学习任务20 悬架

幻灯片编辑：哈尔滨工业大学出版社2013全国汽车类情境·体验·拓展·互动·“1+1”理实一体化规划教材主讲人：曹永军更新日期：2023/1/151悬架任务目标任务描述1.了解：悬架的结构与分类；各种弹性元件及其特点；独立悬架和非独立悬架的类型，主动悬架和半主动悬架；平衡悬架。2.熟悉：悬架的功用。3.掌握：双向作用筒式减振器的工作原理；各种弹性元件优缺点和用途；独立悬架和非独立悬架的特点。4.学会：各种悬架特点以及相互比较。汽车悬架是车架（或车身）与车轴（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。汽车悬架一般都由弹性元件、减振器和导向机构三部分组成。学习任务202学习任务20悬架33Syllabus

Doonethingatatime,anddoitwell本章内容合作交流创新项目20.1概述项目20.2减振器项目20.3弹性元件项目20.4

非独立悬架项目20.5

独立悬架项目20.6

多轴汽车的平衡悬架项目20.7主动悬架和半主动悬架学习任务20悬架项目20.1概述58%4学习任务20悬架悬架的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。汽车悬架结构组成：由弹性元件1、减振器2和导向机构（上、下摆臂4、8）三部分组成（图20.1）。图20.1汽车的悬架组成示意图1-弹性元件；2-减振器；3-转向节4-下摆臂；5-车架前横梁6-横向稳定器；7-万向传动装置；8-上摆臂

58%5学习任务20悬架悬架系统的固有频率为：

:重力加速度；:悬架垂直变形（挠度）；:悬架弹载质量；:悬架刚度（不一定等于弹性元件的刚度），它指使车轮中心相对于车架和车身向上移动过的单位距离（即使悬架产生单位垂直压缩变形）所需要加于悬架上的垂直载荷。58%6学习任务20悬架悬架汽车悬架可分为两大类：非独立悬架和独立悬架。非独立悬架（图20.2a）。其结构特点是两侧的车轮由一根整体式车桥相连。车轮连同车桥一起通过弹性悬架与车架（和车身）连接。当一侧车轮因道路不平而发生跳动时，必然引起另一侧车轮在汽车横向平面内发生摆动，故称为非独立悬架。独立悬架（图20.2b）。其结构特点是车桥断开的，每一侧的车轮可以单独地通过弹性悬架与车架（或车身）连接，两侧车轮可以单独跳动，互不影响，故称为独立悬架。

图20.2非独立悬架和独立悬架(a)独立悬架；(b)非独立悬架项目20.2减振器58%7学习任务20悬架悬架液力减振器的作用原理是，当车架与车桥作往返相对运动而活塞在缸筒内往返移动时，减振器壳体内的油液便反复地从内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔。此时孔壁与油液间的摩擦及液体分子内摩擦便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所吸收，然后散到大气中。减振器阻尼力的大小随车架和车桥（或车轮）相对速度的增减而增减，并且与油液的粘度有关。要求油液的粘度受温度变化的影响尽可能小，且具有抗氧化、抗汽化及对各种金属和非金属零件不起腐蚀作用等性能。

减振器和弹性元件的安装示意图1-车架;2-减振器;3-弹性元件

58%8学习任务20悬架悬架对减振器的要求：1）在悬架压缩行程（车桥与车架相互移近的行程）内，减振器阻尼力应较小，以便充分利用弹性元件的弹性来缓和冲击。2）在悬架伸张行程（车桥与车架相互远离的行程）内，减振器的阻尼力应较大，以求迅速减振。3）当车桥（或车轮）与车架的相对速度较大时，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内，以避免承受过大的冲击载荷。在压缩和伸张两行程内均能起作用的减振器，称为双向作用式减振器。另有一种仅在伸张行程内起作用，称为单向作用式减振器。

图20.4双向作用筒式减振器示意图1-活塞杆;2-工作缸;3-活塞;4-伸张阀5-贮油缸;6-压缩阀;7-补偿阀;8-流通阀9-导向座;10-防尘罩;11-油封9学习任务20悬架双向作用筒式减振器的工作原理视频10学习任务20悬架双向作用筒式减振器的工作原理

①压缩行程当汽车车轮滚上凸起物和滚出凹坑时，车轮移近车架（或车身），减振器受压缩，减振器活塞3下移。活塞下面的腔室（下腔）容积减小，油压升高，油液经流通阀8流到活塞上面的腔室(上腔)。由于上腔被活塞杆占去一部分空间，上腔内增加的容积小于下腔减小的容积,故还有一部分油液推开压缩阀6，流回贮油缸5。这些阀对油液的节流便造成对悬架压缩运动的阻尼力。学习任务20悬架11②伸张行程当车轮滚进凹坑或滚离凸起时，车轮相对车身移开，减振器受拉伸。此时减振器活塞向上移动。活塞上腔油压升高，流通阀8关闭。上腔内的油液便推开伸张阀4流入下腔。同样，由于活塞杆的存在，自上腔流来的油液还不足以充满下腔所增加的容积，下腔内产生一定的真空度，这时贮油缸中的油液便推开补偿阀7流入下腔进行补充。此时，这些阀的节流作用即造成对悬架伸张运动的阻尼力。

学习任务20悬架12由于伸张阀弹簧的刚度和预紧力比压缩阀的大，且伸张行程的油液通道截面比压缩阀的小，所以减振器在伸张行程产生的最大阻尼力远远超过压缩行程。减振器公式：学习任务20悬架13项目20.3弹性元件具有减振作用14学习任务20悬架

1、钢板弹簧

图20.5钢板弹簧对称式钢板弹簧;(b)非对称式钢板弹簧1-卷耳;2-弹簧夹;3-钢板弹簧;4-中心螺栓;5-螺栓;6-套管;7-螺母优点：结构简单；成本低；具有减振作用。1、螺旋弹簧图20.1汽车的悬架组成示意图1-弹性元件；2-减振器；3-转向节4-下摆臂；5-车架前横梁6-横向稳定器；7-万向传动装置；8-上摆臂优点：无需润滑，不忌污泥；纵向安置空间紧凑；弹簧本身质量小。15学习任务20悬架3、扭杆弹簧与钢板弹簧比较，其优点：质量轻；无需润滑；保养维修方便。图20.6扭杆弹簧1-扭杆;2-摆臂扭杆弹簧主要适用于小型车和箱式车学习任务20悬架164、气体弹簧图20.7空气弹簧(a、b)-囊式空气弹簧;(c、d)-膜式空气弹簧学习任务20悬架175、橡胶弹簧图20.8橡胶弹簧(a)受压缩载荷;(b)受扭转载荷

18学习任务20悬架项目20.4

非独立悬架19学习任务20悬架

1、纵置板簧式非独立悬架

13-减振器连接销;14-前板簧吊耳销;15-钢板弹簧销

图20.9钢板弹簧1-钢板弹簧前支架;2-前钢板弹簧;3-U型螺栓;4-前板簧盖板;5-缓冲块;6-限位块;7-减振器上支架;8-减振器;9-吊耳;10-吊耳支架;11-中心螺栓;12-减振器下支架;13-减振器连接销;14-前板簧吊耳销;15-钢板弹簧销项目20.4

非独立悬架20学习任务20悬架

2、螺旋弹簧非独立悬架图20.11螺旋弹簧非独立悬架、1-纵向推力杆；2-螺旋弹簧和减振器总成；3-后轴；4-加强杆；5-横向推力杆图20.12空气弹簧飞独立悬架示意图1-压气机；2、7-空气滤清器；3-车身高度控制阀；4-控制杆；5-空气弹簧；6-储气罐；8-贮气筒；9-压力调节器；10-油水分离器项目20.4

非独立悬架学习任务20悬架213、空气弹簧非独立悬架项目20.5

独立悬架22学习任务20悬架

独立悬架优点：

1）两侧车轮可以单独运动互不影响；

2）减小了非簧载质量，有利于汽车的平顺性；

3）采用断开式车桥，可以降低发动机位置，降低整车重心；

4）车轮运动空间较大，可以降低悬架刚度，改善平顺性。

图20.13三种基本类型的独立悬架示意图横臂式独立悬架;(b)纵摆臂式独立悬架;(c)烛式悬架;(d)麦弗逊式独立悬架;项目20.5

独立悬架23学习任务20悬架

独立悬架优点：

①在悬架弹性元件一定的变形范围内，两侧车轮可以单独运动而互不影响，这样在不平道路上可减少车架和车身的振动，而且有助于消除转向轮偏摆的不良现象；②减少了汽车的非簧载质量；③采用断开式车桥，发动机总成的位置可以降低和前移，使汽车重心下降，提高了汽车行驶稳定性；图20.13三种基本类型的独立悬架示意图横臂式独立悬架;(b)纵摆臂式独立悬架;(c)烛式悬架;(d)麦弗逊式独立悬架;项目20.5

独立悬架24学习任务20悬架

横臂式独立悬架可分为单横臂式和双横臂式两种。3、空气弹簧非独立悬架图20.14单横臂式后独立悬架示意图1-减振器；2-油气弹性元件；3-中间支撑；4-单铰链；5-主减器壳；6-纵向推力杆；7-螺旋弹簧；8-半轴套管1.横臂式独立悬架项目20.5

独立悬架25学习任务20悬架

横臂式独立悬架可分为单横臂式和双横臂式两种。(a)(b)图20.15双横臂式后独立悬架示意图1.横臂式独立悬架图20.16纵摆臂式独立悬架示意图(a)单纵摆臂式(b)双纵摆臂式学习任务20悬架26项目20.5

独立悬架2.纵臂式独立悬架3.1烛式悬架图20.18烛式悬架示意图1-主销;2、5-防尘罩;3-车架;4-套筒;6-减振器;7-通气管学习任务20悬架27项目20.5

独立悬架3.车轮沿直销移动的悬架

28学习任务20悬架

3.2麦弗逊式悬架项目20.5

独立悬架29学习任务20悬架

3.2麦弗逊式悬架图20.19麦弗逊式悬架1-螺旋弹簧;2-减振器;3-转向节;4-下摆臂;5-横向稳定器项目20.5

独立悬架横向稳定器主要由U形横向稳定杆、连接杆和支座组成，支座固定在车身上，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。

4.横向稳定器学习任务20悬架3031学习任务20悬架

横向稳定器图20.20横向稳定器的安装1-支架;2-套筒;3-横向稳定杆;4-弹簧支座项目20.6

多轴汽车的平衡悬架32学习任务20悬架

(b)图20.21三轴汽车在不平路面上行驶情况示意图

项目20.7主动悬架和半主动悬架

33学习任务20悬架

车辆主动悬架系统是在悬架系统（弹性元件、减振器、导向装置）中附加一个可控制作用力装置，通常由执行机构、测量系统、反馈控制系统