第十一章悬架.docx

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第十一章悬架

第十一章悬架

概述

一、概念：

车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。

二、功用

1．保证车轮与地面的附着；

2．传递载荷（车轮与车架间）；

3．缓和冲击，衰减振动；

4．维持行驶中车轮、车身运动姿态。

三、组成

弹性元件（缓和冲击）、减振器（阻尼元件）、导向机构、横向稳固器。

四、悬架系统的固有频率

其中，M：

悬架簧载质量（sprungmass/weight）被悬挂系统支承的因此汽车零件的质量。

补充：

非簧载质量：

簧下质量，不是由悬挂系统支承的那些汽车部件质量，而是直接由轮胎和车轮总成支承，并随车轮一路运动的这部份的质量。

C：

，悬架刚度（不必然等于弹性元件的刚度），指使车轮中心相关于车架和车身向上移动的单位距离（悬架产生单位垂直紧缩变形）所需加于悬架上垂直载荷。

：

悬架垂直变形（挠度）

人适应的垂直振动频率是步行时躯体上下运动的频率，约为1~。

人最灵敏的加速度频率范围：

垂直振动频率：

4~8Hz，水平振动频率：

2Hz以下。

1当M

C

，如此才能保证n为常数，悬架为变刚度悬架。

2依照

，假设C为必然，故M

，那么n

。

说明空车行驶车身自然振动频率比满载行驶时的要高。

3M一按时，C越小，n越低，但垂直变形越大。

五、悬架分类

按结构特点分：

非独立悬架（双侧车轮由一整体式车桥相连，车轮和车桥一路通过弹性悬架悬挂在车架下面）、独立悬架（每一侧的车轮单独地通过弹性悬架悬挂在车架下，车桥是断开的）

从弹性元件分：

螺旋弹簧悬架、钢板弹簧悬架、扭杆弹簧悬架、气体弹簧悬架；

被动悬架、半主动悬架、主动悬架（依照利用状态，固定和调整悬架参数，一样由电脑改变刚度和阻尼）。

第二节减振器

一、液力减振器的大体原理：

（P198图21-3）

当车架和车桥做往复运动时，而活塞在缸筒内往复移动时，减振器壳内的油液反复从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一腔，孔壁与油液间的摩擦与液体分子内摩擦形成对振动的阻尼力，使车身和车架的振动能量转化为热能，被油液和减振器壳体吸收，散到大气中。

二、对减振器的要求：

1在悬架紧缩行程（车桥车架彼此移近）内，减振器阻尼力应较小，以便充分利用弹性元件的弹性，缓和冲击；

2在悬架伸张行程减振器阻尼力应大，迅速减振，但应尽可能避免车轮跳离地面；

3当车轮（车桥）与车架的相对速度过大时，减振器应能自动加大液流通道截面积，使阻尼力始终维持在必然限度范围内，幸免经受过大的载荷。

三、分类

双向作用式减振器：

在紧缩和伸张两行程内均减振；

单向作用式减振器：

仅在伸张行程内起减振作用。

一双向作用筒式减振器（P199图21-4）

组成：

上工作腔、下工作腔、储油腔、4个阀（伸张阀4、流通阀八、紧缩阀六、补偿阀7）、活塞+连杆

油压和簧力同向时，阀关闭；油压和簧力反向时，阀开启。

伸张阀和紧缩阀弹簧较强，预紧力大，是卸载阀（只有当油压增加到必然程度，阀才能开启，而当油压减低到必然程度，阀自动关闭）；流通阀和补偿阀弹簧弱，是一样的单向阀。

（1）紧缩行程：

当车轮滚上凸起或驶离凹坑时，工作缸筒上升，相应的活塞下移，减振器受压，下腔体积减少，油液经8流通阀进入上腔，由于活塞杆的存在，上腔内增加的容积小于下腔减少的容积，故一部份油经紧缩阀6流回储油缸。

（2）伸张行程：

车轮滚进凹坑或驶离凸起时，同理，减振器受拉，活塞向上移动。

上腔油压升高，流通阀关闭。

上腔油液经伸张阀4流入下腔。

一样，由于活塞杆的存在，来自上腔和油不够充满下腔增加的容积，产生必然的真空度，现在打开补偿阀7。

阀和一些常通的裂缝的节流作用造成悬架伸张运动的阻尼力。

（3）伸张阀弹簧刚度和预紧力比紧缩阀的大，在一样的油压下，伸张阀和补偿阀常通孔截面积之和小于流通阀+紧缩阀+常通孔截面积之和。

这保证了减振器在伸张行程内的阻尼力比紧缩行程产生的阻尼力大的多。

（4）紧缩阀的节流作用应随活塞运动速度而转变。

当活塞速度很慢（车架车身振动很慢）时，油压不足以克服紧缩阀的弹簧力，现在多余部份的油通过常通的裂缝流回储油缸；活塞速度专门大时（车身剧振），油压剧增，打开紧缩阀，油在很短时刻内通过大通道流回储油缸，使油压和阻尼力不超过必然限度。

一样伸张进程阻尼力随速度的转变维持在必然限度内。

二、新型减振器

充气式减振器——单筒式减振器

由于活塞杆进出引发的缸筒容积的转变，那么由浮动活塞的上下运动来补偿。

浮动的活塞将油气（2~3Mpa的N2）分开。

优势：

1由于浮动活塞，减少了一套阀门系统，结构大为简化；

2减振器内有高压气体，有效减少突然冲击产生的高频振动，并有助于排除噪声；

3在防尘罩直径相同的情形下，充气式采纳单筒直径大，单位长度流经阀的流量大，阻尼力大；

4由于油气分开，排除油的乳化现象；

缺点：

对油缸要求高，充气工艺复杂，不能修理。

第三节弹性元件

分类：

金属弹簧：

钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧

非金属弹簧：

气体弹簧、橡胶弹簧。

一、钢板弹簧

分类：

多片式、少片式、变断面式；或对称式、非对称式、1/4椭圆式。

断面形式：

梯形、双槽形、单槽形。

开槽为了平稳上下抗拉和抗压的能力，减少M。

结构：

钢板弹簧、中心螺栓、弹簧夹

钢板弹簧是应用最普遍。

最经常使用的是假设干片不等长（厚度可等可不等）的合金弹簧片组成的近似等强度弹性梁。

除能经受垂直载荷外，各弹簧间的摩擦起必然减振作用，钢板弹簧还兼导向机构作用。

缺点：

弹簧间的摩擦是不利的，有噪声，需润滑防污，质量大。

改良，是单或小片变截面钢板弹簧。

必然的摩擦能增进振动的衰减，但各片间的干摩擦降低了悬架缓和冲击的能力，加重磨损，故片间要加较稠润滑剂。

要按期保养。

钢板弹簧作导向机构时，摩擦作用起到必然的减振作用，并排除噪声，因此可在簧片间加塑料垫片。

（如红旗）

二、螺旋弹簧

普遍用于独立悬架。

刚度不可变。

优势：

无需润滑，不忌泥污，安装所需纵向空间不大，如此可给转向论专门大空间。

缺点：

只能经受垂直载荷，还需另设导向和减振机构。

三、扭杆弹簧：

一端固定在车架上，另一端固定在悬架的摆臂上。

优势：

质量小，无需润滑，可调剂车身高度，悬架刚度可变；

缺点：

加工复杂，无阻尼导向作用。

左右不能互换。

（扭簧产生时有预加扭力，扭力方向与实际，扭力方向与实际工作经受扭转方向相同，如此减少工作）

四、气体弹簧（空气弹簧、油气弹簧）

优势：

弹簧刚度可变。

载荷增加，刚度大；载荷减少，刚度小，易实现对汽车悬架的操纵。

缺点：

高度尺寸较少，难布置，密封环节多，易漏气。

五、橡胶弹簧

优势：

可经受紧缩与扭转载荷。

单位质量的储能比金属弹簧的多，隔音性能好，可兼用作悬架副弹簧缓和冲块。

缺点：

不能经受拉伸载荷，不能用作导向结构。

第四节非独立悬架

类型：

钢板弹簧、螺旋弹簧、空气弹簧、油气弹簧非独立悬架。

钢板弹簧非独立悬架

弹簧支承方式：

固定卷耳、活动吊耳、滑板支承、橡胶支承

类型：

纵置板簧式非独立悬架，用于一样的前后悬架；

主副钢板弹簧并联式纵置板簧式非独立悬架，一样用于货车后悬架，适应载荷大幅度转变，EQ1090E

渐变刚度钢板弹簧式纵置板簧式非独立悬架，也是由主副弹簧组成，副簧是慢慢起作用，悬架刚度转变较平稳，改善了行驶平顺性。

钢板弹簧不仅起到弹性元件作用，还起到导向机构作用。

主副弹簧布置形式：

上置副簧（P216）、下置副簧（P217）

螺旋弹簧非独立悬架：

一样只用于轿车的后悬架，同时需导向机构。

空气/油气弹簧非独立悬架：

容易实现车身高度的调剂，要紧特点是悬架具有可变刚度特性。

结构自学。

第五节独立悬架

优势：

（1）在悬架弹性元件必然的变形范围内，双侧车轮能够单独运动，互不阻碍，在不平路上行驶时可减少车架和车身的振动，有助于排除转向轮不断偏摆的不良现象；

（2）减少了汽车的非簧载质量。

在道路条件和车速条件相同的情形下，非簧载质量愈小，那么悬架所受的冲击载荷愈小，可提高汽车的平均行驶速度；

（3）采纳断开式桥，发动机总成的位置可降低和前移，使汽车重心降低，提高汽车行驶稳固性；

（4）某些越野车全数利用独立悬架，可使车轮与路面良好接触。

（5）可提高汽车的离地间隙，提高通过性。

缺点：

结构复杂，制造本钱高。

一样情形下，车轮跳动时由于车轮外倾角与车距转变较大，轮胎磨损严峻。

分类：

（按车轮运动形式分）

（1）车轮在汽车横向平面内摆动的悬架（横摆臂式）

单摆臂式独立悬架：

转向轮小用，最阻碍车轮外倾或主销内倾角。

双横摆臂独立悬架：

等长的：

等长的摆臂在上下跳动时，轮距转变专门大，增加了车轮侧滑的可能性。

（P224图21-34）

不等长的：

采纳不等长的，设计适当，外倾角、轮距转变小。

（P225图21-35）红旗CA7560型轿车的前悬架。

结构特点：

（1）采纳球头结构代替主销，无主销式。

上下球头销的连心线相当于主销轴线，转向轮即绕此轴线偏转；

（2）主销后倾角由移动上摆臂在摆臂轴上的位置来调整；

（3）前轮外倾角由加在摆臂轴与固定支架间的调整垫片12调整；

（4）主销内倾角和车轮外倾角的关系被转向节结构所确信，故调整外倾角后，主销内倾角自然正确。

（2）车轮在汽车纵向平面内摆的悬架（纵摆臂式，国外又叫拖曳式）

单纵臂式独立悬架：

不用转向轮，阻碍主销后倾角。

雷诺-5轿车后悬架，一样配有扭杆减振器；

双纵臂式独立悬架：

等长，维持后倾角不变，结构复杂。

（3）车轮沿主销移动的悬架

烛式悬架：

车轮沿固定不动的主销轴线运动，定位参数转变不大，适于转向轮。

侧向力由主销上的长套筒与主销经受，主销磨损严峻。

麦弗逊式（滑柱连杆式）悬架：

车轮沿摆动的主销轴线移动，增加了两前轮内侧的空间，便于发动机和其他机件的布置。

Audi100，一汽高尔夫，桑塔纳等

横向稳固器

减少侧倾，增大侧倾刚度，来调整汽车的转向特性（不足、过度和中性转向）

由于现代汽车的悬架一样较软，在高速转向时，车身会产生专门大的很向倾斜和横向角振动，为减少横向倾角，一样在悬架中添加横向稳固器——杆式横向稳固器，工作原理类似于扭杆弹簧。