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第二十二章懸架,主要內(nèi)容,概述減振器彈性元件非獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架多軸汽車的平衡懸架主動(dòng)懸架與半主動(dòng)懸架,第一節(jié)概述,懸架定義車架（或承載式車身）與車橋（或車輪）之間的一切傳力連接裝置的總稱。作用：把作用于車輪的垂直反力、縱向反力和測向力以及這些反力引起力矩傳遞到車架，并使車輛具有良好的乘坐舒適性、平順性和穩(wěn)定性。,一、懸架組成與功用,主要構(gòu)成：三部分彈性元件：緩沖減振器：減振導(dǎo)向桿系：傳力并約束車橋運(yùn)動(dòng)軌跡另外一些車輛上還要加裝橫向穩(wěn)定器：提高懸架的側(cè)傾角剛度,二、懸架系統(tǒng)的自然振動(dòng)頻率,也稱振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率,是影響平順性的重要性能指標(biāo)，也稱為車輛的偏頻，取值范圍一般在1~1.6Hz之間。自然振動(dòng)頻率由汽車簧載質(zhì)量和懸架剛度決定。,由公式可知:1)垂直載荷一定時(shí)，懸架剛度越小，自然振動(dòng)頻率越低，一定載荷下懸架垂直變形大。貨車結(jié)構(gòu)難保證，故其自然頻率一般較高。2)剛度一定時(shí)，簧載質(zhì)量越大，變形越大，自然頻率越低。為使汽車從空載到滿載的范圍變化時(shí)，車身自然振動(dòng)頻率基本保持不便，要求懸架剛度是可調(diào)的。,三、懸架的分類,非獨(dú)立懸架：兩側(cè)車輪剛性連接在一起，只能共同運(yùn)動(dòng)的懸架廣泛應(yīng)用于貨車、客車和轎車后橋獨(dú)立懸架：兩側(cè)車輪由斷開式車橋連接，車輪單獨(dú)通過懸架于車架連接，可以單獨(dú)跳動(dòng)。廣泛應(yīng)用于轎車前懸架。,3．汽車懸架的類型,非獨(dú)立懸架的特點(diǎn)兩側(cè)車輪通過整體式車橋相連，車橋通過懸架與車架或車身相連。如果行駛中路面不平，一側(cè)車輪被抬高，整體式車橋?qū)⑵仁沽硪粋?cè)車輪產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。,2）獨(dú)立懸架,獨(dú)立懸架的特點(diǎn)車橋是斷開的，每一側(cè)車輪單獨(dú)地通過懸架與車架（或車身）相連，每一側(cè)車輪可以獨(dú)立跳動(dòng)。,第二節(jié)彈性元件,鋼板彈簧螺旋彈簧扭桿彈簧空氣彈簧油氣彈簧橡膠彈簧,懸架的彈性元件主要有：,組成的懸架結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，剛度大，適用于非獨(dú)立懸架。,制造工藝簡單，不需要潤滑，安裝的縱向空間小，質(zhì)量小。應(yīng)用于獨(dú)立懸架。,單位質(zhì)量的儲(chǔ)能高，結(jié)構(gòu)簡單，不需要潤滑，方便布置。,統(tǒng)稱為氣體彈簧，具有變剛度特性，可調(diào)整車身高度，提高汽車的舒適性和平順性。應(yīng)用于高級(jí)大巴和高級(jí)轎車。,單位儲(chǔ)能高，有阻尼特性、隔振。用于緩沖塊,第二節(jié)彈性元件,鋼板彈簧中心螺栓距兩端卷耳中心的距離相等時(shí)，稱為對(duì)稱式鋼板彈簧，不相等時(shí)，稱為非對(duì)稱式鋼板彈簧。多片式鋼板彈簧可以同時(shí)起到緩沖、減振、導(dǎo)向和傳力的作用，用于貨車后懸架可以不裝減振器。,變厚度斷面的彈簧片,一些輕型貨車和客車采用由單片或2～3片變厚度斷面的彈簧片構(gòu)成的少片變截面鋼板彈簧，其彈簧片的斷面尺寸沿長度方向是變化的，片寬保持不變，它可以實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化。,二、螺旋彈簧,螺旋彈簧用彈簧鋼棒料卷制而成，常用于各種獨(dú)立懸架。特點(diǎn)是沒有減振和導(dǎo)向功能，只能承受垂直載荷。在螺旋彈簧懸架中必須另裝減振器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，前者起減振作用，后者用以傳遞垂直力以外的各種力和力矩，并起導(dǎo)向作用。,三、扭桿彈簧,扭桿彈簧本身是一根由彈簧鋼制成的桿。扭桿斷面通常為圓形，少數(shù)為矩形或管形。其兩端形狀可以做成花鍵、方形、六角形或帶平面的圓柱形等等，以便一端固定在車架上，另一端固定在懸架的擺臂上。擺臂還與車輪相連。當(dāng)車輪跳動(dòng)時(shí)，擺臂便繞著扭桿軸線擺動(dòng)，使扭桿產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)彈性變形，借以保證車輪與車架的彈性聯(lián)系。,四、氣體彈簧,氣體彈簧是在一個(gè)密封的容器中充入壓縮氣體，利用氣體可壓縮性實(shí)現(xiàn)彈簧的作用。氣體彈簧的特點(diǎn)：作用在彈簧上的載荷增加時(shí)，容器中氣壓升高，彈簧剛度增大；反之，當(dāng)載荷減小時(shí)，氣壓下降，剛度減小。氣體彈簧具有理想的變剛度特性。,1．空氣彈簧,囊式空氣彈簧由夾有簾線的橡膠氣囊和密閉在其中的壓縮空氣所組成。氣囊有單節(jié)和多節(jié)式，節(jié)數(shù)越多，彈性越好，但密封性越差。膜式空氣彈簧的密閉氣囊由橡膠膜片和金屬壓制件組成。與囊式相比，其剛度較小，車身自然振動(dòng)頻率較低；尺寸較小，在車上便于布置，故多用在轎車上。,2．油氣彈簧,油氣彈簧一般以惰性氣體氮為彈性介質(zhì)，用油液作為傳力介質(zhì)，由氣體彈簧和相當(dāng)于減振器的液壓缸組成。單氣室油氣彈簧單氣室油氣分隔式油氣彈簧單氣室油氣不分隔式油氣彈簧雙氣室油氣彈簧兩級(jí)壓力式油氣彈簧,五、橡膠彈簧,橡膠彈簧利用橡膠本身的彈性起彈性元件的作用?？梢猿惺軌嚎s載荷和扭轉(zhuǎn)載荷，由于橡膠的內(nèi)摩擦較大，橡膠彈簧還具有一定的減振能力。橡膠彈簧多用作懸架的副簧和緩沖塊。,第三節(jié)減振器,減振器作用：加速車架與車身振動(dòng)的衰減，以改善汽車行駛平順性減振器與彈性元件并聯(lián)安裝減振器原理：通過減振器自身的運(yùn)動(dòng)，消耗彈簧變形儲(chǔ)存的能量，將其變?yōu)闊崮?，并散發(fā)到空氣中，以衰減彈簧的振動(dòng),液力減振器的工作原理,活塞在缸筒內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，油液從一個(gè)內(nèi)腔流入另一個(gè)，孔壁與油液以及液體分子的內(nèi)摩擦形成對(duì)振動(dòng)的阻尼力，使車身和車架的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能，并被油液和減振器殼體吸收，最后散發(fā)到大氣中,減振器阻尼力的要求,減振器隨懸架一起被壓縮時(shí)，其阻尼力要小，以便讓彈性元件充分的吸收振動(dòng)能量，緩和沖擊在減振器與懸架一起被拉伸時(shí)，減振器的阻尼力要大，以便讓彈簧振動(dòng)得到迅速衰減，降低駕駛員的疲勞；在車架與車橋之間運(yùn)動(dòng)速度過大時(shí)，減振器應(yīng)該具有泄荷通道，使其阻尼力保持在一定限度范圍內(nèi),壓縮變形大，阻力小拉伸變形小，阻力大,一、雙向作用筒式減振器,雙向筒式減振器的工作過程,壓縮行程,連桿和活塞一起向下運(yùn)動(dòng),工作缸下腔油液壓力增高,拉伸閥和補(bǔ)償閥關(guān)閉；下腔的高壓打開流通閥；,壓縮閥開，液體自壓縮閥流出到儲(chǔ)油筒；阻尼力逐漸增大。,當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)速度很快，下腔油壓很大，克服壓縮閥壓緊彈簧，壓縮閥完全打開，阻尼力不再增加。起到泄荷作用。,,,,拉伸行程,連桿和活塞一起向上運(yùn)動(dòng),工作缸上腔油液壓力增高,伸張閥開，油液通過伸張閥流向下腔；,節(jié)流孔的節(jié)流作用產(chǎn)生阻尼力,當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)速度很快，上腔油壓很大，克服伸張閥的壓緊彈簧，伸張閥完全打開，阻尼力不再增加。起到泄荷作用。,補(bǔ)償閥打開，儲(chǔ)油筒中油液流入到下腔；,,,,,一、雙向作用筒式減振器,二、新型減振器,充氣式減振器,優(yōu)點(diǎn)：采用浮動(dòng)活塞，減少一套底閥內(nèi)充高壓氣體，能有效衰減高頻振動(dòng)，有助于消除噪音；缺點(diǎn)：充氣工藝復(fù)雜，修理困難，由于是單筒的，缸筒變形后，減振器不能工作。,阻力可調(diào)式減振器,特點(diǎn)：阻尼特性可以根據(jù)行駛工況和懸架參數(shù)的變化，進(jìn)行調(diào)解，使車輛性能更好工作原理：根據(jù)汽車載荷的變化，調(diào)整減振器的節(jié)流孔的流通面積，進(jìn)而調(diào)整阻尼。當(dāng)載荷增加時(shí)，節(jié)流孔流通面積減小，阻尼力增大。載荷減小時(shí)的情況相反。,第四節(jié)非獨(dú)立懸架,特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠；采用鋼板彈簧非獨(dú)立懸架時(shí)，省去導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，方便布置。廣泛引用于貨車前、后懸架和轎車后懸架分類：鋼板彈簧非獨(dú)立懸架；螺旋彈簧非獨(dú)立懸架；空氣彈簧非獨(dú)立懸架油氣彈簧非獨(dú)立懸架,第四節(jié)非獨(dú)立懸架,縱置板簧式非獨(dú)立懸架主要由鋼板彈簧和減振器組成。,縱置板簧式非獨(dú)立懸架,縱置板簧式非獨(dú)立懸架,采用主副簧結(jié)構(gòu)的鋼板彈簧懸架,目的：通過主副簧先后起作用，得到變剛度特性提高汽車平順性。副簧在上：剛度突變，不利于汽車平順性。副簧在下：副簧逐漸起作用，具有剛度漸變的特點(diǎn)，有利于汽車平順性。,二、螺旋彈簧非獨(dú)立懸架,螺旋彈簧非獨(dú)立懸架由螺旋彈簧、減振器、縱向推力桿和橫向推力桿組成。常用于轎車的后懸架。,三、空氣彈簧非獨(dú)立懸架,空氣彈簧非獨(dú)立懸架主要由囊式空氣彈簧、壓氣機(jī)、車身高度調(diào)節(jié)控制閥、控制桿等組成。采用空氣彈簧懸架容易實(shí)現(xiàn)車身高度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。,四、油氣彈簧非獨(dú)立懸架,油氣彈簧非獨(dú)立懸架主要由油氣彈簧（兼起減振器作用）、橫向推力桿、縱向推力桿等組成推力桿起導(dǎo)向和傳力的作用。,第五節(jié)獨(dú)立懸架,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩側(cè)車輪獨(dú)立的與車架或車身彈性連接優(yōu)點(diǎn)兩側(cè)車輪運(yùn)動(dòng)互不影響，減少振動(dòng)，消除車輪偏擺減小非簧載質(zhì)量，懸架受到的沖擊載荷小，利于平順性；可以采用斷開式車橋，降低整車重心；可降低懸架剛度，改善平順性缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，維護(hù)不便車輪引起輪矩變化，加劇輪胎磨損,獨(dú)立懸架的類型,獨(dú)立懸架的類型,單橫臂式獨(dú)立懸架,其特點(diǎn)是當(dāng)懸架變形時(shí)，車輪平面將產(chǎn)生傾斜而改變兩側(cè)車輪與路面接觸點(diǎn)間的距離——輪距，致使輪胎相對(duì)于地面?zhèn)认蚧?，破壞輪胎和地面的附著。這種懸架用于轉(zhuǎn)向輪時(shí)，會(huì)使主銷內(nèi)傾角和車輪外傾角發(fā)生較大的變化，對(duì)于轉(zhuǎn)向操縱有一定影響，故目前在前懸架中很少采用。,雙橫臂式獨(dú)立懸架,兩擺臂不等長的懸架,兩擺臂不等長的懸架,單縱臂式獨(dú)立懸架,如果轉(zhuǎn)向輪采用單縱臂式獨(dú)立懸架，車輪上下跳動(dòng)將使主銷后傾角產(chǎn)生很大變化。因此，單縱臂式獨(dú)立懸架一般多用于不轉(zhuǎn)向的后輪。桑塔納和捷達(dá)轎車的后懸架結(jié)構(gòu)相同，也屬于單縱臂式獨(dú)立懸架。,雙縱臂式獨(dú)立懸架,雙縱臂式獨(dú)立懸架的兩個(gè)縱臂長度一般做成相等，形成平行四連桿機(jī)構(gòu)。車輪上下跳動(dòng)時(shí)，主銷的后傾角保持不變，這種形式的懸架適用于轉(zhuǎn)向輪。,螺旋彈簧單縱臂式獨(dú)立懸架,單縱臂式獨(dú)立懸架,,,,三、車輪沿主銷移動(dòng)的懸架,燭式懸架其優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)懸架變形時(shí)，主銷的定位角不會(huì)發(fā)生變化，僅輪距、軸距稍有改變；有利于汽車的轉(zhuǎn)向操縱性和行駛穩(wěn)定性。缺點(diǎn)是側(cè)向力全部由套筒和主銷承受，二者間的摩擦阻力大，磨損嚴(yán)重。因此，這種結(jié)構(gòu)形式目前很少采用。,2．麥弗遜式（車輪沿主銷移動(dòng)）,2．麥弗遜獨(dú)立懸架,也稱滑柱連桿式懸架燭式懸架的改進(jìn)，用下擺臂克服了滑動(dòng)立柱受力狀況。側(cè)向力大部分由下擺臂承受。屬于無主銷懸架：滑動(dòng)立柱上支點(diǎn)和下擺臂外端的球鉸中心構(gòu)成主銷軸線。優(yōu)點(diǎn)：前輪內(nèi)側(cè)布置空間較大，方便前置前驅(qū)動(dòng)布置。,2．麥弗遜式懸架,弗遜式懸架是目前前置前驅(qū)動(dòng)轎車和某些輕型客車應(yīng)用比較普遍的懸架結(jié)構(gòu)形式。筒式減振器為滑動(dòng)立柱，橫擺臂的內(nèi)端通過鉸鏈與車身相連，外端通過球鉸鏈與轉(zhuǎn)向節(jié)相連。減振器的上端與車身相連，減振器的下端與轉(zhuǎn)向節(jié)相連，車輪所受的側(cè)向力大部分由橫擺臂承受，其余部分由減振器活塞和活塞桿承受。筒式減振器上鉸鏈的中心與橫擺臂外端球鉸鏈中心的連線為主銷軸線，此結(jié)構(gòu)也為無主銷結(jié)構(gòu)。,,四、單斜臂式獨(dú)立懸架,單斜臂式獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)介于單橫臂和單縱臂之間多用于后輪驅(qū)動(dòng)汽車的后懸架上。,四、單斜臂式獨(dú)立懸架,五、橫向穩(wěn)定器,原因：轎車的獨(dú)立懸架較軟。高速轉(zhuǎn)向時(shí)，車身傾斜。作用：在汽車高速行駛中轉(zhuǎn)向時(shí)，通過橫向穩(wěn)定桿增強(qiáng)懸架系統(tǒng)的剛度，減小車身的橫向傾斜和橫向角振動(dòng)。,第六節(jié)多軸汽車的平衡懸架,1．等臂式平衡懸架,等臂式平衡懸架是三軸和四軸越野汽車上普遍采用的一種平衡懸架結(jié)構(gòu)形式。鋼板彈簧的兩端自由地支承在中、后橋半軸套管上的滑板式支架內(nèi)。,2．?dāng)[臂式平衡懸架,擺臂式平衡懸架主要用于62的貨車上。這種貨車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋，中橋?yàn)轵?qū)動(dòng)橋，后橋是可以升降的支持橋。,第七節(jié)主動(dòng)懸架與半主動(dòng)懸架,被動(dòng)懸架懸架剛度和阻尼系數(shù)不能改變；在汽車行駛過程中平順性和操縱穩(wěn)定性不能兼而有之。主動(dòng)懸架剛度和阻尼可調(diào)；可同時(shí)滿足汽車平順性和操縱穩(wěn)定性兩項(xiàng)性能要求。,主動(dòng)懸架的分類,按其是否包含動(dòng)力源可分為全主動(dòng)懸架（有源主動(dòng)懸架）在被動(dòng)懸架系統(tǒng)（彈性元件、減振器、導(dǎo)向裝置）的基礎(chǔ)上附加一個(gè)可控制作用力的裝置；由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和能源系統(tǒng)四部分組成。半主動(dòng)懸架（無源主動(dòng)懸架）用可控阻尼的減振器取代執(zhí)行器；不改變懸架的剛度，只改變懸架的阻尼；無動(dòng)力源，由可控的阻尼元件（減振器）和彈性元件組成。,