独立悬挂.docx

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独立悬挂

首先让我们来了解一下什么是悬挂：

悬挂是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。

悬挂基本功用：

①对不平整路面所造成的汽车行驶中的各种颤动、摇摆和震动等，与轮胎一起，予以吸收和减缓。

从而保障乘客和货物的安全，并提高驾驶稳定性。

②将路面与车轮之间的磨擦所产生的驱动力和制动力，传输至底盘和车身。

③支承车桥上的车身，并使车身与车轮之间保持适当的几何关系。

典型的汽车悬挂结构由弹性元件、减震器以及导向机构等组成，这三部分分别起缓冲，减振和力的传递作用。

绝大多数悬挂多具有螺旋弹簧和减振器结构，但不同类型的悬挂的导向机构差异却很大，这也是悬挂性能差异的核心构件。

悬架的组成

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悬架一般有弹性元件、导向装置、减振器和横向稳定杆组成

弹性元件：

弹性元件用来承受并传递垂直载荷、缓和不平路面、紧急制动、加速和转弯引起的冲击或车身位置的变化。

常见的弹性元件包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧。

减震器：

减振器用来衰减由于弹性系统引起的振动。

减振器的类型有筒式减振器、阻力可调式减振器和充气式减振器。

用于限制弹簧的自由振荡，提高乘坐舒适性。

导向装置：

导向装置用来使车轮按一定运动轨迹相对车身运动，同时起传递力作用。

通常导向装置由控制摆臂式杆件组成，有单杆式和连杆式的。

钢板弹簧作为弹性元件时，它本身兼导向作用，可不另设导向装置。

用于使上述部件定位，并控制车轮的横向和纵向运动。

横向稳定器：

横向稳定器也归属于导向装置。

在有些轿车和客车上，为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架系统中加设有横向稳定杆，目的是提高侧倾刚度，使汽车具有不足转向特性，改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。

用于防止汽车横向摆动。

悬架的基本类型

1）按照控制形式不同，悬架可分为被动式悬架和主动式悬架两大类。

目前多数汽车上采用被动式悬架。

被动式悬架的定义是，汽车姿态（状态）只能被动取决于路面、行驶状况和汽车的弹性元件、导向装置以及减振器这些机械零件。

80年代，主动悬架开始在一部分汽车上应用，目前使用主动悬架的高级汽车越来越多。

主动悬架可以根据路面和行驶工况自动调整悬架的刚度和阻尼，从而使车辆能主动地控制垂直振动及其车身或车架的姿态。

该系统通常由传感器、控制阀、执行机构和悬架系统组成。

2）按悬架系统结构不同，分为非独立悬架和独立悬架。

非独立悬架（整体桥悬架或刚性悬架）因其结构简单，工作可靠，而被广泛应用于货车的前、后悬架。

在轿车中，非独立悬架仅用于后桥。

非独立悬架的特点是两侧车轮安装于一整体式车桥上，车轮连同车桥一起通过弹性元件悬挂在车架或车身上一侧车轮受到冲击时会直接影响到另一侧车轮。

非独立悬架由于簧载质量比较大，特别是汽车高速行使，悬架受到较大的冲击载荷时，汽车平顺性较差。

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非独立悬架和独立悬架

悬架的结构，特别是导向机构的结构，随所采用的弹性元件的不同而有差异，而且有时差别很大。

采用螺旋弹、气体弹簧时需要有较复杂的导向机构。

而采用钢板弹簧时，由于钢板弹簧本身可兼起导向机构的作用，并有一定的减振作用，使得悬架结构大为简化。

因而在非独立悬架中大多数采用钢板弹簧作为弹性元件。

独立悬架的特点是两侧车轮分别独立地与车架或车身弹性地连接，当一侧车轮受到冲击时，基运动不会直接影响到另一侧车轮。

独立悬架所采用的车桥是短开式的，这样可使发动机降低安装位置，有利于降低汽车重心，并使结构紧凑。

独立悬架允许前轮有较大的跳动空间，这样便于选择较软的弹性元件使平顺得到改善。

同时，独立悬架簧载质量小，可提高汽车车轮的附着性能。

非独立悬架与独立悬架

非独立悬架由于结构简单，工作可靠，被广泛用于一般货车和客车的悬架上，而用在轿车上往往只作为后悬架。

钢板弹簧被用做非独立悬架的弹性元件，由于它起导向装置的作用，并有一定的减振作用，使得悬架系统大为简化。

独立悬架采用断开式车桥，两侧车轮分别通过独立悬架与车架或车身相连，每侧车轮可单独运动，互不干扰。

轿车和载质量在1000kg以下的货车的转向轮广泛采用独立悬架，这样可以满足行使平顺性，操纵稳定性等方面的要求。

但是，独立悬架结构复杂，制造成本高，维修不方便。

独立悬架中的弹性元件往往都使用螺旋弹簧和扭杆弹簧，钢板弹簧和其它形式的弹簧很少使用。

根据悬架导向装置的不同，独立悬架可分为双横臂、单横臂、纵臂式，单斜臂，多杆式及滑柱连杆（摆臂）式（麦弗逊式）等多种。

目前采用较多的是不等长双臂式、滑柱连杆式和斜置单臂式。

1）非独立悬架

（1）钢板弹簧式非独立悬架。

在使用钢板弹簧为弹性元件的非独立悬架中，由于钢板弹簧是纵向布置，所以又称为纵置板簧式非独立悬架。

悬架中部用两个U形螺栓将钢板弹簧固定在车桥上，悬架前端为固定铰链，也叫固定吊耳。

它由钢板弹簧销钉将钢板弹簧前端卷耳部与钢板弹簧前支架连接在一起，为减小磨损，前端卷耳孔中装有减磨衬套。

后端卷耳通过钢板弹簧吊耳销与后端吊耳和吊架相连，后端可以自由摆动，形成活动吊耳，从而保证弹簧变形时两卷耳中心线间的距离是变化的，减小汽车受到颠簸。

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（纵置）钢板弹簧式非独立悬挂

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（纵置）钢板弹簧式非独立悬挂

中型货车的悬架在主钢板弹簧上加装副钢板弹簧，成为变刚度的钢板弹簧。

在空载或装载质量不大的情况下，副簧不承受载荷仅由主簧来承受。

在重载或满载的情况下，车架相对车桥下移，使车架上的副簧滑板式支座与副簧接触，既主簧与副簧共同发挥作用，悬架刚度得到提高。

这类悬架的特点是副簧逐渐随载荷增加到一定程度时而参加工作，由于悬架刚度变化较突然，对汽车行使平顺性不利。

为了改善汽车行驶的平顺性，一些轻型货车（南京依维克）的后悬架将副钢板弹簧加装在主钢板弹簧下，成为渐变刚度的钢板弹簧。

主簧由五片较薄的钢板弹簧片组成，副簧由五片较厚的钢板弹簧片组成，用中心螺栓固定在一起。

在小载荷的情况下，仅由主簧起作用，而当载荷增加到一定值时，副簧开始与主簧接触，悬架刚度得到提高，弹簧特性变为非线性的。

当副簧全部参加工作后，弹簧特性又变成线性的。

这类悬架的特点是副簧逐溅随载荷增加而参加工作，由于悬架刚度逐渐变化，从而提高了汽车行驶平顺性。

（2）螺旋弹簧非独立悬架。

螺旋弹簧非独立悬架常用轿车的后悬架，由于使用螺旋弹簧作为弹性元件，仅仅能受垂直载荷，因此，其悬架系统需要安装导向装置和减振器。

奥迪轿车后悬架装置。

这种后悬架装置主要由后滑柱（俗称弹簧腿）总成、后轴总成、纵臂和横向推力杆等部件组成。

由于减振器筒内安装了上下缓冲块，当车轮上下跳动时，可减小车身所受冲击并使车身振动迅速衰减。

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螺旋弹簧非独立悬挂

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螺旋弹簧非独立悬挂

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螺旋弹簧非独立悬挂

奥迪后悬架的导向装置为四杆式，纵臂后端焊在后轴上，前端橡胶铰链的内套管通过螺栓和螺母与车身相连，车轮跳动时整个后轮总成绕左右橡胶铰链中心连线摆动。

横向推力杆两端的连接环内均装有橡胶衬套，两端分别与后端和车身铰接，用于限制当车受侧向力作用而引起的横向窜动。

这种悬架也被称为做半独立悬架。

奥迪轿车后悬架结构还有以下特点：

①汽车螺旋弹簧和减振器中心线与汽车的垂直平面成25角。

这样可以以较小的弹簧变形量而获得较大的车轮跳动行程。

②纵臂橡胶铰连链中的橡胶衬套各有一个缺口，装配时，要求尺寸为2+0.5/0mm的缺口朝汽车的前进方向，在汽车行驶中车轮受冲击力时，缺口允许车身相对车轮产生纵向移动，减小对车身的冲击力，从而提高了汽车的平顺性。

③奥迪轿车的后轮与一般汽车不同，设置了前束角（8‘+5’）和外外倾角（-58‘10’）。

由于后轮是从动轮，汽车驱动力F通过纵臂作用于后轴。

如果没有车轮前束角，当汽车行驶时，在驱动力F作用下后轴将产生一定的弯曲，使后轮出现前张现象。

由于设置了车轮前束，从而抵消了这种前张。

另外车轮外倾是负值，可增加车轮接地的跨度，同时负的外倾角可用来抵消当汽车高速行驶且驱动力较大时，车轮出现的前张，从而减小轮胎的磨损。

需要注意，后轮前束角、外倾角均不可调整。

④奥迪车的螺旋弹簧截面直径是渐变的，因此是变刚度的，这样可提高弹簧的寿命。

上海桑塔纳轿车的后桥也采用螺旋弹簧非独立悬架。

左右纵向推力杆（其形状为变截面管轴）前端通过带橡胶支承与车身作铰链连接，后端与轮毂相连接，中部与后桥焊接成一体。

纵向推力杆可以传递向纵向力及其力矩。

整个后桥、纵向推力杆与车轮可以绕支承座的铰接点连线相对于车身上下摆动。

螺旋弹簧的上端装在弹簧上座中，下端支承在减振器外壳上的弹簧下座中，因而只承受垂直力。

减振器的上端与弹簧上座一起装在车身底部的悬架支座中，下端与纵向推力杆相连接。

使用这种结构，当两侧车轮上的螺旋弹簧因路面不平而产生不同的变形时，后桥会发生相应的扭转变形，可以起到横向稳定器的作用。

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（3）空气弹簧非独立悬架。

为了提高行驶的平顺性，适应载荷和路面的变化，要求悬架刚度随之变化。

当空车时车身被抬高，满载时车身则被压得很低。

对于轿车要求在好路上降低车身高度，提高行驶速度；在坏路上提高车身，可以增大通过能力。

因此对于不同类型的汽车提出不同的要求，而空气弹簧非独立悬架可以满足其要求。

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空气弹簧非独立悬挂

囊式空气弹簧有的上下端分别固定在车架和车桥上，经压气机产生的压缩空气经油水分离器和压力调节器进入储气筒。

压力调节器可使储气筒中的压缩空气保持一定压力。

储气罐和空气弹簧中的空气压力由车身控制阀控制。

空气弹簧只承受垂直载荷，因而必须加设导向装置，车轮受到的纵向力和横向力及其力矩由悬架中的纵向推力杆和横向队力杆来传递。

空气弹簧非独立悬架多用于重型车和高级轿车中。

现代电子控制主动或不；半主动悬架多采用空气弹簧做弹性元件。

（3）油气弹簧：

以气体作为弹性介质，液体作为传力介质，它不但具有良好的缓冲能力，还具有减振作用，同时还可调节车架的高度，适用于重型车辆和大客车使用。

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油气弹簧非独立悬挂