08悬架 汽车底盘构造与维修教学课件

悬架 一 概述二 减振器三 弹性元件四 非独立悬架五 独立悬架六 多轴汽车平衡悬架七 电控悬架 一 概述 悬架的作用连接车桥与车架 并传递二者之间的相互作用力 减小振动 保证汽车的正常行驶 悬架的组成弹性元件 承受和传递垂直载荷 减小路面的冲击减振器 加快振动的衰弱 导向机构 传递纵向力 侧向力及其力矩 并保证车轮相对于车身有正确的运动关系 悬架分类 非独立悬架左右车轮安装在一根整体车桥两端 车桥则通过弹性元件与车架相连 独立悬架每一侧车轮单独通过悬架与车架相连 每个车轮能独立上下跳动而互不影响 二 减振器 作用 加速车架与车身振动的衰减 改善汽车行驶的平顺性 工作原理 当汽车振动时 减振器壳体内的油液反复从一个内腔通过一些窄小的空隙流入另一内腔 同时 摩擦力便把振动能量转化为热能 被油液 减振器吸收后散失到大气中 对减振器的要求在悬架压缩行程内 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 在悬架伸张行程 减振器阻尼力应大 以求迅速减振 在车桥与车架相对速度过大时 减振器应当能自动加大液流通道截面积 使阻尼力始终保持在一定限度之内 避免过大的冲击载荷 工作原理压缩行程伸张行程 双向作用筒式减振器 充气式减振器 弹性元件 钢板弹簧螺旋弹簧扭杆弹簧气体弹簧橡胶弹簧 钢板弹簧 作用 既有弹性元件的作用 又可起到导向和减振作用 特点 断面尺寸延长度方向变化 减轻重量 节约材料 螺旋弹簧 制造 用弹簧钢棒料卷制而成 特点 无需润滑 抗污染 安装所需空间小 质量轻 性能 没有减振作用 必须另加减震器 用途 轿车前轮独立悬架 螺旋弹簧 扭杆弹簧 功用 当车轮跳动时 摆臂便绕着扭杆轴线摆动 使扭杆产生扭转变形 以保证车轮与车架弹性连接 特点 质量小 不需润滑 保养维修简便安装 左右不可装反 扭杆弹簧 气体弹簧 组成橡胶气囊 金属腰环特点 体积小 寿命长 弹簧刚性可变 结构复杂 制造成本高 特点 以空气和油液作为工作介质 具有可变刚度特性 需加装导向装置和减振器 气体弹簧 单气室油气分隔式油气弹簧 双气室的油气弹簧 非独立悬架 特点 结构简单 工作可靠 广泛应用于货车的前悬架 在轿车中 非独立悬架仅用于后桥 分类纵置板簧式非独立悬架螺旋弹簧非独立悬架空气弹簧非独立悬架油气弹簧非独立悬架 纵置板簧式非独立悬架 作用 既有弹性元件的作用 又可起到导向和减振作用 钢板弹簧悬架 后桥 螺旋弹簧非独立悬架 螺旋弹簧非独立悬架由螺旋弹簧 减振器 纵向推力杆和横向推力杆组成 常用于轿车的后悬架 空气弹簧非独立悬架 空气弹簧非独立悬架主要由囊式空气弹簧 压气机 车身高度调节控制阀 控制杆等组成 采用空气弹簧悬架容易实现车身高度的自动调节 空气弹簧非独立悬架 油气弹簧非独立悬架 油气弹簧非独立悬架主要由油气弹簧 兼起减振器作用 横向推力杆 纵向推力杆等组成 推力杆起导向和传力的作用 独立悬架 独立悬架具有以下优点两侧车轮可以单独运动互不影响 减小了非簧载质量 有利于汽车的平顺性 采用断开式车桥 可以降低发动机位置 降低整车重心 车轮运动空间较大 可以降低悬架刚度 改善平顺性 分类横臂式独立悬架 单 双横臂式独立悬架 图21 31a纵臂式独立悬架 单 双纵臂式独立悬架 图21 31b车轮沿主销移动的悬架 烛式悬架 图21 31c 麦弗逊式悬架图21 31d横向稳定器 三种基本的独立悬架示意图 单横臂式独立悬架 单横臂式独立悬架的特点 当悬架变形时 车轮平面将产生倾斜而改变两侧车轮与路面接触点间的距离 轮距 致使轮胎相对于地面侧向滑移 破坏轮胎和地面的附着 此外 这种悬架用于转向轮时 会使主销内倾角和车轮外倾角发生较大的变化 对于转向操纵有一定影响 故目前在前悬架中很少采用 双横臂式独立悬架 双横臂式独立悬架 纵臂式独立悬架 车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架 单纵臂式独立悬架 单纵臂式独立悬架特点 如果转向轮采用单纵臂式独立悬架 车轮上下跳动将使主销后倾角产生很大变化 因此 单纵臂式独立悬架一般多用于不转向的后轮 按车轮运动形式分类 富康轿车的后悬架属于单纵臂式扭杆弹簧独立悬架 2 双纵臂式独立悬架 双纵臂式独立悬架 双纵臂式独立悬架的两个纵臂长度一般做成相等 形成平行四连杆机构 车轮上下跳动时 主销的后倾角保持不变 这种形式的悬架适用于转向轮 车轮沿主销移动的悬架 烛式悬架 烛式悬架特点 优点是当悬架变形时 主销的定位角不会发生变化 仅轮距 轴距稍有改变 有利于汽车的转向操纵性和行驶稳定性 缺点是侧向力全部由套筒和主销承受 二者间的摩擦阻力大 磨损严重 因此 这种结构形式目前很少采用 麦弗逊悬架 麦弗逊式悬架是目前前置前驱动轿车和某些轻型客车应用比较普遍的悬架结构形式 筒式减振器为滑动立柱 横摆臂的内端通过铰链与车身相连 外端通过球铰链与转向节相连 减振器的上端与车身相连 减振器的下端与转向节相连 车轮所受的侧向力大部分由横摆臂承受 其余部分由减振器活塞和活塞杆承受 筒式减振器上铰链的中心与横摆臂外端球铰链中心的连线为主销轴线 此结构也为无主销结构 麦弗逊悬架 单斜臂式独立悬架 车轮在汽车的斜向平面内摆动的悬架 单斜臂式独立悬架的结构介于单横臂和单纵臂之间 多用于后轮驱动汽车的后悬架上 横向稳定杆 横向稳定杆两端通过连杆与下摆臂相连 当车身只作垂直移动而两侧悬架变形相等时 横向稳定杆在支座的套筒内自由转动 横向稳定杆不起作用 当两侧悬架变形不等而车身相对于路面横向倾斜时 稳定杆一端向上运动 另一端向下运动 从而被扭转 弹性稳定杆所产生的扭转内力矩妨碍了悬架弹簧的变形 因而减小了车身的横向倾斜和横向角振动 多轴汽车的平衡悬架 多轴车辆全部车轮都是单独地刚性悬挂在车架上 在不平道路上行驶时将不能保证所有车轮同时接触地面 当使用弹性悬架而道路不平度较小时 虽然不一定会出现车轮悬空现象 但各个车轮间垂直载荷的分配比例会有很大改变 当车轮垂直载荷变小甚至为零时 车轮对地面的附着力随之变小甚至为零 转向车轮遇此情况将失去操纵 驱动车轮遇此情况将不能产生足够的驱动力 此外 还会使其他车桥及车轮有超载的危险 全部车轮采用独立悬架 可以保证所有车轮与地面的良好接触 但将使汽车结构变得复杂 如果将两个车桥装在平衡杆的两端 而将平衡杆的中部与车架作铰链式连接 一个车桥抬高将使另一车桥下降 由于平衡杆两臂等长 使两个车桥上的垂直载荷在任何情况下都相等 这种能保证中后桥车轮垂直载荷相等的悬架称为平衡悬架 电控悬架 汽车对悬架系统并存着两项相反的要求 既要求它能使车辆具有软弹簧般的舒适性 又要求它能保证车辆操纵的稳定性 为了提高悬架系统的这两项性能 采用了电子控制悬架系统通过ECU主动调节悬架刚度和阻尼系数 以适应不同行驶工况的需要 提高操纵稳定性 舒适性 平顺性 类型 电控半主动悬架系统电控主动悬架系统 主动悬架 电子控制主动悬架系统的汽车能够根据本身的负载情况 行驶状态和路面情况等 主动地调节包括悬架系统的阻尼力 汽车车身高度和行驶姿势 弹性元件的刚度在内的多项参数 这类悬架系统大多采用空气弹簧或油气弹簧作弹性元件 通过改变弹簧的空气压力或油液压力的方式来调节弹簧的刚度 使汽车的相关性能始终处于最佳状态 半主动悬架 大部分半主动悬架采用了手动控制方式 由驾驶员根据路面状况和汽车的行驶条件 手动控制相关的动作 对减振器的阻尼力进行变换 如果当减振器的阻尼力被调整为 硬 时 还可增强汽车在转弯或在不平道路上行驶时抗侧倾的能力 提高汽车操纵的稳定性 如果当减振器的阻尼力被调整为 软 时 使汽车行驶时的上下颠簸幅度减少 提高汽车乘坐的舒适性 车高调整负载改变时能保持汽车高度一定 车身保持水平 则前大灯光束方向保持不变在坏路面上行驶时 使车高升高 防止车桥与路面相碰高速行驶时 使车高降低 减少空气阻力 提高操纵稳定性 减振器阻尼力控制调整减振器阻尼 防止急速起步或急加速时车尾下蹲防止紧急制动时的车头下沉防止汽车急转弯时车身横向摇动弹簧刚度控制与减振器一样在各种工况下 通过对弹簧性系数的调整 来改善汽车的乘坐舒适性与操纵稳定性 实现功能 自动载荷调节器 手动频率可调减振器 变载荷减振器 电控悬架的组成 传感器车高传感器 转向传感器 主节气门位置传感器 车速传感器 加速度传感器执行器调节减振器的阻尼力和弹簧的刚度 采用空气弹簧的悬架 空气弹簧与减振器为并联形式电子控制单元 元件作用 传感器高度控制阀和排气阀气源装置空气弹簧和减振器 充气弹簧 电控频率调节器 电子控制悬架的控制项目 一 车身高度控制 自动高度控制在良好路面行驶 驾驶员操纵高度控制开关选择汽车的目标高度为 高 或 正常 后 不论乘客和行李重量如何变化 汽车高度保持所选择的目标高度 高车速控制当车速高于控制车速后 汽车高度会自动降低一级 如高度控制开关选择 高 位置 汽车高度自动降至 正常 位置 点火开关关闭控制当汽车停车 点火开关断开后 由于乘客和行李质量的变化而使汽车高于目标高度时 能使汽车高度降低至目标高度 二 弹簧刚度和减振器阻尼力控制 防侧倾控制在急转弯时 使弹簧刚度和减振器阻尼力调整到 高 状态 有效地抑制侧倾而使汽车的姿势变化降至最小 以改善操纵性 防 点头 控制在汽车紧急制动时 调整弹簧刚度和减振器阻尼力为 高 状态 抑制汽车制动时 点头 从而使汽车制动时姿势变化降至最小 防 后仰