二十二章 悬架

1、 第二十二章第二十二章 悬架悬架是车架与车桥之间的一切传力连接装置的总称。是车架与车桥之间的一切传力连接装置的总称。 l概述概述l减振器减振器l弹性元件弹性元件l非独立悬架非独立悬架l独立悬架独立悬架22.1 概述概述 l1.1.功用功用l把路面作用于车轮上把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这力和侧向反力以及这些力造成的力矩都要些力造成的力矩都要传递到车架上，以保传递到车架上，以保证汽车的正常行驶。证汽车的正常行驶。2 2组成组成：如图221n弹性元件弹性元件缓和地面缓和地面的冲击。的冲击。n减振器减振器使振动衰减。使振动衰减。n导向机构导向机构使车轮按使车

2、轮按一定轨迹相对于车架和车一定轨迹相对于车架和车身跳动的任务，并传力。身跳动的任务，并传力。n横向稳定器横向稳定器防止车防止车身在转向等情况下发生过身在转向等情况下发生过大的横向倾斜。在多数的大的横向倾斜。在多数的轿车和客车上采用。轿车和客车上采用。n缓冲块缓冲块n注意：注意：悬架只要具备上述三个功能，并非悬架只要具备上述三个功能，并非一定要设置上面三个单独装置。一定要设置上面三个单独装置。3 3悬架系统的固有频率悬架系统的固有频率-影响悬架平顺性的因素影响悬架平顺性的因素nn=1/2n=1/2C/M =1/2g/f C/M =1/2g/f ， C=Mg/f C=Mg/f nf f为悬架垂直变

3、形为悬架垂直变形nM M为悬架簧载质量为悬架簧载质量 nC C为刚度系数为刚度系数n步行时的振荡频率步行时的振荡频率n=11.6HZn=11.6HZ，车身的振动频率要，车身的振动频率要接近它。接近它。n1 1）当）当M M一定，则一定，则C C越小，越小，n n越低，但越低，但f f变形大，变形大，即车即车轮上下跳动所需要的空间越大，如轿车的轮上下跳动所需要的空间越大，如轿车的C C小。小。n2 2）当当C C一定，一定，M M越大，越大，f f越大，越大，n n越低，越低，空车时空车时n n就就比重载的比重载的n n高。高。n3 3）C C为可变，为可变， n n 一定。一定。M M越大，越

4、大，C C越大；越大；M M越小，越小，C C越小越小。M4悬架类型悬架类型 根据两侧车轮垂直运动根据两侧车轮垂直运动是否关联分是否关联分 如图如图2 22 2 非独立悬架非独立悬架 独立悬架独立悬架22.222.2减振器减振器 一、液力减振器的基本工作原理和类一、液力减振器的基本工作原理和类型型1.1.基本原理基本原理：图图- 减振器壳体内的油从一侧减振器壳体内的油从一侧内腔经小孔流入另一侧内内腔经小孔流入另一侧内腔。腔。 孔壁与油液间的摩擦以及孔壁与油液间的摩擦以及油液分子的内摩擦便形成油液分子的内摩擦便形成对振动的阻尼力；对振动的阻尼力； 使汽车振动的能量转化为使汽车振动的能量转化为油液

5、的热能，被减振器壳油液的热能，被减振器壳体吸收后散发到大气中。体吸收后散发到大气中。2.2.类型类型 双作用双作用在压缩在压缩和伸张行程都起作用。和伸张行程都起作用。用的比较广泛。用的比较广泛。 如如一汽红旗一汽红旗CA7220CA7220、奥迪奥迪100100、捷达和桑、捷达和桑塔纳轿车采用塔纳轿车采用。 单作用单作用在伸张在伸张行程起作用。行程起作用。3 3对减振器的要求对减振器的要求 1 1）在悬架压缩行程中，减振）在悬架压缩行程中，减振器的阻尼力减小，弹性元件器的阻尼力减小，弹性元件起主要作用。起主要作用。 2 2）在悬架伸张行程中，减振）在悬架伸张行程中，减振器阻尼力应大于前一行程的

6、器阻尼力应大于前一行程的2525倍，减振器起主要作用。倍，减振器起主要作用。 3 3）当车桥和车架之间相对速）当车桥和车架之间相对速度过大时，减振器能自动加度过大时，减振器能自动加大液流通道面积，使阻尼力大液流通道面积，使阻尼力保持在一定的限度内。保持在一定的限度内。二、双向作用式减振器的基本构造和二、双向作用式减振器的基本构造和工作原理工作原理 如图如图2 2-4-4伸张阀伸张阀流通阀流通阀压缩阀压缩阀补偿阀补偿阀 1.1.基本构造基本构造 压缩阀、伸压缩阀、伸张阀张阀、流通流通阀、补偿阀阀、补偿阀。 压缩阀、伸压缩阀、伸张阀张阀 -卸卸载阀载阀 流通阀、补流通阀、补偿阀偿阀-两两个单向阀个

7、单向阀活塞活塞杆杆防尘防尘罩罩储储油油缸缸导导向向座座活活塞塞工工作作缸缸2 2工作原理工作原理 （1 1）压缩行程：）压缩行程：压压缩阀和流通阀起作用。缩阀和流通阀起作用。 （2 2）伸张行程：）伸张行程：补偿补偿阀先打开，随着活塞上阀先打开，随着活塞上移的速度增加，压力增移的速度增加，压力增加，伸张阀打开。加，伸张阀打开。 压缩阀的节流阻尼和伸张压缩阀的节流阻尼和伸张阀的节流阻尼应随活塞运阀的节流阻尼应随活塞运动速度而变化。动速度而变化。 减振器在伸张行程内产生减振器在伸张行程内产生的阻尼力比压缩行程内产的阻尼力比压缩行程内产生的阻尼大的多。生的阻尼大的多。压压缩缩阀阀补补偿偿阀阀伸张伸张

8、阀阀流流通通阀阀实际结构实际结构三、新型减振器（了解）三、新型减振器（了解） 1.1.充气式（充气式（N) N) 图图 特点：特点：单筒，不需单筒，不需贮液缸，有浮动活贮液缸，有浮动活塞的移动来补偿塞的移动来补偿; ;减减少冲击时产生的高少冲击时产生的高频振动；消除油的频振动；消除油的乳化。乳化。 缺点缺点: :密封要求高密封要求高, ,充气复杂充气复杂, ,不能修理。不能修理。 2.2.阻力可调式阻力可调式图图 特点：特点：使用了使用了刚度可变的空气刚度可变的空气弹簧，阻力特性弹簧，阻力特性随着道路条件及随着道路条件及载荷的变化而变载荷的变化而变化。化。 有推广使用的价有推广使用的价值。值。

9、柱塞柱塞节流节流小孔小孔活塞活塞来自空气来自空气弹簧的气弹簧的气体体21.3 21.3 弹性元件弹性元件n一、钢板弹簧一、钢板弹簧n如图如图2 2n1.1.组成：组成：n由若干片等宽但不等长由若干片等宽但不等长的合金弹簧片组合而成的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹的一根近似等强度的弹性梁。性梁。n主要用于非独立悬架，主要用于非独立悬架，可不要减振器及导向机可不要减振器及导向机构。构。2 2典型结构典型结构图图n特点：特点：变截面弹簧变截面弹簧（悬架的振动频率在（悬架的振动频率在空车和满载时都一空车和满载时都一样），重量轻，节约样），重量轻，节约合金弹簧钢材（可减合金弹簧钢材（可减少质量少

10、质量4060%4060%）。）。n应用日渐广泛。如应用日渐广泛。如EQ1141GEQ1141G、CA1040CA1040等。等。二、螺旋弹簧二、螺旋弹簧n材料：材料：弹簧钢棒料卷弹簧钢棒料卷制而成。制而成。n优点：优点：无需润滑，不无需润滑，不忌污泥，纵向空间小，忌污泥，纵向空间小，本身质量小。广泛用于本身质量小。广泛用于独立悬架，特别是前轮独立悬架，特别是前轮独立悬架中。独立悬架中。n缺点：缺点：只承受垂直载荷，只承受垂直载荷，另加减振器和导向机构。另加减振器和导向机构。三、扭杆弹簧三、扭杆弹簧如图如图2 2-1-1 n结构：结构：n断面为圆形或矩形，由铬钒合金弹断面为圆形或矩形，由铬钒合金

11、弹簧制成。簧制成。n制造时，预先施加一定的扭转力矩，制造时，预先施加一定的扭转力矩，方向与装在车上所承受的载荷方向方向与装在车上所承受的载荷方向一致。一致。n左右扭杆不可互换。左右扭杆不可互换。n特点：特点：n单位质量的储能量是钢板弹簧的单位质量的储能量是钢板弹簧的3 3倍，比螺旋弹簧也高；倍，比螺旋弹簧也高；n重量较轻，结构比较简单；不需润重量较轻，结构比较简单；不需润滑；滑；n易实现车身高度的自动调节，在汽易实现车身高度的自动调节，在汽车上布置较方便；车上布置较方便；n悬架刚度是可变的。悬架刚度是可变的。四、气体弹簧（气体弹簧（变刚度）变刚度）n气体弹簧气体弹簧是在一个密封的容器中充入压缩

12、是在一个密封的容器中充入压缩气体，利用气体可压缩性实现弹簧的作用。气体，利用气体可压缩性实现弹簧的作用。n类型：类型：n空气弹簧空气弹簧n油气弹簧油气弹簧1.1.空气弹簧空气弹簧如图如图22-1222-12（压缩空气）（压缩空气）n特点：特点：变刚度弹簧，变刚度弹簧，可调节车身高度，可调节车身高度，质量小，易漏气，质量小，易漏气，寿命短寿命短 。分别用于。分别用于客车和轿车。客车和轿车。n空气弹簧只承受轴空气弹簧只承受轴向载荷向载荷n必须有必须有纵向和横向纵向和横向推力杆等导向机构推力杆等导向机构n还必须装还必须装有减振器。有减振器。囊式囊式膜膜 式式2.2.油气弹簧油气弹簧( ( 惰性气体惰

13、性气体N)N)n1)1)单气室单气室 如图如图22-13n特点：特点：n具有变刚度的特具有变刚度的特性。性。n结构简单，工作结构简单，工作可靠，维护也较可靠，维护也较方便。方便。n但在伸张行程的但在伸张行程的刚度低。刚度低。2)双气室如图22-16主活塞主活塞浮动活塞浮动活塞主气室主气室反压气室反压气室提高了伸张行提高了伸张行程的刚度程的刚度3)3)两极压力式两极压力式如图如图22-1822-18nA A压力小于压力小于B B压压力力n刚度变化较大刚度变化较大, ,因此悬架的振因此悬架的振动频率随载荷动频率随载荷变化较小。变化较小。油气弹簧特点：油气弹簧特点：n体积比钢板弹簧小，但对密封要求高

14、，体积比钢板弹簧小，但对密封要求高，维护麻烦。属于变刚度弹簧，用于重型维护麻烦。属于变刚度弹簧，用于重型汽车。汽车。n油气弹簧只承受轴向载荷，必须有纵向油气弹簧只承受轴向载荷，必须有纵向和横向推力杆等导向机构。和横向推力杆等导向机构。五、橡胶弹簧五、橡胶弹簧n特点特点：n可承受压缩载荷与扭转可承受压缩载荷与扭转载荷；载荷；n单位质量的储能量较金单位质量的储能量较金属弹簧多，隔声性能好，属弹簧多，隔声性能好，工作无噪声，不需要润工作无噪声，不需要润滑油；滑油；n由于橡胶弹簧的内磨擦由于橡胶弹簧的内磨擦较大，因此橡胶弹簧具较大，因此橡胶弹簧具有一定的减振能力。有一定的减振能力。n多用作悬架的多用作

15、悬架的副簧和缓副簧和缓冲块冲块。一、一、 纵置板簧式非独立悬架纵置板簧式非独立悬架（一）前悬（一）前悬1 1CA1091CA1091前悬架前悬架 如图如图22222121n（1 1）前钢板弹簧）前钢板弹簧用两个用两个U U行螺栓固行螺栓固定在前轴的工字定在前轴的工字梁上，前端固定梁上，前端固定铰链连接，后端铰链连接，后端连在吊耳连在吊耳9 9上可以上可以摆动。摆动。n（2 2）润滑）润滑n（3 3）减振器的连）减振器的连接接n（4 4）限位块）限位块2 2橡胶块支承的前悬架结构橡胶块支承的前悬架结构如图如图22222323n弹簧变形时两端的相弹簧变形时两端的相对移动靠橡胶变形来对移动靠橡胶变形

16、来保证，纵向力、侧向保证，纵向力、侧向力直接由橡胶支承垫力直接由橡胶支承垫传至车架。传至车架。n 特点：特点：主片不易损坏，主片不易损坏，无须润滑，有良好的消无须润滑，有良好的消除噪声的能力，但弹簧除噪声的能力，但弹簧的纵向移动量受到限制，的纵向移动量受到限制，常用在比较长且刚度比常用在比较长且刚度比大的钢板弹簧上。大的钢板弹簧上。n如一汽如一汽2.5T2.5T越野车、一越野车、一拖拖5T5T越野车上。越野车上。3 3变刚度钢板弹簧前悬架变刚度钢板弹簧前悬架CA1040CA1040采用采用 变截面钢板变截面钢板弹簧弹簧如图如图22222424 特 点特 点 ：弹 簧弹 簧销的衬套采用销的衬套采

17、用了橡胶衬套，了橡胶衬套，工作无磨损，工作无磨损，不需润滑，简不需润滑，简化了保养工作，化了保养工作，无噪声无噪声。（二）后悬架（二）后悬架1. EQ1090 E1. EQ1090 E型汽车后悬架型汽车后悬架如图如图22222525n优点：优点：主簧和副簧主簧和副簧并联，弹簧刚度可并联，弹簧刚度可变，使车身振动频变，使车身振动频率不因载荷变大而率不因载荷变大而变化过大。变化过大。n缺点：缺点：刚度增加很刚度增加很突然，对汽车行驶突然，对汽车行驶平顺性不利。平顺性不利。2.2.依维柯货车后悬架依维柯货车后悬架如图如图 22222727o特点特点：渐变刚度渐变刚度弹簧，为主簧刚和弹簧，为主簧刚和副

18、簧接触时，弹簧副簧接触时，弹簧特性为非线性，当特性为非线性，当全部接触为线性。全部接触为线性。副簧逐渐起作用，副簧逐渐起作用，因此悬架刚度变化因此悬架刚度变化比较平稳，从而改比较平稳，从而改善了汽车行驶平顺善了汽车行驶平顺性性。o缺点缺点：主簧和副簧主簧和副簧之间易存积垢之间易存积垢。21.5 21.5 独立悬架独立悬架l一、优缺点及类型一、优缺点及类型 如图如图21-221-21.1.优缺点优缺点 优点：优点：n（1 1）在弹性元件一定的在弹性元件一定的变形范围内，两侧车轮可变形范围内，两侧车轮可以单独运动而互不影响以单独运动而互不影响。n（2 2）减少了汽车的非簧减少了汽车的非簧载质量，使

19、悬架受到的冲载质量，使悬架受到的冲击减小。击减小。n（3 3）采用断开式车桥，）采用断开式车桥，发动机的位置可以降低和发动机的位置可以降低和前移前移；同时给予车轮较大同时给予车轮较大的上下运动空间，可将悬的上下运动空间，可将悬架刚度设计得较小。架刚度设计得较小。n对于有特殊要求的越野汽对于有特殊要求的越野汽车全部车轮采用独立悬架车全部车轮采用独立悬架比较合理。比较合理。缺点：缺点：n结构复杂，成本结构复杂，成本高，保养维修不高，保养维修不便，在一般情况便，在一般情况下，车轮跳动时，下，车轮跳动时，外倾角与轮距变外倾角与轮距变化较大，轮胎化较大，轮胎磨磨损较严重。损较严重。3.3.类型类型图图2

20、2-3222-32n1 1）车轮在汽车）车轮在汽车横向平面内摆动横向平面内摆动的悬架的悬架横臂式横臂式n2 2）车轮在汽车）车轮在汽车纵向平面内摆动纵向平面内摆动的悬架的悬架纵臂式纵臂式n3)3)车轮沿主销移车轮沿主销移动的悬架动的悬架烛式烛式和麦弗逊式和麦弗逊式n4)4)车轮在汽车的车轮在汽车的斜向平面内摆动斜向平面内摆动的悬架的悬架单斜臂单斜臂式式二、横臂式独立悬架二、横臂式独立悬架n1.1.单横臂式单横臂式n当悬架变形时，当悬架变形时，车轮平面将产车轮平面将产生倾斜，改变生倾斜，改变轮距，使轮胎轮距，使轮胎相对地面侧向相对地面侧向滑移，用的少。滑移，用的少。图图22-3322-33戴姆勒

21、戴姆勒- -奔驰轿车采用。奔驰轿车采用。单横臂单横臂双横臂双横臂2.2.双横臂式独立悬架双横臂式独立悬架如图如图22-3422-34. .n1)1)摆臂长度相等摆臂长度相等，n如图如图22223434（a a）。车轮平面）。车轮平面没有倾斜，但轮距却发生了较没有倾斜，但轮距却发生了较大的变化，增加了侧向滑移的大的变化，增加了侧向滑移的可能。可能。n2)2)双横臂长度不相等双横臂长度不相等。n选择合适的话，可使车轮和主选择合适的话，可使车轮和主销的角度以及轮距的变化都不销的角度以及轮距的变化都不太大，不大的轮距变化可由轮太大，不大的轮距变化可由轮胎变形来适应。胎变形来适应。n因此在轿车前轮上用的

22、很广泛。因此在轿车前轮上用的很广泛。图图22-35,CA756022-35,CA7560前悬架前悬架n组成：组成：上横臂、上横臂、下横臂、螺旋弹下横臂、螺旋弹簧、减振器。簧、减振器。n主销后倾角的调主销后倾角的调整整：通过上摆臂通过上摆臂轴轴1515。n车轮外倾角的车轮外倾角的调整调整：通过垫通过垫片片1212n垂直力的传递垂直力的传递：纵向力、侧向力纵向力、侧向力的传递：的传递：n上、下摆臂都做上、下摆臂都做成叉形的刚性架。成叉形的刚性架。依维柯前悬架依维柯前悬架图图22-36,3722-36,37 特点：可调节车身高度特点：可调节车身高度三、三、车轮沿主销移动的悬架车轮沿主销移动的悬架烛烛

23、式和麦弗逊式式和麦弗逊式 1.1.烛式烛式特点特点: :主主销定位销定位角不变角不变, ,轮距、轮距、轴距稍轴距稍有改变；有改变；但磨损但磨损严重，严重，因此已因此已很少采很少采用。用。2.麦弗逊式麦弗逊式n优点：优点：增大了两前增大了两前轮内侧的空间，便轮内侧的空间，便于发动机和其他部于发动机和其他部件的布置。件的布置。n缺点：缺点：滑动立柱磨滑动立柱磨损厉害。损厉害。n侧向力大部分由侧向力大部分由下摆臂承受，其下摆臂承受，其余部分由减振器余部分由减振器承受。承受。n和烛式悬架相比和烛式悬架相比在一定程度上减少了在一定程度上减少了滑动摩擦。滑动摩擦。如图如图22-44也称也称滑柱连杆式滑柱连

24、杆式多用在前置、前驱动的轿车和轻型客车上多用在前置、前驱动的轿车和轻型客车上21.621.6主动悬架和半主动悬架（了解）主动悬架和半主动悬架（了解）o 前面讲的都属于被动悬架，主动悬架是前面讲的都属于被动悬架，主动悬架是在悬架系统中附加了一个可控制作用力在悬架系统中附加了一个可控制作用力的装置。的装置。主动悬架（有源）：主动悬架（有源）：图图22-5522-55 根据汽车运动根据汽车运动状况和路面状状况和路面状况，适时地调况，适时地调节刚度和阻尼，节刚度和阻尼，使其处于最佳使其处于最佳振动状态，但振动状态，但结构复杂，价结构复杂，价格高格高。 无级式半主动悬架（无源主动悬架无级式半主动悬架（无

25、源主动悬架）o不考虑改变悬架不考虑改变悬架的刚度，的刚度，只考虑改变只考虑改变悬架的阻尼，不含动悬架的阻尼，不含动力源。力源。由于性能接近由于性能接近于主动悬架，又能在于主动悬架，又能在工作时几乎不消耗车工作时几乎不消耗车辆的动力，结构简单，辆的动力，结构简单，有较大的发展前景。有较大的发展前景。小结小结o 本章介绍了悬架的组成与类型，本章介绍了悬架的组成与类型，减振器的结构原理，非独立悬架与独减振器的结构原理，非独立悬架与独立悬架的类型与结构特点，要求重点立悬架的类型与结构特点，要求重点掌握减振器的工作原理，钢板弹簧非掌握减振器的工作原理，钢板弹簧非独立悬架，双横臂式独立悬架和麦弗独立悬架，

26、双横臂式独立悬架和麦弗狲式独立悬架的结构特点。狲式独立悬架的结构特点。22.322.3减振器减振器n一、液力减振器的基本工一、液力减振器的基本工作原理和类型作原理和类型 n1.1.基本原理基本原理：图图-n减振器壳体内的油从一侧内减振器壳体内的油从一侧内腔经小孔流入另一侧内腔腔经小孔流入另一侧内腔n孔壁与油液间的摩擦以及油孔壁与油液间的摩擦以及油液分子的内摩擦便形成对振液分子的内摩擦便形成对振动的阻尼力动的阻尼力n使汽车振动的能量转化为油使汽车振动的能量转化为油液的热能，被减振器壳体吸液的热能，被减振器壳体吸收后散发到大气中收后散发到大气中2 2类型类型 双作用双作用在压缩在压缩和伸张行程都起作用。和伸张行程都起作用。用的比较广泛。用的比较广泛。 如如一汽红旗一汽红旗CA7220CA7220、奥迪奥迪100100、捷达和桑、捷达和桑塔纳轿车采用塔纳轿车采用。 单作用单作用在伸张在伸张行程起作用。行程起作用。3 3对减振器的要求对减振器的要求n1 1）在悬架压缩行程中，减振器）在悬架压缩行程中，减振器的阻尼力减小，弹性元件起主的阻尼力减小，弹性元件起主要作用。要作用。n2 2）在悬架伸张行程中，减振器）在悬架伸张行程中，减振器阻尼力应大于前一行程的阻尼力应大于前一行程的2525倍，倍，减振器起主要作用。减振器起主要作用。