轿车前轮悬挂及转向机构

1、轿车前轮悬挂及转向机构悬架系统的概述悬架系统的概述一、功一、功 用用 汽车悬架是车架汽车悬架是车架(或承载式车身或承载式车身)与车桥与车桥(或车轮或车轮)之间一切传力装置之间一切传力装置的总称。它具有以下功用：的总称。它具有以下功用： (1)对不平整路面所造成的汽车行驶中的各种摇摆和振动等，与轮对不平整路面所造成的汽车行驶中的各种摇摆和振动等，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。驶稳定性。 (2)将路面与车轮之间的摩擦所产生的驱动力和制动力，传输至车将路面与车轮之间的摩擦所产生的驱动力和制动力，传输至

2、车架和车身。架和车身。 (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。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。 轿车前轮悬挂及转向机构 二、组二、组 成成 悬架系统由弹性元件、减振器、导向装置和横向稳定杆三部件组成悬架系统由弹性元件、减振器、导向装置和横向稳定杆三部件组成，如图所示如图所示 (1)弹性元件弹性元件：承受并传递垂直载荷，缓和不平路面引起的冲击，使车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间保持弹性连接。 (2)减振器减振器：用于衰减振动，提高乘坐舒适性 (3)导向装置导向装置(包括横向导杆和纵向推力杆)：用来传递除垂直力以外的各种力和力矩，并确定车轮相

3、对于车架(或车身)的运动关系 轿车前轮悬挂及转向机构 三、类三、类 型型 1、汽车悬架可分为两大类：非独立悬架和独立悬架。汽车悬架可分为两大类：非独立悬架和独立悬架。 1)非独立悬架非独立悬架非独立悬架(如图)的结构特点是两侧车轮安装在一根整体式车桥上，车轮和车桥一起通过弹性元件悬挂在车架(或车身)下面。 (图中左侧车轮摆动)。 2) 独立悬架独立悬架 独立悬架(如图)则是两侧车轮各自独立地通过弹性元件悬挂在车架下面，其配用的车桥都是断开式车桥。一侧车轮因一侧车轮因路不平等车路不平等车架的位置发架的位置发生变化，另生变化，另一侧车轮的一侧车轮的位置也发生位置也发生变化变化当一侧车轮相对当一侧车

4、轮相对于车架位置发生于车架位置发生变化时，另一车变化时，另一车轮几乎不产生影轮几乎不产生影响响a.非独立悬架非独立悬架b.独立悬架独立悬架 轿车前轮悬挂及转向机构2、独立悬架的特点如下：、独立悬架的特点如下：两侧车轮可独立跳动，行驶时减轻车架振动减少汽车非簧载质量（与簧载质量相对，非 簧载质量越小，对车架的振动越小）断开的车桥为汽车其他总成提供了空间 （如：发动机总成位置可降低、前移；车轮 上下运动的空间加大等）结构复杂、制造成本高、维修困难、轮胎磨 损较大 独立悬架结构类型繁多，并广泛运用于小型车辆。独立悬架结构类型繁多，并广泛运用于小型车辆。目前全球各地的轿车前悬架全部采用独立悬架，越野车

5、通常所目前全球各地的轿车前悬架全部采用独立悬架，越野车通常所有轮都采用独立悬架。有轮都采用独立悬架。轿车前轮悬挂及转向机构3、独立悬架的类型、独立悬架的类型双横臂式独立悬架双横臂式独立悬架双双V形摆臂悬架形摆臂悬架不等长双横臂式悬架不等长双横臂式悬架滑柱摆臂滑柱摆臂（麦弗逊式）式悬架（麦弗逊式）式悬架类型类型轿车前轮悬挂及转向机构（1）双横臂式独立悬架）双横臂式独立悬架 双横臂式独立悬架上下两摆双横臂式独立悬架上下两摆臂不等长，选择长度比例合适，臂不等长，选择长度比例合适，可使车轮和主销的角度及左右可使车轮和主销的角度及左右车轮接地点间距离变化不大。车轮接地点间距离变化不大。摆臂大多做成摆臂大

6、多做成V（或称（或称A）字）字形。上下两个形。上下两个V形摆臂的内端形摆臂的内端与车架铰接，外端与转向节铰与车架铰接，外端与转向节铰接。接。双横臂式独立悬架双横臂式独立悬架轿车前轮悬挂及转向机构双双V形摆臂独立悬架形摆臂独立悬架 汽车车轮上下运动时，上、下汽车车轮上下运动时，上、下臂外端铰接点分别作圆弧运动。臂外端铰接点分别作圆弧运动。使左右车轮接地点间距离变化不使左右车轮接地点间距离变化不大，这种结构有利于减少轮胎磨大，这种结构有利于减少轮胎磨损。损。 （2）双）双V形摆臂悬架形摆臂悬架轿车前轮悬挂及转向机构（3）不等长双横臂式悬架）不等长双横臂式悬架 在不等长双横臂式独立悬架中，把上摆臂轴

7、的前端适当向上倾在不等长双横臂式独立悬架中，把上摆臂轴的前端适当向上倾斜布置，能使悬架具有抗制动点头能力，这种悬架横臂外端与转向斜布置，能使悬架具有抗制动点头能力，这种悬架横臂外端与转向节连接处，必须采用球铰。节连接处，必须采用球铰。轿车前轮悬挂及转向机构（4）滑柱摆臂（麦弗逊式）式悬架）滑柱摆臂（麦弗逊式）式悬架 滑柱摆臂式（麦弗逊式）悬中，减滑柱摆臂式（麦弗逊式）悬中，减振器起到引导车轮跳动的滑柱的作用。振器起到引导车轮跳动的滑柱的作用。减振器上端通过橡胶支承与车身减振器上端通过橡胶支承与车身相连接，该橡胶支承能起到球铰的作相连接，该橡胶支承能起到球铰的作用。用。减振器缸筒下端固定在转向上

8、，转减振器缸筒下端固定在转向上，转向节通过铰链与横摆臂连接，该铰链向节通过铰链与横摆臂连接，该铰链中心与减振器上端球铰中心的连线构中心与减振器上端球铰中心的连线构成转向主销轴线。成转向主销轴线。 该悬架占用横向空间小，有利于发动机向下布置，使汽车的重心降该悬架占用横向空间小，有利于发动机向下布置，使汽车的重心降低，目前在轿车前悬架中采用很多。低，目前在轿车前悬架中采用很多。轿车前轮悬挂及转向机构 麦弗逊式悬挂由螺旋弹簧、减震麦弗逊式悬挂由螺旋弹簧、减震器、三角形下摆臂组成，绝大部分器、三角形下摆臂组成，绝大部分车型还会加上横向稳定杆。主要结车型还会加上横向稳定杆。主要结构简单的来说就是螺旋弹簧

9、套在减构简单的来说就是螺旋弹簧套在减震器上组成，减震器可以避免螺旋震器上组成，减震器可以避免螺旋弹簧受力时向前、后、左、右偏移弹簧受力时向前、后、左、右偏移的现象，限制弹簧只能作上下方向的现象，限制弹簧只能作上下方向的振动，并可以用减震器的行程长的振动，并可以用减震器的行程长短及松紧，来设定悬挂的软硬及性短及松紧，来设定悬挂的软硬及性能。能。 麦弗逊式悬挂是当今世界用的最广泛的轿车前悬挂之一麦弗逊式悬挂是当今世界用的最广泛的轿车前悬挂之一轿车前轮悬挂及转向机构典型的麦弗逊式悬挂典型的麦弗逊式悬挂 麦弗逊式悬挂结构简单所以它轻麦弗逊式悬挂结构简单所以它轻量、响应速度快。并且在一个下摇量、响应速度

10、快。并且在一个下摇臂和支柱的几何结构下能自动调整臂和支柱的几何结构下能自动调整车轮外倾角，让其能在过弯时自适车轮外倾角，让其能在过弯时自适应路面，让轮胎的接地面积最大化，应路面，让轮胎的接地面积最大化，虽然麦弗逊式悬架并不是技术含量虽然麦弗逊式悬架并不是技术含量很高的悬架结构，但麦弗逊式悬挂很高的悬架结构，但麦弗逊式悬挂在行车舒适性上的表现还是令人满在行车舒适性上的表现还是令人满意，不过由于其构造为直筒式，对意，不过由于其构造为直筒式，对左右方向的冲击缺乏阻挡力，抗刹左右方向的冲击缺乏阻挡力，抗刹车点头作用较差，悬挂刚度较弱，车点头作用较差，悬挂刚度较弱，稳定性差，转弯侧倾明显。稳定性差，转弯

11、侧倾明显。主要优点：结构简单、占用空间小、响应较快、制造成本低。主要优点：结构简单、占用空间小、响应较快、制造成本低。 主要缺点：横向刚度小、稳定性不佳、转弯侧倾较大。主要缺点：横向刚度小、稳定性不佳、转弯侧倾较大。适用车型：中小型轿车、中低端适用车型：中小型轿车、中低端SUVSUV前悬架。前悬架。轿车前轮悬挂及转向机构4、独立悬架的发展、独立悬架的发展可调式悬挂系统：根据车辆不同的需求状态来对悬可调式悬挂系统：根据车辆不同的需求状态来对悬挂的高度和软硬进行调整，从而使车辆处在最佳的挂的高度和软硬进行调整，从而使车辆处在最佳的形式状态。当下汽车的可调式悬挂按控制类型可分形式状态。当下汽车的可调

12、式悬挂按控制类型可分为三大类。为三大类。空气式可调悬挂空气式可调悬挂类型类型液压式可调悬挂液压式可调悬挂电磁式可调悬挂电磁式可调悬挂 根据车速和路况，通过增减根据车速和路况，通过增减某种（压缩空气、液压油、电某种（压缩空气、液压油、电磁）的方式调整汽车底盘的离磁）的方式调整汽车底盘的离地间隙来实现车身高度升降变地间隙来实现车身高度升降变化的一种悬挂方式化的一种悬挂方式调整原理：调整原理：轿车前轮悬挂及转向机构电磁悬挂系统结构图电磁悬挂系统结构图空气式悬挂结构示意图空气式悬挂结构示意图轿车前轮悬挂及转向机构VDIM控制转向系统转向系统用来改变或恢复汽车行驶用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，称

13、为汽车方向的专设机构，称为汽车转向系统。转向系统。转向系统的功用是：转向系统的功用是：保证保证汽车能够按照驾驶员的意图沿给汽车能够按照驾驶员的意图沿给定方向行驶。定方向行驶。轿车前轮悬挂及转向机构1.机械转向系统组成：转向操纵机组成：转向操纵机构、转向器、转向传构、转向器、转向传动机构。动机构。从转向盘到转向器从转向盘到转向器之间的零部件，均属之间的零部件，均属于转向操纵机构。由于转向操纵机构。由转向器至转向节之间转向器至转向节之间的零部件（不含转向的零部件（不含转向节），均属于转向传节），均属于转向传动机构。动机构。一、转向系统类型和组成轿车前轮悬挂及转向机构动力转向系统是兼用驾动力转向系统

14、是兼用驾驶员体力和发动机（或驶员体力和发动机（或电动机）的动力作为转电动机）的动力作为转向能源的转向系。向能源的转向系。动力转向系统是在机械动力转向系统是在机械转向系统的基础上加设转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形一套转向加力装置而形成的。成的。2.动力转向系统轿车前轮悬挂及转向机构1、转向操纵机构的组成及布置组成：转向盘、转组成：转向盘、转向柱管、转向轴、向柱管、转向轴、上万向节、下万向上万向节、下万向节和转向传动轴等。节和转向传动轴等。二、转向操纵机构轿车前轮悬挂及转向机构2、转向操纵机构的部件及安全装置.转向盘轿车前轮悬挂及转向机构转向盘的构造转向盘的构造轿车前轮悬挂及转向机构对于

15、轿车要求转向柱管必须装备能够缓和冲击的吸能装置。其基本结构对于轿车要求转向柱管必须装备能够缓和冲击的吸能装置。其基本结构原理是：当转向轴受到巨大冲击而产生轴向位移时，使支架或某些支承件原理是：当转向轴受到巨大冲击而产生轴向位移时，使支架或某些支承件产生塑性变形，从而吸收冲击能量。产生塑性变形，从而吸收冲击能量。（2）.转向轴和转向柱管及其吸能装置轿车前轮悬挂及转向机构汽车装用网格状转向柱管或波纹管式转向柱管的吸能装置，当发生猛汽车装用网格状转向柱管或波纹管式转向柱管的吸能装置，当发生猛烈撞车导致人体冲撞到转向盘上的力超过允许值时，则网格部分或波纹烈撞车导致人体冲撞到转向盘上的力超过允许值时，则

16、网格部分或波纹管部分将被压缩，产生塑性变形，吸收冲击能量，以减轻对人体的伤害。管部分将被压缩，产生塑性变形，吸收冲击能量，以减轻对人体的伤害。轿车前轮悬挂及转向机构三、转向器三、转向器将转向盘的转动变为转向摇臂的摆动或齿条轴的直线往复将转向盘的转动变为转向摇臂的摆动或齿条轴的直线往复运动，并对转向操纵力进行放大的机构。转向器一般固定在运动，并对转向操纵力进行放大的机构。转向器一般固定在汽车车架或车身上，转向操纵力通过转向器后一般还会改变汽车车架或车身上，转向操纵力通过转向器后一般还会改变传动方向。传动方向。1、定义齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器种类种类2、种类循环球式转向器循环球式转向器蜗杆

17、曲柄指销式转向器蜗杆曲柄指销式转向器轿车前轮悬挂及转向机构四、转向传动机构功用：功用： （1）.将转向器输出的力和运动传给转向将转向器输出的力和运动传给转向节，使转向轮偏转；节，使转向轮偏转； （2）.使两侧转向轮的偏转角满足：使两侧转向轮的偏转角满足：cot=cot+B/L轿车前轮悬挂及转向机构1、与非独立悬架配用的转向传动机构组成：转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形。组成：转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形。布置：布置：在前桥仅为转向桥的情况下，转向梯形一般布置在在前桥仅为转向桥的情况下，转向梯形一般布置在前桥之后。在发动机位置较低或转向桥兼充驱动桥的情况下，前桥之后。在发动机位置较低或转向桥兼充驱动桥的情况下，为避免运动干涉，往往将转向梯形布置在前桥之前。为避免运动干涉，往往将转向梯形布置在前桥之前。轿车前轮悬挂及转向机构当转向轮独立悬挂时，每个转向轮分别相对于车架作当转向轮独立悬挂时，每个转向轮分别相对于车架作独立运动，因而转向桥必须是断开式的。与此相应，独立运动，因而转向桥必须是断开式的。与此相应，转向传动机构中的转向