转向节3.2.2车桥1-主减速器2-主减速器壳3-差速器4-内半轴5-半轴套管6-等角速万向节7-外半轴转向节轴颈8-轮毂轴承座9-轮毂10-轮毂轴承11-转向节壳体12-主销13-主销轴承14-球形支座与单独的驱动桥、转向桥相比不同之处是：由于转向的需要半轴被分为两段，分别叫内半轴4（与差速器相连接）和外半轴7（与轮毂连接），二者用等角速万向节6相连。主销也分成上下两段，分别固定在万向节的球形支座14上。转向节轴颈6做成空心的，以便外半轴7从中穿过。转向节的连接叉是球形支座14，既满足了转向的需要，又适应了转向节的传力。转向驱动桥广泛地应用到全轮驱动的越野汽车和发动机前置前驱动的轿车上。2）转向驱动桥作用用来传递差速器和驱动轮之间的驱动力。多采用实心高强钢制成。3.2.2车桥2）转向驱动桥-驱动半轴1-内半轴2-转向节支座3-三销轴式准等角速万向节4-销5-钢球6-下轴承盖7-转向节外壳8-转向节轴颈9-外半轴10-凸缘盘11-锁紧螺母12-锁止垫圈13-调整螺母14-轮毂15-青铜衬套16-球碗17-止推螺钉18-油封19-转向节臂20-半轴套管3.2.2车桥2）转向驱动桥-驱动半轴3.2.2车桥2）转向驱动桥3.2.2车桥2）转向驱动桥目录0102车轮定位车轮定位参数03四轮定位转向轮定位参数车轮定位概述

车轮平面与整车纵向平面之间并不平行车轮与地面之间也并不垂直诸多因素影响车轮与地面和汽车中心面的夹角转向轮定位转向节车架转向轮车桥四轮定位前轮定位后轮定位3.2.2车桥01车轮定位在保证汽车转向功能的同时，应使转向轮有自动回正的作用，以保证汽车稳定直线行驶。这种自动回正作用是由转向轮的定位参数来保证的，也就是转向轮、主销和前轴之间的安装应具有一定的相对位置。作用转向轻便减少磨损行驶稳定参数构成主销后倾主销内倾前轮外倾前轮前束3.2.2车桥01车轮定位Caster,主销在汽车的纵向平面具有的向后的倾角。即主销轴线与地面垂线在汽车纵平面内的夹角。作用定义前轮自动回正，产生回正的稳定力矩M=FY·lab称为主销后倾拖距.稳定力矩不能太大，否则将导致转向沉重。主销后倾角一般为2~3°如采用低压轮胎，与地面之间的摩擦力增大，可以适当减小主销后倾角。3.2.2车桥1）主销后倾角γ02车轮定位参数3.2.2车桥主销后倾角提供了转向时的方向稳定性，从车辆的侧面看，是转向轴线与地面垂线之间的夹角。在纵向垂直平面内，主销中心线与中心垂线之间的夹角γ叫主销后倾角。主销后倾角的获得一般是由前轴、钢板弹簧和车架三者装配在一起时，使前轴断面向后倾斜而形成的。1）主销后倾角γ主销后倾角：以度为测量单位，可以是：正值：上摆动点向车辆的后方倾斜负值：上摆动点向车辆的前方倾斜零值：转向轴线垂直于路面，不倾斜结论3.2.2车桥1）主销后倾角γ

-受力分析正值主销后倾角：正后倾角时，地面反馈力形成的力矩与驾驶员施加的力矩方向相反，提供反馈，在受到外力冲击时有自动回正作用。正值主销后倾角：车轮承载点位于转向轴线与路面焦点的后面；正值越大，需要的转向力就会越大。正值主销后倾角越大，车速越高，前轮的稳定性越强，但后倾角过大会造成转向盘沉重，一般采用γ＜3°。负值主销后倾角：有些轿车和客车的轮胎气压较低，弹性较大，行驶时由于轮胎与地面的接触面中心向后移动，引起稳定力矩增加，故后倾角可减小到接近于零，甚至为负值（即主销前倾）。结论3.2.2车桥1）主销后倾角γ-受力分析负主销后倾角时，地面反馈力形成的力矩与驾驶员施加的力矩方向相同，完全无反馈，但转向轻便。受到外力冲击时易失控。车轮承载点位于转向轴线与路面交点的前面，负值越大，需要的转向力就会越小，负值过大易导致高速行驶时出现车辆摇摆。零值主销后倾角：零值主销后倾角转向轴线垂直于路面各车轮之间不均等的主销后倾角可能会引起车辆跑偏。结论3.2.2车桥1）主销后倾角γ-受力分析3.2.2车桥1）主销后倾角γ–主销后倾角与方向控制主销后倾角与方向控制：如果左右两侧主销后倾角不同：车辆会向主销后倾角小的一侧跑偏；如果左右两侧主销后倾角相等但负值过大：转向很轻，车辆可能会摇摆；如果左右两侧主销后倾角相等但正值过大：转向很重，易导致路面冲击和颠簸。部分悬架支持通过调整安装点位置来调整主销后倾角。结论3.2.2车桥1）主销后倾角γ-调整作用KPI(Kingpininclination),主销在汽车横向平面的倾角，即主销轴线与地面垂线在汽车横向断面内的夹角。定义产生自动回正力矩;使转向操纵轻便；主销内倾角的范围β：小于8°主销偏置c：40~60mm；3.2.2车桥2）主销内倾角β主销内倾角靠机加工时前梁两端的主销孔倾斜来保证的，是不可调整的。由于主销内倾，使得主销轴线与地面的交点到车胎中心线的距离减小，从而减小了转向阻力矩使转向轻便。

β角一般不大于8°，但有些车为了提高行驶稳定性和制动稳定性，其主销内倾角均较大，如奥迪100型轿车14.2°；天津夏利7100型轿车12°±30ˊ。3.2.2车桥2）主销内倾角β从注销内倾角的变化可以判断悬架零部件是否磨损或弯曲。正确的内倾角：有助于保持直线行驶，转向轮在转向后有回正作用。3.2.2车桥2）主销内倾角β定义Camber，车轮中心平面与地面垂直平面在汽车横向断面内的夹角。以度为度量单位。作用避免汽车承受载荷时车轮内倾而引起车轮的偏磨，并防止轮毂外端的轴承和紧固螺母承受过大的载荷,提高车辆的耐久性和安全性。前轮外倾角的范围：1°车轮外倾角靠设计时使转向节的轴颈与水平面成一定的角度实现，一般不可调。3.2.2车桥3）车轮外倾角β绿色：无载荷时红色：有载荷时红色：无载荷时绿色：有载荷时3.2.2车桥正值的车轮外倾角：轮胎向外侧倾斜，多大会导致轮胎外侧磨损，也可能导致轮毂轴承过早损坏。3）车轮外倾角β3.2.2车桥负值的车轮外倾角：轮胎向内侧倾斜，多大会导致轮胎内侧磨损，也可能轮胎螺栓负载过大造成轮胎脱落。车轮外倾与方向控制：车轮外倾角过大会造成轮胎一侧滚动直径偏小，车辆将会向外倾角偏大的一侧跑偏。3）车轮外倾角β3.2.2车桥车轮外倾角与轮胎磨损：调整不当将导致轮胎与地面接触部位急剧磨损，车轮外倾角超过1º，就可能导致超过20%的轮胎磨损。零值车轮外倾：保证胎面与路面接触面最大，建立恰当的悬架受力点，减少受道路成绩的程度，保持直线行驶的稳定性，延长轮胎的使用寿命。3）车轮外倾角β3.2.2车桥影响车轮外角的因素：载荷：载荷增加和超重通常是使轮胎的顶部向内移动，增加车轮外倾角的负值，为了在行驶状态下实现零值的车轮外倾角，正确的车轮定位数值是在设计上对正常的载荷重量进行补偿，如果车辆常常处于负荷状态，可以少需增加一些车轮外倾角进行补偿。拱形路面：为了排除雨水，许多路面是中间高于两侧的，即路拱。在有路拱的路面上行驶时，外侧的轮胎向更正值的车轮外倾角倾斜，而内侧的轮胎则向更负值的车轮外倾角倾斜，这种改变会引起车辆向路面的低侧漂移。3）车轮外倾角β若轮胎内倾，路面垂直反力F产生的分力F2向外，增加了轮胎脱出的可能性。（说明汽车超载是很危险的，它会大大增加轮胎内倾的可能性，造成轮胎甩出）轮胎垂直于地面，路面垂直反力F，不产生分力。（说明：汽车要按规定装载，因为有了前轮外倾，汽车满载后，轮胎基本上垂直于地面。）只有轮胎外倾，路面垂直反力F产生的分力F2向内，使得轮胎紧紧靠在转向节上，提高了轮胎的工作安全性。在公路上行车，一般开车爱走中间，前轮外倾能适应路拱需要。α角一般1°左右。（不宜过大，否则，轮胎偏磨损严重）3.2.2车桥3）车轮外倾角β定义前轮后端边缘距离与前端边缘距离的差值称为前轮前束。D=A-B作用消除因前轮外倾引起的前轮边滚边滑的现象，以减少轮胎磨损。前轮前束的范围：(A-B)=0~12mm现代汽车四轮定位多用前束角表示。3.2.2车桥4）车轮前束从车辆上方查看，车轮前束角或后束角是车轮向内或向外偏转的角度，以度、英寸或毫米为度量单位。正值表示轮胎前端向内偏转，负值表示轮胎前端向外偏转（也称为车轮后束或负前束）车轮前束与轮胎磨损：零值车轮前束：轮胎少量磨损车轮前束过大：磨损轮胎外侧，在轮胎内侧易形成羽毛状磨损车轮后束过大：磨损轮胎内侧，在轮胎外侧易形成羽毛状磨损3.2.2车桥4）车轮前束车轮有了外倾角后，在滚动时就类似于滚锥，从而导致两侧车轮向外滚开。由于转向横拉杆和车桥的约束车轮不致向外滚开，车轮将在地面上出现边滚边向内滑的现象，从而增加了轮胎的磨损。为了避免这种由于圆锥滚动效应带来的不良后果，将两前轮适当向内偏转，即形成前轮前束。前束值是靠人工调整的，通过检查A和B的距离相减，对照不同车型的前束值，不符应调整（通过横拉杆调整）。3.2.2车桥4）车轮前束3.2.2车桥4）车轮前束-调整车轮前束调整：调节不当易致车辆跑偏，前轮通过转向拉杆调节，有些车辆后轮也可调节。前轮前束通过调整转向横拉杆来实现，独立悬架车型前束调整需注意左右对称。注意：在完成主销后倾角和车轮外倾角的调节后，还需要再调节车轮前束3.2.2车桥5）包容角包容角（车轮-转向轴夹角）：是车轮外倾角和转向轴内倾角之和，左右侧角度误差应小于0.05º，可用来检查受损部件（如转向节、滑柱等的磨损情况）3.2.2车桥5）磨胎半径磨胎半径：是轮胎中心线与路面相交点到转向轴线与路面相交点之间的距离。注意：两侧的磨胎半径应相等，如果两侧的轮胎或车轮型号不同，或是两侧轮胎的气压相差过大，车辆会向轮胎气压一侧或是轮胎直径较小的一侧跑偏。1）车轮定位的必要性：为了汽车稳定行驶，转向轻便，必须用悬架系统保证车身、车轮与地面之间保持一定的相互关系。3.2.2车桥03四轮定位为了确保这三者之间应该具有的正确的相互关系，必须定期对车辆进行测试与调整，这一过程，称为车轮定位调整或四轮定位。正确的车轮定位可以保证车辆直线行驶、提高操纵稳定性、延长轮胎使用寿命、提高燃油经济性。（1）汽车在行驶时，会遇到沟坎和凸台等，当汽车通过时，会产生很大的冲击力。这会造成车轮定位的失准。失准后，车辆在行驶过程中就会出现行驶跑偏、轮胎偏磨，转向盘振动、发抖或沉重，油耗增加、安全系数下降、底盘部件快速磨损等不良现象。（2）发生碰撞事故维修后。（3）更换新的悬架或转向有关配件后。以上情况一般都要进行四轮定位。但不包括以下情况：如不恰当的胎压，单边咬死的刹车、道路上的路拱、液压转向系统失灵等。注意：当车轮受到轻微撞击时可能需要四轮定位，但是较大的撞击往往会导致部件损坏，需要更换零部件后再进行车轮定位。当撞击导致车架或车身损坏严重时，还需要进行车架大梁校正后再进行四轮定位，有的还需要反复多次进行。3.2.2车桥03四轮定位2）定位失准的检查：（1）初始检查：通过试驾判断：振动、跑偏、噪声、异响（2）目测检查：轮胎非正常磨损、损坏的零部件、碰撞损伤情况任何受损伤或磨损严重的零部件必须在车轮定位之前予以更换。车轮后移：单侧车轮将造成车轮跑偏，若后移超过6mm，则可能有零部件损坏。若双侧车轮后移，车辆将向后移较大的一侧跑偏。3.2.2车桥03四轮定位3）行驶高度测量：用于建立正确的悬架高度，所有其它角度都依据此高度测定。应在车辆两侧相同的位置测量。维修手册中的数据只针对生产商指定的车轮和轮胎。注意：定位调整之前，应首先进行行驶高度的测量与调整。车辆行驶高度的测量点由生产商确定。测量行驶高度的目的：找出损坏或磨损的零部件、确保悬架具有足够的伸缩空间、若两侧不等—弹簧可能损坏或磨损、太高或太低—可导致轮胎过早磨损。3.2.2车桥03四轮定位3.2.2车桥03四轮定位4）推力角：推力角是后轮推力线与车辆几何中心线之间的夹角。推力角以度为度量单位，理论上推力角应为0度。车辆后轮沿推力线方向推动车辆行驶。调节后论前束可以矫正推力角。推力角是车轮定位的基础。3.2.2车桥03四轮定位推力角检查：推力角是车轮定位的基础，车轮定位角度调节之前需要先检查推力角。推力角与方向控制：转向盘和前轮控制行驶方向后桥定位结果影响操纵性能若推力角不是0度，行驶中需要不断调节转向来保持直线行驶。车轮中心线车轮接触点几何轴线（角）1：车轮中心线2：车轮中心点3：后轮前束中心线后轴总前束的中心线，对于前轮的测量与此轴有关，它同时也是汽车直线行驶的延伸的轴线。几何轴线由后轴前束决定，也是车辆行驶时的推力线，也是前轮前束的测量基准几何轴线3的作用：3.2.2车桥03四轮定位车辆中心对称面垂直于行驶平面并通过前后轴的轮距中点；它是后轮前束的测量基准车辆中心面：注意当车辆后轴变形，后轴前束发生变化，会使推力线方向发生变化。如果车身变形过大，车轮定位并不能解决所有问题，应该先做大梁矫正再做四轮定位；调整时应先调整后轴，再调整前轴。前轴前束是根据后轴前束形成的几何轴线进行调整的。调整顺序是先调整后轴再调整前轴。对于单个轴，先调整主销后倾角和外倾角，再调整前束角。*调整主销后倾角时会使前束角度变化。*调整前束时不会影响主销角度和外倾角。3.2.2车桥03四轮定位3.2.2车桥03四轮定位目录0102车身概述承载式车身03非承载式车身3.2.3车身及轻量化技术04车身轻量化技术3.2.3车身及轻量化技术01车身概述两厢车和三厢车示意图3.2.3车身及轻量化技术01车身概述车身规格和几何尺寸示意图3.2.3车身及轻量化技术01车身概述车身各部位名称白车身BIW（BodyinWhite）是指车身结构件及覆盖件焊接总成，并包括前翼板、车门、发动机罩、行李箱盖，但不包括附件及装饰件的未涂漆的车身。车身作用货车承载货物客车保护司乘人员安全提供零部件安装位置覆盖动力总成、底盘等零件提供美观的外形……性能要求符合人机工程学一定的车身强度和质量良好的NVH性能满足疲劳寿命要求（包括开闭件）01车身概述3.2.3车身及轻量化技术开发制造成本高涉及多门类学科制造工艺性复杂，四大车间均涉及学科发展迅速特点涉及学科理工学科力学、材料学、机械制造、人机工程等艺术学科外观造型、色彩搭配等3.2.3车身及轻量化技术01车身概述用途客车车身货车车身结构形式骨架式壳体式3.2.3车身及轻量化技术01车身概述受力方式非承载车身车身不承受载荷，车架承载半承载车身车身承受部分载荷全承载车身载荷全由车身承受3.2.3车身及轻量化技术01车身概述承载式车身又称为整体式车身，没有独立的车架，车身承受全部载荷。多数家用车、部分客车采用此类型。3.2.3车身及轻量化技术02承载式车身优点缺点质量小结构紧凑碰撞时有能量扩散路径空间大、重心低结构件易发生疲劳失效外部冲击容易传递碰撞时易变形3.2.3车身及轻量化技术02承载式车身-优缺点蔚来全车铝车身合金材料高达96.4%车身材料铝材钢材碳纤维3.2.3车身及轻量化技术02承载式车身-车身结构与材料碳钎维材料车身3.2.3车身及轻量化技术02承载式车身-车身结构与材料3.2.3车身及轻量化技术02承载式车身-车身结构与材料车门防撞梁示意图正面碰撞吸能区示意图3.2.3车身及轻量化技术02承载式车身-车身结构与材料正面撞击冲力分散区示意图后面撞击冲力分散区示意图前后钢材强度稍低，通过塑性变形吸收碰撞能量；中部钢材强度较大，保证乘员安全3.2.3车身及轻量化技术02承载式车身-车身结构与材料铰接车门、盖板螺栓连接发动机、悬架等焊接车身结构件粘接蒙皮3.2.3车身及轻量化技术02承载式车身-车身结构与材料汽车碰撞测试，一方面可以为车企提供安全参考，促使车企在安全方面进行良性改进；另一方面就是国家的介入，法律法规的约束可以不断规范行业安全标准，从而最大限度地保障消费者的生命安全。3.2.3车身及轻量化技术02承载式车身-车身结构与材料3.2.3车身及轻量化技术02承载式车身-车身结构与材料汽车车身分类-非承载式车身车架承载着整个车体，发动机、悬挂和车身都安装在车架上，应用于客车、货车、越野车及部分高级轿车3.2.3车身及轻量化技术03非承载式车身3.2.3车身及轻量化技术03非承载式车身优点缺点车架强度大车身隔振工艺简单易于改型质量大质心高价格贵空间利用率差3.2.3车身及轻量化技术03非承载式车身-优缺点3.2.3车身及轻量化技术在汽车制造业中，冲压、焊装、涂装、总装合称为四大核心技术（即四大工艺），主机厂通过四大工艺实现从原材料、零部件到整车的制造过程。04车身轻量化技术-汽车制造四大工艺3.2.3车身及轻量化技术传统汽车白车身制造流程采用钣金冲压+焊接工艺。在冲压工艺中，先将钢材通过开卷线开卷，再冲压线冲压成车身单体零件（侧围、翼子板等），然后进入到焊接工艺，完成零件焊装。汽车白车身制造工艺3.2.3车身及轻量化技术轻量化底盘能有效降低油耗、提升续航里程、提高响应能力。汽车轻量化可显著改善新能源汽车各项性能，主要体现在环保性、效用性、动力性、安全性、制动性方面。目前方向主要有：优化设计结构，如薄壁化空心集成设计，来降低结构重量；优化轻量化工艺，如一体化压铸、空心铸造工艺等，提升成品率和精确度。汽车轻量化的实现主要通过轻质材料的运用。汽车轻量化的主要途径有结构优化设计、轻量化材料应用、轻量化加工制造技术。04车身轻量化技术3.2.3车身及轻量化技术各类轻量化材料中，铝合金性价比最高。对比多种金属合金和复合材料，铝合金在性能、密度以及价格等多方面综合优势明显，是最具性价比的轻量化材料。04车身轻量化技术轻量化材料成本元/kg成型连接工艺效率成本工艺效率成本高强度钢10~15冲压较高中焊接/机械连接中中铝合金20~35冲压/挤压/铸造高中焊接/铆接/搅拌摩擦/胶接等高高镁合金60~80冲压/铸造高高胶接+机械连接高高碳钎维复合材料120~150热压罐/RTM/模压低高胶接+机械连接低高3.2.3车身及轻量化技术新能源车自重大，续航里程倒逼车身必须朝向轻量化发展，铝合金是当前性价比最高的车身轻量化材料，但是其发展受限于复杂工艺技术，高压压铸是适用于铝合金材料的高效加工工艺，一体化压铸技术革新传统冲压+焊接工序，汽车上应用前景广阔，一体化压铸的壁垒主要体现在设备、材料、模具、工艺四个方面。04车身轻量化技术3.2.3车身及轻量化技术压铸工艺革新传统冲压&焊接工序。较传统的冲压+焊接工序而言，一体化压铸部件一次成型，内部不需要额外连接，因此焊接、铆接、涂胶工艺的使用大幅减少，从而降低生产线上的人工成本，及焊接、涂胶机器人的成本。压铸工艺材料利用率高达90%。压铸工艺主要包含前期的模具设计、中期的压射加压、后期的产品修剪和废品回收。据中国有色网等相关数据显示，相对于传统钢质车身中冲压&焊接工序中约60%~70%的材料利用率，而压铸工艺的材料利用率高达90%，这也从一定程度上降低了制造成本。04车身轻量化技术3.2.3车身及轻量化技术一体化压铸显著提升汽车生产效率。一体化压铸可大幅减少冲压、焊接使用量，一体化地板总成经由少量焊接即可完成下车体制造，将工序数量由9道降低至2道，下车体总成（前中后地板总成）零部件数量减少至2~3个，工时约需180s（ModelY）。再经少量焊接后，即可完成下车体总成的制造。而使用传统冲压&焊接工艺需要超370个零件，总工时超2小时。效率得到显著提升。同时一体化压铸还可以节约投资和节省成本。04车身轻量化技术3.2.3车身及轻量化技术滑板底盘成为推动CTC（CelltoChassis）和一体化压铸中长期发展的重要推动力。滑板底盘是当前汽车行业最重要的革命性技术之一，涉及到底盘的技术包括：非承载式车身、线控底盘、集成式电驱系统、高度集成智能化模块。此外，在有限空间内提升动力电池的质量/体积能量密度，与CTC电池系统集成方案高度契合；高度集成后，底盘的结构更加复杂，一体化压铸能够更好匹配底盘工艺提升的需求。04车身轻量化技术3.2.3车身及轻量化技术第一阶段，CTM（CelltoModule）：电芯标准化，进而利用规模化降低成本，电池系统标准化转向了模组标准化。第二阶段，CTP（CelltoPack）：CTP就是直接将电芯集成在电池包上，可有效提升了电池包的空间利用率和能量密度。大家耳熟能详的比亚迪刀片电池，就采用的CTP技术。04车身轻量化技术第三阶段，CTC（CelltoChassis）：进化到CTC阶段，不仅要电池重新排布，还要纳入电驱电控系统，使得电池、电机、电控、车载充电机、底盘高度集成，通过智能化动力域控制器，优化动力分配、降低能耗。振动和噪声的诊断与排除（NVH）3.2.4学习任务2新能源汽车动力传动系统构造与原理学习任务3汽车行驶系统构造与原理0102NVH概念NVH的产生及类型03NVH的评价04动力系统结构变化与NVH特征05振动和噪声的诊断与排除3.2.4振动和噪声的诊断与排除（NVH）NVH是Noise（噪声，主要分析频率范围为：20Hz~5000Hz，通过频率、幅值和品质评价）、Vibration（振动，主要分析频率范围为：0.5Hz~50Hz，通过频率、幅值和方向评价）、Harshness（声振粗糙度，主要是指由于振动噪声的综合影响导致粗糙、刺耳和不和谐的感觉，主要是与路面激励有关的低频范围）的缩写。由于三者在汽车等机械振动中是同时出现且密不可分，因此常把它们放在一起进行研究。简单地讲，乘员在汽车中的一切触觉和听觉感受都属于NVH研究的范畴，此外还包括汽车零部件由于振动引起的强度和寿命等问题。01NVH的概念3.2.4振动和噪声的诊断与排除（NVH）NVH包括车外噪声、车内噪声和车内振动。燃油汽车的噪声源主要包括：发动机、排气系统、高速行驶时的风噪声、轮胎噪声、以及其它任何运动的部件都有可能发出噪声02NVH的产生及类型3.2.4振动和噪声的诊断与排除（NVH）纯电动汽车的噪声源：除了高速行驶时的风噪声、轮胎噪声外，主要是电驱动系统的高频噪声；混合动力汽车两者兼而有之。车辆的振动源燃油汽车主要包括：发动机、传动系统、不平的路面等，电动汽车主要是电传动系统，不平的路面等。由于声音是由物体振动产生的，所以噪音和振动往往不是单独出现的。02NVH的产生及类型3.2.4振动和噪声的诊断与排除（NVH）车外噪声：燃油汽车包括发动机本体噪声（机械噪声、燃烧噪声、附件噪声）进气系统噪声、排气系统噪声（排气口噪声、消声器辐射噪声）和轮胎噪声。纯电动汽车包括电机啸叫、减速器啸叫、电控系统啸叫、能量回收系统和轮胎噪声等。车内噪声：目前无强制性标准要求，以用户满意作为基本要求，评价方法：主观评价和客观测试。02NVH的产生及类型3.2.4振动和噪声的诊断与排除（NVH）主观评价：怠速：声音大小与音质、各关键点的振动能否接受；加速：声音大小与音质、声音增大是否平稳，有没有突出的峰值（轰鸣声）；匀速：低速、中速、高速；异响。客观测试：车内声压随发动机（或电机）转速的变化（OverallLevelVS.RPM）：加速、减速和一般选择能覆盖整个转速范围的二档进行测试；车内声品质指标随发动机（或电机）转速的变化：语言清晰度、尖锐度和粗糙度；车内噪声频谱随发动机（或电机）转速的变化（彩色图，坎贝尔图）；匀速噪声和滑行噪声（120km/h以上开始，空档滑行到20km/h，测试车内噪声随车速的变化）。车内振动：车内关键部位的振动：主要部位：转向盘、换挡杆、仪表台板、地板、后视镜等主要与发动机（或电机）隔振、部件结构振动特性有关；平顺性：指的是乘坐振动特性、按照国家标准进行计算、与悬架系统、车身模态、座椅等有关。03NVH的评价3.2.4振动和噪声的诊断与排除（NVH）在汽车噪声评价中，主要用以下术语来描述声品质：响度、尖锐度、粗糙度、波动度和语言清晰度。NVH室测试分析能力：包括模态测试、固有频率测试、加速度测试、声压测试、工作变形测试（ODS）。03NVH的评价3.2.4振动和噪声的诊断与排除（NVH）传统的内燃机汽车的主要噪声源：来源于发动机（包括进排气系统）及其传动系统的噪声，主要表现为中、低频的轰鸣声，纯电动汽车的主要噪声：来源于电驱动系统、控制系统、热管理系统、能量回收系统等，主要表现为高频的啸叫声，混合动力汽车则是两者兼而有之，以低频和中频为主、伴随高频成分噪声：低频和中频轰鸣声、高频啸叫声。04动力系统结构变化与NVH特征结构变化NVH特征驱动电机取代传统内燃机驱动电机：①路噪与风噪成为主要成分②电机及驱动系统啸叫③声品质特征改变变速器：单级减速器变速器：比传统车简单电动压缩机电动压缩机：成为主要动力振动源电控系统电控系统：高频啸叫电池系统复杂电池系统：高频噪声更加凸显电机和电池热管理系统热管理系统：带来新的NVH问题3.2.4振动和噪声的诊断与排除（NVH）在对底盘的振动和噪音诊断或排除时，首先应明确出现异常的工况，即车辆运行在何种工况下时会出现异常；其次应确定出现异常的现象，如制动抖动、行驶异响、转弯异常抖动等；接着确定大致的排查方向如故障在传动系统、制动系统、转向系统或者行驶系统和排查方法如观察法、标记法、排除法、互换法、数据采集法等；最后锁定故障件，明确故障原因并修复故障。05振动和噪声的诊断与排除车轮和轮胎3.3学习任务2新能源汽车动力传动系统构造与原理学习任务3汽车行驶系统构造与原理目录3.3.13.3.2车轮与轮胎概述轮胎的分类及特点车轮失效案例案例1东南菱悦V3轮毂断裂3.3车轮和轮胎案例2路虎某车型轮毂断裂宝马某车型轮毂断裂3.3车轮和轮胎案例23.3车轮和轮胎作用支撑整车缓冲路面冲击与路面作用产生驱动力、制动力产生转向时的侧向抗力平衡离心力和自动回正力矩越障提高车辆的通过性3.3车轮和轮胎01车轮与轮胎概述构成总成车轮轮辋轮辐轮毂轮胎3.3车轮和轮胎01车轮与轮胎概述构成介于轮胎和车轴之间承受负荷的旋转组件，主要由轮辋、轮辐等组成。按照结构不同分为：辐板式和辐条式车轮用于安装轮胎轮辋介于车轴和轮辋之间的支承部分轮辐思考：胎压传感器安装在何处？3.3车轮和轮胎01车轮与轮胎概述辐板式车轮辐板式车轮挡圈固定轮胎轴向位置辐板连接轮毂和轮辋轮辋气门嘴孔3.3车轮和轮胎02车轮的分类辐条式车轮钢丝辐条和铸造辐条；钢丝辐条仅用于赛车和高级轿车上，铸造辐条用于装载质量较大的货车上。3.3车轮和轮胎02车轮的分类现代汽车的轮辐多种多样，与汽车造型融为一个整体，对整车起到了很好的装饰作用。采用少辐板的轮辐，也有利于制动器的散热。3.3车轮和轮胎02车轮的分类车桥一端轮胎数单式双式3.3车轮和轮胎03车轮的结构轮辋结构深槽轮辋平底轮辋对开式轮辋3.3车轮和轮胎03车轮的结构-轮辋深槽轮辋用于轿车及越野汽车，结构简单、刚度大、质量小、适于安装小尺寸、弹性较大的轮胎。尺寸大，弹性小的轮胎难于装入。平底轮辋适合于货车，克服了深槽轮辋的缺点，适合安装较硬的轮胎。3.3车轮和轮胎03车轮的结构-轮辋深槽轮辋——DC深槽宽轮辋——WDC半深槽轮辋——SDC平底轮辋——FB平底宽轮辋——WFB全斜底轮辋——TB对开式轮辋——DT车轮轮辋的轮廓类型与代号3.3车轮和轮胎03车轮的结构-轮辋GB/T3487-2005汽车轮辋规格系列GB/T2933-2009：ISO3911-2004充气轮胎用车轮和轮辋的术语、规格代号和标志3.3车轮和轮胎03车轮的结构-轮辋规格代号3.3车轮和轮胎03车轮的结构-轮辋规格代号

3.3车轮和轮胎03车轮的结构-轮辋规格代号5º深槽轮辋J型轮辋尺寸单位：mm轮辋宽度B轮辋直径d安装螺栓孔节圆直径d1偏置距E—轮辋中心到车轮安装面的距离轮毂直径d2安装螺栓直径d3安装螺栓的数目和分布角度补充参数3.3车轮和轮胎04车轮的参数缓冲减振与路面相互作用产生驱动力、制动力和侧向力一定的通过性承受汽车重力思考：为达到如上作用，轮胎应该具有哪些特性？作用3.3车轮和轮胎05轮胎合适的弹性、阻尼和承载能力胎面部分要具有增强附着能力的花纹具有热稳定性、耐磨性要求05轮胎用途载货汽车轮胎轿车轮胎3.3车轮和轮胎05轮胎-分类胎体结构充气轮胎*实心轮胎3.3车轮和轮胎05轮胎-分类轮胎构成有内胎轮胎无内胎轮胎3.3车轮和轮胎05轮胎-分类有内胎轮胎由外胎、内胎、垫带三部分组成3.3车轮和轮胎05轮胎-分类无内胎轮胎优点：没有内胎，空气直接压入外胎，轮胎穿孔时压力不会急剧下降，仍可以安全行驶；不存在内外胎卡住而损坏的现象；气密好性、可以直接靠轮辋散热，使用寿命长；结构简单，质量小。缺点：途中修理困难；有自粘层的轮胎，天气炎热时自粘层脱落，影响车轮动平衡。3.3车轮和轮胎05轮胎-分类活胎面轮胎优点可以在胎面磨损或者不同的使用条件下更换胎面；缺点质量大；胎面环与胎体之间有磨损；胎面环橡胶与钢丝体脱层。3.3车轮和轮胎05轮胎-分类充气压力高压胎（0.5-0.7Mpa）刚度大、硬度大，车载量大，摩擦系数小低压胎（0.15-0.45Mpa）弹性好、断面宽、接触面积大，壁薄超低压胎1巴(bar)=0.1兆帕(MPa)=100千帕(kPa)=1.0197162公斤力/平方厘米=14.5psi3.3车轮和轮胎05轮胎-分类3.3车轮和轮胎05轮胎-分类分类特点按用途分为载货汽车轮胎（重型、中型、轻型）、轿车轮胎按轮胎胎体结构分为充气轮胎（汽车上使用的主要轮胎形式）、实心轮胎充气轮胎按组成结构分为有内胎轮胎、无内胎轮胎。按帘线排列方向分为：普通斜交轮胎、子午线轮胎。按充气大小分为高压（0.5~0.7Mpa）：刚度大，较硬，承载容量大，摩擦系数小。低压（0.15~0.45Mpa）弹性好、断面宽、接触面积大、薄壁。超低压（0.15以下）轮胎滚动与路面接触重要部分，刻有各种花纹和窄槽胎面胎肩胎冠与胎侧之间的过渡部分，也有横纹利于散热；胎侧薄且软的橡胶层，用来保护帘布层。胎圈由钢丝圈、帘布层包边、胎圈包布组成起到安装轮胎的作用，刚度和强度较大。帘布层是外胎的骨架，用双数层的挂胶布组成，保持轮胎的形状和尺寸，层数越多，轮胎强度越大缓冲层位于胎面与帘布层之间的胶片，弹性较大，缓和路面的冲击3.3车轮和轮胎05轮胎-结构优点缺点转向行驶时，接地面积小，胎冠滑移大，抗侧向力能力差，高速行驶时稳定性差，滚动阻力较大，油耗偏高，承载能力也不如子午线轮胎。轮胎噪声小，外胎面柔软、制造容易，价格也较子午线轮胎便宜。帘布层和缓冲层的各相邻层帘线交叉，且与胎面中心线呈小于90º角排列的充气轮胎。3.3车轮和轮胎05轮胎-结构普通斜交轮胎优点缺点因胎侧较薄柔软，胎冠较厚在其与胎侧过渡区易产生裂口；吸振能力弱，胎面噪声大些；制造技术要求高，成本高。1.接地面积大，附着性能好，胎面滑移小，对地面单位压力也小，因而滚动阻力小，使用寿命长。2.胎冠较厚且有坚硬的带束层，不易刺穿，行驶时变形小，可降低油耗3％～8％3.因帘布层数少，胎侧薄，所以散热性能好。4.径向弹性大，缓冲性能好，负荷能力较大。5.在承受侧向力时，接地面积基本不变，故在转向行驶和高速行驶时稳定性好。帘布层线与胎面中心线呈90º角或约90º角排列的充气轮胎。3.3车轮和轮胎子午线轮胎05轮胎-结构3.3车轮和轮胎05轮胎-结构子午线轮胎3.3车轮和轮胎05轮胎-结构防爆轮胎防爆轮胎：又叫缺气保用轮胎，英文缩写RSC。其实并不是真正意义上的“防爆”，而指的是缺气（无气）后仍可继续行驶。防爆轮胎识别方法是通过轮胎胎侧上的文字进行识别。另外需要注意的是并不是所有防爆轮胎标识都是RSC，比如倍耐力的防爆标志是R-F，马牌的防爆标志是SSR，普利司通的防爆标志是RFT，米其林的防爆标志是ZP，邓禄普的防爆标志是ROF。2.6.3轮胎花纹3.3车轮和轮胎05轮胎-胎面花纹3.3车轮和轮胎05轮胎-胎面花纹3.3车轮和轮胎05轮胎-侧向受力比较扁平率轮胎断面高度H与宽度B之比以百分比表示称为轮胎的扁平率。现行国标轿车轮胎GB9743-2007载重汽车轮胎GB9744-2007摩托车轮胎GB518-20073.3车轮和轮胎05轮胎-标记3.3车轮和轮胎05轮胎-标记符号承载能力（kg）符号承载能力（kg）符号承载能力（kg）C60K110S180D65L120T190E70M130V240F80N140W270G90P150Y300H210Q160

J100R170

轮胎速度标志表3.3车轮和轮胎05轮胎-标记3.3车轮和轮胎05轮胎-标记3.3车轮和轮胎05轮胎-标记3.3车轮和轮胎05轮胎-标记2.8轮胎的胎侧说明3.3车轮和轮胎05轮胎-标记3.3车轮和轮胎05轮胎-标记美国交通部（U.S.DepartmentofTransportation,DOT)规定的安全标准中。“DOT”后面紧挨着的11位数字及字母则表示此轮胎的识别号码或序列号。包括生产日期、磨耗指数（Treadwear）、湿地牵引力指数（Tranction）、温度指数（Temperature）等。DOT分为A、B、C三级，其中C级标准最低，仅达到了美国运输部（DOT）规定的最低性能条件。其他两级均高于DOT要求的标准。3T指数能够清晰的标明轮胎的性能指向，以便于用户选择。3.3车轮和轮胎05轮胎-磨损与换位1）轮胎磨损形式汽车轮胎使用过程中，除了正常磨损外，也会由于使用不当而出现不正常磨损，a）表示气压太高或行驶条件苛刻；b）表示气压太低；c）表示车轮运转不平稳；d）表示悬架失效或定位参数不对；e）表示车轮发卡后的强制动。a）b）c）d）e）轮胎磨损形式3.3车轮和轮胎05轮胎-磨损与换位2）轮胎换位为使轮胎均匀磨损，汽车每行驶6000km~8000km应进行轮胎换位，换位要包括备胎。图示为六轮二桥汽车轮胎换位路线。a）交叉换位法b）循环换位法3.3车轮和轮胎05轮胎-磨损与换位2）轮胎换位子午线轮胎的旋转方向应始终不变。若反向旋转，会因钢丝帘线反向变形产生振动，从而使汽车平稳性变差。故子午线轮胎宜采用单边换位法，而装有斜交胎的四轮二桥汽车也可采用交叉换位法，a）交叉换位法b）单边换位法悬架3.4学习任务2新能源汽车动力传动系统构造与原理学习任务3汽车行驶系统构造与原理目录3.4.13.4.2悬架的功能、组成与类型弹性元件3.4.3减振器3.4.4横向稳定器3.4.5非独立悬架3.4.6独立悬架3.4.7多轴汽车的平衡悬架3.4.1

悬架的功能、组成与类型作用连接车桥和车架传递路面对车轮的支持力、驱动力、制动力及力矩吸收车轮跳动传递给车架的冲击和振动对车轮运动导向和稳定组成弹性元件减振器导向机构其他附件功用1悬架概述组成弹性元件承受和传递垂直载荷，减小路面冲击减振器衰减振动导向机构传递力、力矩，保证车轮相对车身的运动关系横向稳定杆防止车身过度倾斜性能是否可控被动悬架刚度、阻尼不可调整主动悬架刚度、阻尼均可调半主动悬架刚度或阻尼可调分类悬架结构非独立悬架与整体式车桥配套，两侧车轮共同运动独立悬架与断开式车桥配套，左右车轮可以单独跳动

车桥弹性元件车架断开式车桥3.4.1

悬架的功能、组成与类型由弹性元件(包括弹簧和减振器)所承载的质量称为“簧载质量”，主要包括底盘骨架及其他所有弹性部件所承载的质量。3.4.1

悬架的功能、组成与类型簧载质量悬架摆臂或者弹性元件向车轮端延伸的部件，均归属于“非簧载质量”。简单来说，能和车轮一起跳动的部件属于“非簧载质量”，而只能和车身保持相对静止的部件属于“簧载质量”。例如，对于非独立悬架的汽车来说，由于后桥会随着车轮的跳动而倾斜，所以应当属于“非簧载质量”。非簧载质量3.4.1

悬架的功能、组成与类型非簧载质量非独立悬架车桥（含主减、差速器等）车轮独立悬架部分车桥和车轮主减、差速器等装在车身上，增大了簧上质量独立悬架的非簧载质量小，悬架响应快，可以减少来自路面的冲击和振动，提高了行驶的平顺性。3.4.1

悬架的功能、组成与类型非簧载质量对平顺性的影响汽车自然振动频率是影响汽车平顺性的重要性能指标之一，一般称之为车辆的偏频。其取值范围一般在1~1.6Hz之间。其中，C—悬架刚度（=Mg/f）

M—簧载质量

f—挠度（悬架垂直变形）M非定值，期望n基本不变，则C为可变。簧载质量一定，悬架刚度越小，偏频越小，但f增大。悬架刚度一定，簧载质量越大，偏频越小。人的步行速度：约0.75m/s→相当于3~4km/h振动频率：65~85次/分钟→1.08~1.4Hz固有频率为使车辆的载荷变化时n的变化小，需要悬架的弹簧具有变刚度特性，以保证车辆在不同的载荷情况下具有相当的行驶平顺性。3.4.1

悬架的功能、组成与类型把人看成一个多自由度系统，有其固有频率如：

腹系统：3~6Hz

头-颈-肩：20~30Hz

眼球：60~90Hz人体对振动最敏感的频率范围：垂直振动：4~12.5Hz4~8Hz：人的内脏器官产生共振

8~12.5Hz：人的脊椎系统影响大水平振动：1~2Hz3Hz以下水平振动比垂直振动更敏感且汽车车身部分系统在此范围内产生共振人体简化模型3.4.1

悬架的功能、组成与类型

人体简化模型3.4.1

悬架的功能、组成与类型ISO标准认为人体对不同频率振动的敏感程度不同，考虑不同输入点、不同轴向的振动对人体影响的差异，给出了各轴向振动的轴加权系数k，见下表（在某小轿车上频率加权函数、轴加权函数k的振动测量结果及计算）。。3.4.1

悬架的功能、组成与类型人体简化模型位置坐标轴名称频率加权函数轴加权函数k加权加速度的均方根值aw（m/s2）峰值系数aw(t)/aw座椅支承面xsyszsrxryrzwdwdwkwewewe1.001.001.000.63m/rad0.40m/rad0.20m/rad0.0800.1140.4070.1060.0850.0115.04.75.54.95.04.5靠背xbybzbwcwdwd0.800.500.400.2120.0870.1404.34.44.9脚xfyfzfwkwkwk0.250.250.400.0900.0930.3195.45.16.20.628ISO2631用加速度均方根值给出了1~80Hz振动频率范围内人体对振动反应的三个不同界限。对应国标：GB13442《人体全身振动暴露的舒适性降低界限和评价准则》舒适降低界限：在此界限之内，人体对所暴露的振动环境主观感觉良好，能顺利地完成吃、读、写等动作。它与保持人的舒适有关。疲劳－工效降低界限：当人承受的振动强度在此界限内时，能准确灵敏地反应，正常地进行驾驶。它与保持人的工作效能有关。暴露界限：当人体承受的振动强度在此界限内，将保持人的健康或安全。它作为人体可承受振动量的上限。3.4.1

悬架的功能、组成与类型平顺性的评价人体对振动的响应取决于：①频率与强度；②作用方向；③暴露时间。随着暴露时间(承受振动的时间)的加长，感觉界限所容许的加速度值下降。人体敏感的垂直振动加速度的敏感频率值为：4~12.5Hz，4~8Hz人的内脏器官产生共振，8~12.5Hz范围的振动对人的脊椎系统影响很大。水平振动加速度的敏感频率值为：0.5~2Hz，大约在3Hz以下，人体对水平振动比垂直振动更敏感，车身部分系统在此范围内产生振动。随着暴露时间(承受振动的时间)的加长，感觉界限所容许的加速度值下降。人体敏感的垂直加速度值为：4~8Hz。水平加速度值为：≤2Hz。结论平顺性的评价3.4.1

悬架的功能、组成与类型若k小：那么车轮在遇到颠簸的时候，弹簧和减振器就需要很长时间来吸收振动的能量，车身会上下晃动不止。车速一定时，悬挂系统来不及响应，冲击直接传到车身。速度越快，冲击越明显若k大：较大的簧上质量将车轮压紧到贴合地面；更小的簧下质量一位置悬挂系统有着更好的动态相应能力，同样车速下悬架响应更为敏捷。轻量化车身设计若增大k值，则需要减小簧下质量。舒适性目标当汽车遇到障碍物时车身始终保持相对路面的平行状态

3.4.1

悬架的功能、组成与类型平顺性的评价平顺性的评价方法参考ISO2631-1：《人体承受全身振动评价》标准规定，当振动波形峰值系数＜9时：用“加权加速度的均方根值”来评价振动对人体和健康的影响。此方法适用于包括越野汽车在内的各种汽车。其中T为振动时间，一般取120S。3.4.1

悬架的功能、组成与类型平顺性的评价或是用加权振级Law评价：（a0为参考加速度均方根值，a0=10-6m/s2）Law和aw与人的主观感觉之间的关系见下表。加权加速度的均方根值aw（m/s2）加权振级Law/dB乘员主观感觉＜0.3150.315~0.630.5~1.00.8~1.61.25~2.5>2.0110110~116114~120118~124122~128126没有不舒适有一些不舒适相当不舒适很不舒适不舒适极不舒适3.4.1

悬架的功能、组成与类型平顺性的评价弹性元件钢板弹簧组成的悬架结构简单，工作可靠，刚度大，适用于非独立悬架螺旋弹簧制造工艺简单，不需要润滑，安装纵向空间小，质量小。应用于独立悬架扭杆弹簧单位质量的储能高，结构简单，不需要润滑，方便布置。气体弹簧包括油气弹簧和空气弹簧，具有变刚度特性，可调整车身高度。提高汽车的舒适性和平顺性。多应用于高级大巴和高级轿车。橡胶弹簧单位储能量高，有阻尼特性、隔振。用于悬架的副簧和缓冲块。3.4.2

弹性元件弹性元件的类型作用既有弹性元件的作用，又可起到导向和减振作用。结构由若干片不等长但等宽（厚度可以相同或不同）的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁。特点组成的悬架结构简单，工作可靠，刚度大，适用于非独立悬架的轻、重型货车或皮卡车等。1）钢板弹簧3.4.2

弹性元件钢板弹簧套管螺栓螺母中心螺栓卷耳弹簧夹第一片称为主片，两端有卷耳，内装衬套，材料有青铜、塑料、橡胶或粉末冶金等，使用弹簧销与固定在车架上的支架或吊耳连接。中部用U形螺栓固定在车桥上。1）钢板弹簧-结构3.4.2

弹性元件1）钢板弹簧-结构3.4.2

弹性元件在弹簧片之间涂上较稠的润滑剂，可以减少磨损在弹簧片之间夹入塑料垫片，可减少噪声弹簧片之间的摩擦力可起到衰减振动和导向的作用3.4.2

弹性元件1）钢板弹簧-装配与维护降低整车质量，提高续航和降低油耗采用玻璃纤维或聚氨酯等材料单片和少片变截面弹簧特点：断面厚度沿长度方向变化；宽度不变，以减轻重量，节约材料。与车架的连接3.4.2

弹性元件1）钢板弹簧-连接材料用弹簧钢棒料卷制而成特点性能没有减振作用，需与减振器配合使用无需润滑、抗污染、安装所需空间小、质量轻。广泛应用于前轮独立悬架中。3.4.2

弹性元件2）螺旋弹簧弹簧套在减振器外边，节省了安装空间，空余的大量空间便于安装发动机特点：螺旋弹簧与钢板弹簧相比，具有无需润滑，不忌泥污，所占纵向空间不大，弹簧质量小等优点。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。螺旋弹簧常用弹簧钢棒料卷制而成，可做成等螺距或变螺距的，前者刚度不变，后者刚度是可变的。3.4.2

弹性元件2）螺旋弹簧扭杆弹簧是一根具有扭转弹性的直线金属杆件，其断面一般为圆形，少数为矩形或管形。它的两端可以做成花键、方形、六角形或带平面的圆柱形等，以便将一端固定在车架上，另一端通过摆臂固定在车轮上。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扭片组合而成，这样弹簧更为柔软。扭杆本身的扭转刚度虽然是常数，但采用扭杆的悬架刚度却是可变的。若将扭杆的固定端转过一个角度，则摆臂的初始位置将改变，借以可调节车架与车轮间的距离，即调节车身高度。3.4.2

弹性元件3）扭杆弹簧摆臂扭杆气体弹簧空气弹簧气囊式隔膜式油气弹簧单气室双气室3.4.2

弹性元件4）气体弹簧2.3.1空气弹簧使用空气作为传力介质囊式空气弹簧:囊式空气弹簧由夹有帘布层的橡胶所制成的气囊、上下盖板以及密封在其内的压缩空气组成。橡胶气囊是制成2节或多节的(4节），节数越多弹簧刚度越小，但密封性变差。节与节之间围有钢制的腰环，以防止两节之间产生摩擦。4）气体弹簧-空气弹簧a）2节式剖视图b）4节式结构外形图

a）剖视图b）结构外形图膜式空气弹簧膜式空气弹簧橡胶片、金属压制件和密封在其内的压缩空气组成。其固有频率比囊式更低、弹性曲线更为理想。而且尺寸小、便于布置。但是其成本较高、疲劳寿命较短。3.4.2

弹性元件4）气体弹簧-空气弹簧油气弹簧是以惰性可压缩性气体（一般用氮气）作为弹性介质、以油液的不可压缩性作为传力介质的气体弹簧。利用气体的可压缩性实现弹簧作用。弹簧阻尼器二合一占用空间较小可开发成半主动悬架3.4.2

弹性元件4）气体弹簧-油气弹簧a）油气分隔式

b）油气不分隔式双气室油气弹簧橡胶弹簧是利用橡胶本身的弹性来起弹性元件的作用。它可以承受压缩载荷与扭转载荷。3.4.2

弹性元件5）橡胶弹簧作用按用途分类悬架减振器转向减振器驾驶室减振器座椅减振器其他特殊功能减振器结构单筒式双筒式工作介质充气式不充气式3.4.3减振器1）作用、分类3.4.3减振器3.4.3减振器迅速衰减悬架与车身振动伸张阀流通阀压缩阀补偿阀活塞杆防尘罩活塞储油缸筒导向座3.4.3减振器1）作用、分类双向筒式减振器有四个阀：伸张阀、补偿阀、压缩阀、流通阀；流通阀和补偿阀的弹簧刚度较小，小油压即可开启；压缩阀和伸张阀弹簧刚度较大，大油压才能开启。伸张阀和压缩阀分别是拉伸行程和压缩行程的卸载阀。补偿阀和流通阀分别在拉伸和压缩行程中补偿油液，避免上下腔中出现真空3.4.3减振器2）结构组成容积减少，油压升高，油液打开流通阀，经过流通阀流入上腔。由于上腔容积被活塞杆用去部分空间，所以一部分油液打开压缩阀流入储油缸。由于各阀门的节流作用，便造成对悬架压缩运动的阻力，使振动能量衰减。车轮上跳时，减振器受压、缩活塞下移。当活塞运动速度很快时，下腔油压很大，克服压缩阀压紧弹簧，压缩阀完全打开，阻尼力不再增加。起到卸荷作用。3）工作原理-压缩行程3.4.3减振器由于各阀门的节流作用，便造成对悬架压缩运动的阻力，使振动能量衰减。车轮下跳，减振器受拉、伸活塞上移。上腔容积减少，油压升高，油液推开伸张阀，流入下腔。由于活塞杆占去一定空间，所以自上腔流入的油液不足以充满下腔容积的增加。储油缸中油液推开补偿阀流入下腔补充。·当活塞运动速度很快时，上腔油压很大，克服伸张阀的压紧弹簧，伸张阀完全打开，阻尼力不再增加。起到卸荷作用。3）工作原理-伸张行程3.4.3减振器3）工作原理-双向作用筒式减振器3.4.3减振器3.4.3减振器

充气式减振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一个密闭气室种充有高压氮气。在浮动活塞上装有大断面的O型密封圈，它把油和气完全分开。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。当车轮上下跳动时，减振器的工作活塞在油液种做往复运动，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和伸张阀而来回流动。由于阀对压力油产生较大的阻尼力，使振动衰减。这种减振器上下腔之间的体积差是如何解决的呢？3.4.3减振器4）充气式减振器3.4.3减振器由于采用浮动浮塞而减少了一套阀门系统，使结构大为简化，零件数约减少15%。由于减振器内充有高压气体，能有效地减少车轮受到突然冲击时产生的高频振动，且有助于消除噪声，能改善汽车的行驶平顺性和轮胎的接地性。在同样泄流的不利工作条件下，充气式减振器比双筒式减振器能更可靠地保证产生足够的阻尼力。由于内部具有高压气体和油气被浮动活塞隔开，消除了油的乳化现象。3.4.3减振器4）充气式减振器-优点对油封要求高充气工艺复杂，不能修理。当缸筒受到外界物体的冲击而变形时，减振器就不能工作。由于内部具有高压气体和油气被浮动活塞隔开，消除了油的乳化现象。4）充气式减振器-缺点3.4.3减振器理想的悬架特性：阻力随道路和负荷变化。结构：上部气室，膜片，柱塞杆，柱塞原理：当汽车的载荷增加时，空气囊中的气压升高，则气室内的气压也随之升高，使膜片向下移动与弹簧产生的压力相平衡。与此同时，膜片带动与它相连的柱塞杆和柱塞下移，使得柱塞相对空心连杆上的节流孔的位置发生变化，结果减小了节流孔的通道截面积，即减少了油液流经节流孔的流量，从而增加了油液流动阻力。常与空气悬架配合使用3.4.3减振器4）充气式减振器-阻尼可调式减振器的试验项目：（1）示功试验：测取试件的示功图和速度图。（2）

速度特性实验：测量减振器在不同活塞速度下的阻力，取得减振器的速度特性。（3）温度特性实验：测定温度特性P-T曲线及计算热衰减率。（4）耐久性试验：测定减振器的耐久性(寿命)。（5）强度试验：设计强度一般不低于其额定复原阻力值的10倍。3.4.3减振器5）减振器-试验定义：