汽车底盘构造课件 第九章 汽车行驶系统-2

9.6悬架1.悬架的功用、组成和类型2.弹性元件3.减振器和横向稳定杆4.非独立悬架5.独立悬架6.电控悬架悬架：

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。9.6悬架悬架的组成：弹性元件：使车架与车桥的连接具有弹性，吸收、缓和路面的冲击和振动；阻尼元件(减振器)：衰减弹性元件的振动，吸收并散发振动能量。导向杆系：起传力和导向作用。横向稳定器：在汽车转向时，防止车身产生过大侧倾和横向角振动，在多数轿车和客车上装配。9.6.1悬架的功用、组成和类型悬架功用：（1）缓冲：缓和汽车行驶中由于路面不平所造成的冲击；（2）减振：迅速衰减振动，弹簧系统受到冲击后将产生振动，持续的振动使乘员舒适性降低；（3）导向：车轮相对于车身和车架跳动时，车轮（特别是转向轮）的运动轨迹应符合一定的要求，否则对汽车的某些行驶性能（特别是操纵稳定性）有不利的影响；（4）传力：把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架（或承载式车身）上，保证汽车的正常行驶。9.6.1悬架的功用、组成和类型按汽车悬架的结构特点分为：非独立悬架；独立悬架。悬架的类型：9.6.1悬架的功用、组成和类型非独立悬架：两侧车轮刚性的连接在一起，只能共同运动的悬架。广泛应用于货车、客车和轿车后桥。9.6.1悬架的功用、组成和类型独立悬架：两侧车轮由断开式车桥连接，车轮单独通过悬架与车架连接，可以单独跳动。广泛应用于轿车前悬架。9.6.1悬架的功用、组成和类型9.6悬架1.悬架的功用、组成和类型2.弹性元件3.减振器和横向稳定杆4.非独立悬架5.独立悬架6.电控悬架由若干片等宽但不等长的合金弹簧片组合而成的近似等强度的弹性梁。钢板弹簧对称式钢板弹簧：中心螺栓距两端卷耳距离相等；非对称式钢板弹簧：中心螺栓距两端卷耳距离不相等。9.6.2弹性元件优点：无须润滑、不怕泥污、纵向布置空间较小、质量小。缺点：只能承受垂直载荷，需装设导向机构，螺旋弹簧变形时没有钢板弹簧

那样的片间摩擦，无减振作用，需另装减振器。采用变钢丝直径、变螺距、变弹簧直径的非线性螺旋弹簧，可以获得更好的平顺性。螺旋弹簧9.6.2弹性元件扭杆弹簧：由弹簧钢制成的杆，通过沿轴向扭转变形来缓冲冲击。扭杆断面通常为圆形，少数为矩形或管形。两端形状可以做成花键、方形、六角形或带平面的圆柱形等等，以便一端固定在车架上，另一端固定在悬架的摆臂上。摆臂还与车轮相连，当车轮跳动时，摆臂便绕着扭杆轴线摆动，使扭杆产生扭转弹性变形，借以保证车轮与车架的弹性联系。9.6.2弹性元件1.空气弹簧

气体弹簧以空气作弹性介质，在一个密闭的容器内装入压缩空气(气压0.5～1MPa)，利用气体的压缩弹性实现弹簧的作用；随着载荷的增加，容器内的压缩空气压力升高，其刚度也随之增加；载荷减少，刚度也随空气压力的降低而下降，因而具有较好的变刚度特性；空气弹簧可分为囊式和膜式两种。9.6.2弹性元件采用空气弹簧时，刚度可变，车身高度可调。1.空气弹簧

气体弹簧9.6.2弹性元件以惰性气体(一般为氮气)作为弹性介质，以油液作为传力介质的气体弹簧；由于气体压力很高，其体积要比空气弹簧小；带有阻尼阀，兼起减振作用。单气室油气弹簧分油气不分隔式和油气分隔式两种，后者可防止油液乳化，且便于充气。2.油气弹簧

气体弹簧9.6.2弹性元件双气室油气弹簧比单气室油气弹簧多一个作用力方向相反的反压气室和一个浮动活塞，提高了弹簧刚度，消除了伸张行程中活塞与缸体底部发生撞击可能性。2.油气弹簧

气体弹簧9.6.2弹性元件气体弹簧特点：1.只承受轴向载荷，必须设计纵向和横向推力杆等导向机构，空气弹簧还必须设有减振器；2.可借助专门的控制阀(高度阀)自动调节气囊和气室的原始充气压力，以便车身离地高度一致；3.空气弹簧质量比任何弹簧都小，寿命长，但尺寸大；4.油气弹簧的密封要求高，加工和装配精度高，维护较麻烦。

气体弹簧9.6.2弹性元件钢板弹簧：螺旋弹簧：扭杆弹簧：空气弹簧:油气弹簧:橡胶弹簧:组成的悬架结构简单，工作可靠，刚度大，主要应用于非独立悬架。制造工艺简单，不需要润滑，安装的纵向空间小，质量小。单位质量储能高，结构简单，不需要润滑，方便布置。统称为气体弹簧，具有变刚度特性，可调整车身高度。可提高汽车的舒适性和平顺性，应用于高级大巴和高级轿车。单位储能高，有阻尼特性、隔振，多用做缓冲块。9.6.2弹性元件各种弹性元件的应用：普通货车的非独立悬架广泛采用钢板弹簧；重型载货汽车采用气体弹簧更好，也还有很多货车采用钢板弹簧；轿车的独立悬架大多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，部分高级轿车也采用气体弹簧；橡胶弹簧一般用作缓冲块或辅助弹簧。9.6.2弹性元件9.6悬架1.悬架的功用、组成和类型2.弹性元件3.减振器和横向稳定器4.非独立悬架5.独立悬架6.电控悬架减振器的类型：按工作方式分为：

单向作用式减振器和双向作用式减振器；按结构形式分为：

单筒减振器和双筒减振器；按阻尼是否可调分为：阻尼可调式和阻尼不可调式；按工作介质分为：油液减振器、气体减振器；按是否充气分为：充气减振器和不充气减振器。目前汽车上广泛采用的是双向作用式油液减振器。汽车上的油液减振器与弹性元件并联安装(同心或不同心)，用于衰减(车架)车身的振动；当车架与车桥(车轮)作相对往复运动时，减振器中的活塞在缸筒内作往复运动，减振器壳体内的油液便反复地从一个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，而被油液和减振器壳体所吸收，然后散到大气中。油液减振器的工作原理9.6.3减振器和横向稳定器对减振器阻尼力的要求：1.减振器的阻尼力要随汽车振动速度的增减而增减；2.在悬架压缩行程（车架和车桥相互移近），减振器的阻尼力要小，以便充分利用弹性元件的弹性缓和冲击；3.在悬架伸张行程，减振器的阻尼力要大，以求迅速减振；4.在车架(或车轮)与车桥之间的运动速度过大时，减振器应能自动加大液流通道面积，使其阻尼力保持在一定的限度范围内，以避免承受过大的冲击载荷。9.6.3减振器和横向稳定器定义：在压缩和伸张两行程内均能起减振作用的减振器。单向阀：油压和簧力同向时，阀关闭；油压和簧力反向时，阀开启。卸载阀：只有当油压增加到一定程度，阀才能开启，而当油压减低到一定程度，阀自动关闭。流通阀和补偿阀是一般的单向阀，弹簧弱。伸张阀和压缩阀弹簧较强，预紧力大，是卸载阀。双向筒式减振器9.6.3减振器和横向稳定器压缩行程活塞杆和活塞一起向下运动工作缸下腔油液压力增高伸张阀和补偿阀关闭；下腔油压力打开流通阀；液体自压缩阀的常通孔流到储油缸筒；阻尼力逐渐增大。阀对油液的节流作用产生阻尼作用，当活塞运动速度很快，下腔油压很大，克服压缩阀压紧弹簧，压缩阀完全打开，阻尼力不再增加，起到泄荷作用。双向筒式减振器9.6.3减振器和横向稳定器活塞杆和活塞一起向上运动工作缸上腔油液压力增高流通阀关闭；压缩阀关闭，伸张阀打开，油液自上腔流向下腔；下腔产生真空度，补偿阀打开储油筒中油液流入到下腔。当活塞运动速度很快，上腔油压很大，克服伸张阀的压紧弹簧，伸张阀完全打开，阻尼力不再增加，起到泄荷作用。伸张行程双向筒式减振器9.6.3减振器和横向稳定器阻尼力随振动速度变化措施：减振器在伸张行程内产生的阻尼力比在压缩行程内产生的阻尼力大的措施：双向筒式减振器压缩阀和伸张阀上开有常通小孔隙，当振动速度较小时，只靠这些小孔工作，当振动速度较大时，才打开阀门工作。伸张阀弹簧刚度比压缩阀的大，而且伸张阀上的常通孔隙的直径也比压缩阀的小。9.6.3减振器和横向稳定器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防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。原因：现在轿车悬架一般都很软，高速行驶会产生很大的横向倾斜和横向角振动。组成：U形横向稳定杆、连接杆和支座，支座固定在车身上，稳定杆通过连接杆与下摆臂相连.工作原理：当车身只作垂直移动，两侧悬架变形相等，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。横向稳定器9.6.3减振器和横向稳定器9.6悬架1.悬架的功用、组成和类型2.弹性元件3.减振器和横向稳定杆4.非独立悬架5.独立悬架6.电控悬架非独立悬架的分类：1）钢板弹簧非独立悬架；2）螺旋弹簧非独立悬架；3）空气弹簧非独立悬架；4）油气弹簧非独立悬架。9.6.4非独立悬架1）钢板弹簧非独立悬架板簧式非独立悬架主要由钢板弹簧和减振器组成。9.6.4非独立悬架

一般只用作轿车的后悬架，具有纵向布置方便，便于维护和保养的特点。螺旋弹簧只能承受垂直载荷，因此需要加装横向推力杆和纵向推力杆。

加强杆的作用是加强横向推力杆的强度，使车身受力均匀。2）螺旋弹簧非独立悬架9.6.4非独立悬架非独立悬架的特点：结构简单；工作可靠；采用钢板弹簧的非独立悬架中，省去了导向结构，方便布置；广泛应用于货车的前、后悬架和轿车的后悬架。9.6.4非独立悬架9.6悬架1.悬架的功用、组成和类型2.弹性元件3.减振器和横向稳定杆4.非独立悬架5.独立悬架6.电控悬架结构特点：两侧车轮独立地与车架或车身弹性连接。独立悬架采用的弹性元件多是螺旋弹簧和扭杆弹簧。9.6.5独立悬架按车轮的运动形式分为：横臂式独立悬架；纵臂式独立悬架；单斜臂式独立悬架；烛式独立悬架和麦弗逊式悬架；多连杆悬架。独立悬架的分类：9.6.5独立悬架根据横臂的数量分为：单横臂独立悬架；双横臂独立悬架等臂式双横臂悬架不等臂式双横臂悬架单横臂式双横臂式特点：车轮在汽车的横向平面内跳动。1）横臂式独立悬架9.6.5独立悬架单横臂式独立悬架特点：

当车轮跳动时、悬架变形将改变轮距，使轮胎产生滑移，破坏轮胎和地面的附着。用于转向轮时，引起主销内倾角和车轮外倾发生变化，目前在前悬架中很少采用。结构简单、紧凑、布置方便，在车速不太高的重型越野车上有采用。1）横臂式独立悬架9.6.5独立悬架(1)等臂式双横臂悬架：车轮跳动时车轮不倾斜但轮距变化较大。1）横臂式独立悬架双横臂式独立悬架9.6.5独立悬架（2）不等臂式双横臂悬架：车轮跳动时车轮倾斜但轮距变化较小，广泛用于中高级轿车。5独立悬架9.6悬架1）横臂式独立悬架双横臂式独立悬架不等臂式双横臂悬架特点：采用球头销代替主销，属无主销式；上下摆臂为叉形结构以提高刚度。1）横臂式独立悬架双横臂式独立悬架9.6.5独立悬架特点：车轮在汽车的纵向平面内跳动。根据采用的纵臂数目可分为：单纵臂独立悬架；双纵臂独立悬架。如果转向轮采用单纵臂式独立悬架，车轮上下跳动时，单纵臂式独立悬架将引起较大的主销后倾角变化。因此多用于后悬架。根据采用的弹性元件可分为：螺旋弹簧纵臂式独立悬架；扭杆弹簧纵臂式独立悬架。2）纵臂式独立悬架9.6.5独立悬架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。双纵臂式独立悬架2）纵臂式独立悬架9.6.5独立悬架定义：车轮沿固定不动的主销轴线移动的独立悬架。烛式悬架缺点：车轮转向时，侧向力全部由主销和其外部的套筒承受，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。优点：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。4）车轮沿主销移动的独立悬架9.6.5独立悬架主销刚性地固定在车架上。烛式悬架4）车轮沿主销移动的独立悬架9.6.5独立悬架定义:车轮沿摆动主销轴线移动的独立悬架,也称为滑柱连杆式悬架。特点：烛式悬架的改进，用横摆臂克服了滑动立柱的受力状况，侧向力大部分由横摆臂承受。属于无主销悬架，筒式减振器为滑动立柱，上端与车身相连，下端与转向节相连，起减振作用同时有导向作用；悬架变形时，主销定位角和轮距有变化，可通过适当调整杆系的布置改善；前轮内侧布置空间较大，方便前置前驱动布置。4）车轮沿主销移动的独立悬架麦弗逊式悬架9.6.5独立悬架4）车轮沿主销移动的独立悬架麦弗逊式悬架9.6.5独立悬架减振器/滑动立柱横摆臂横摆臂球铰链横向稳定杆万向节转向节轮毂弹簧座麦弗逊式悬架4）车轮沿主销移动的独立悬架滑动立柱上支点和横摆臂外端的球铰中心构成主销轴线。9.6.5独立悬架5）多连杆独立悬架四连杆悬架五连杆悬架三连杆悬架杆数增多，可调控的维度和角度也随之增多，使驾驶者对车辆的操控更加精准，可以保证乘坐者很好的舒适性。9.6.5独立悬架两侧车轮可以单独跳动，在不平路面上可减少车身振动，消除转向轮不断偏摆的不良现象；降低非簧载质量(不由弹簧支承的质量)，提高平均车速；采用断开式车桥，发动机总成位置可以降低和前移，降低汽车重心，提高行驶稳定性；提供了较大的车轮跳动空间，因此可以减小悬架刚度，降低汽车偏频，提高平顺性。独立悬架的优点：独立悬架的缺点：结构复杂、制造成本高，维护不便，车轮跳动引起轮矩变化，加剧轮胎磨损。9.6.5独立悬架9.6悬架国内轿车悬架常见的配置麦弗逊式悬架双横臂悬架多连杆悬架单纵臂式独立悬架各种车型前悬架中高级轿车前后悬架中低档车后悬架中高级轿车前悬架9.6悬架1.悬架的功用、组成和类型2.弹性元件3.减振器和横向稳定杆4.非独立悬架5.独立悬架6.电控悬架对悬架的需求改善行驶平顺性：在好路面上汽车正常行驶时悬架软一点，而在坏路面上或起步、制动时悬架硬一点；低速时悬架软一点，高速时悬架硬一点；提高行驶稳定性：高速行驶时悬架变软以降低车身高度；当车身垂直振动位移过大时，增加悬架系统的刚度和阻尼使悬架变硬。

传统悬架系统不能同时满足良好的乘坐舒适性和操纵稳定性。9.6.6电控悬架电控悬架系