1、汽車底盤構(gòu)造主講教師：徐家鵬,2020/9/24,第2頁,第二十二章 懸架 第一節(jié) 概述,懸架是車架（或承載式車身）與車橋（或車輪）之間的所有傳力連接裝置的總稱。,2020/9/24,第3頁,1、彈性元件,3、導(dǎo)向機構(gòu),4、橫向穩(wěn)定器,2、減振器,一、懸架的功用和組成,2020/9/24,第4頁,二、懸架系統(tǒng)的自然振動頻率 懸架系統(tǒng)的振動頻率與汽車的平順性（也稱舒適性）有直接關(guān)系。 n 懸架的振動頻率； M 簧載質(zhì)量； C 懸架剛度，C=Mg/f； f 懸架垂直變形（撓度） 懸架頻率 n 隨簧載質(zhì)量的變化而變化，人體最舒適的頻率范圍為11.6Hz，如果要將汽車行駛過程中的頻率保持在11.6Hz

2、內(nèi)，最好采用變剛度懸架。,2020/9/24,第5頁,1、非獨立懸架 特點：對應(yīng)整體式車橋，一側(cè)車輪跳動必然引起另一側(cè)車輪跳動。 2、獨立懸架 特點：對應(yīng)斷開式車橋，一側(cè)車輪的跳動不影響另一側(cè)車輪。,三、汽車懸架的類型,2020/9/24,第6頁,功用：傳遞垂直載荷，緩和沖擊振動。 分類： 金屬的：鋼板彈簧，扭桿彈簧，螺旋彈簧； 非金屬的：氣體彈簧，橡膠彈簧,第二節(jié) 彈性元件,2020/9/24,第7頁,一、鋼板彈簧 鋼板彈簧是由若干片等寬但不等長的合金彈簧片組合而成的一根近似等強度的彈性梁，多數(shù)情況下由多片彈簧組成，是汽車懸架中應(yīng)用最廣泛的一種彈性元件。,2020/9/24,第8頁,裝配方法

3、： 中心螺栓：用來連接各彈簧片，并保證各片裝配的相對位置。 彈簧夾：當鋼板彈簧反向變形時，將載荷從主片傳到下面各片，防止主片單獨承載，并防止各片橫向相對移動。 鉚釘：將彈簧夾接在最下一片鋼板上，以免鋼板彈簧變形時松脫下來，同時也要保證彈簧變形時鋼板可移動。 整個鋼板彈簧一般通過U型螺栓連接在車橋上，用于貨車后懸架可以不裝減振器。,2020/9/24,第9頁,鋼板彈簧,2020/9/24,第10頁,一些輕型貨車和客車采用由單片或23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，它可以實現(xiàn)汽車的輕量化。,2020/9/24,第11頁,二、螺旋彈簧

4、 螺旋彈簧用彈簧鋼棒料卷制而成，常用于各種獨立懸架。 其優(yōu)點是不需潤滑，不忌污垢，所需空間小，質(zhì)量輕。缺點是只能承受垂直載荷，沒有減振作用。 需另裝減振器及導(dǎo)向機構(gòu)。,2020/9/24,第12頁,三、扭桿彈簧 扭桿彈簧是一根由彈簧鋼制成的桿，斷面多為圓形，少數(shù)為矩形和管形。一端固定在車架上，另一端固定在懸架的擺臂上。擺臂與車輪相連。當車輪跳動時，擺臂繞著扭桿軸線擺動，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。,2020/9/24,第13頁,四、氣體彈簧 氣體彈簧是在一個密封的容器中充入壓縮氣體（氣壓為0.5-1Mpa），利用氣體可壓縮性實現(xiàn)彈簧的作用。 氣體彈簧的特點是，作用在彈

5、簧上的載荷增加時，容器中氣壓升高，彈簧剛度增大；反之，當載荷減小時，氣壓下降，剛度減小。因此，氣體彈簧具有理想的變剛度特性。,囊式空氣彈簧 膜式空氣彈簧 油氣彈簧,氣體彈簧,2020/9/24,第14頁,1、囊式空氣彈簧 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。節(jié)與節(jié)之間圍有鋼制腰環(huán)，使中間部分不致有徑向擴張，并防止兩節(jié)之間相互摩擦。氣囊的上下蓋板將氣囊密閉。,2020/9/24,第15頁,2、膜式空氣彈簧 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，車身自然振動頻率較低；尺寸較小，在車上

6、便于布置，故多用在轎車上。但制造困難，壽命較短。,2020/9/24,第16頁,3、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)，由氣體彈簧和相當于減振器的液壓缸組成。 油氣彈簧的形式有單氣室，雙氣室以及兩級壓力式等。單氣室油氣彈簧又分為油氣分隔式和油氣不分隔式兩種。,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,兩級壓力式油氣彈簧,2020/9/24,第17頁,（1）單氣室油氣分隔式油氣彈簧 上半球室、下半球室和橡膠油氣隔膜構(gòu)成了油氣分隔式彈簧，工作缸、活塞和阻尼閥等構(gòu)成了減振器。,2020/9/24,第18頁,當懸架擺臂（或車橋）與車身（或車架）

7、相對運動時，活塞和活塞導(dǎo)向缸便在工作缸內(nèi)上下滑動，而工作油液通過減振器阻尼閥來回運動，起到減振器的作用。,2020/9/24,第19頁,工作缸固定在車架上，管形活塞的下端與轉(zhuǎn)向節(jié)相連。該油氣彈簧不僅是前懸架的彈性元件和減振元件，而且還兼作轉(zhuǎn)向主銷。管形活塞內(nèi)腔以及活塞與工作缸壁間形成的環(huán)形腔內(nèi)都充滿著工作油液。在管形活塞頭的上面有一油層，既可以潤滑活塞又可以作為氣室的密封。油層上方的空間即為高壓氣室，其中充滿高壓氮氣，氣體和油液之間沒有任何隔離裝置。,（2）單氣室油氣不分隔式油氣彈簧,2020/9/24,第20頁,壓縮行程：管形活塞上移，一部分油液經(jīng)常通孔、單向球閥流入環(huán)行腔。 伸張行程：管形

8、活塞下移，環(huán)行容積縮小，此時單向閥關(guān)閉，其油液僅經(jīng)通孔流會活塞內(nèi)腔，增加了伸張行程的阻尼力。 設(shè)有伸張行程限位器，以防止活塞與缸體底部撞擊或從缸體中脫出。,2020/9/24,第21頁,雙氣室油氣彈簧比單氣室油氣彈簧多一個作用力方向相反的反壓氣室和一個浮動活塞。,（3）雙氣室油氣彈簧,2020/9/24,第22頁,當彈簧處于壓縮行程時，主氣室中的活塞上移，使主氣室內(nèi)的氣壓增高，彈簧的剛度增大。此時浮動活塞下面的油液，在反壓氣室的氣體壓力作用下經(jīng)通道流入主氣室的活塞下面，補充活塞上移后空出的容積，而反壓氣室內(nèi)的氣壓下降。,2020/9/24,第23頁,當彈簧處于伸張行程時，主活塞下移，主氣室內(nèi)的

9、氣壓降低，主活塞下面的油液受擠壓，經(jīng)通道流回浮動活塞的下面，推動活塞上移，而使反壓氣室內(nèi)的氣壓增高，從而提高了伸張行程的彈簧剛度。 這種油氣彈簧消除了在伸張行程中活塞與缸體底部發(fā)生撞擊的可能性。,2020/9/24,第24頁,兩級壓力式油氣彈簧的特點是，在工作活塞的上方設(shè)有兩個并列的氣室，但兩個氣室的工作壓力不同。主氣室內(nèi)的氣壓與單氣室油氣彈簧的氣壓相近，而補償氣室內(nèi)的氣壓則較高，從而具有了變剛度特性。,（4）兩級壓力式油氣彈簧,2020/9/24,第25頁,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。它可以承受壓縮載荷和扭轉(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

10、力。橡膠彈簧多用作懸架的副簧和緩沖塊。,2020/9/24,第26頁,橡膠彈簧,2020/9/24,第27頁,為加速車架與車身振動的衰減，以改善汽車的行駛平順性，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)部裝有減振器。減振器和彈性元件是并聯(lián)安裝的。,第三節(jié) 減振器,2020/9/24,第28頁,汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用液力減振器。液力減振器的作用原理是：當車架與車橋作往復(fù)相對運動時，減振器中的活塞在缸筒內(nèi)也作往復(fù)運動，減振器殼體內(nèi)的油液便反復(fù)地從一個內(nèi)腔通過一些窄小的孔隙流入另一內(nèi)腔?？妆谂c油液間的摩擦及液體分子內(nèi)的摩擦便形成對振動的阻尼力，使車身和車架的振動能量轉(zhuǎn)化為熱能，被油液和減振器殼體所吸收，并散到大氣中

11、。,2020/9/24,第29頁,液力減振器,2020/9/24,第30頁,設(shè)計要求： 在懸架壓縮行程內(nèi)，減振器阻尼力應(yīng)減小，以便充分利用彈性元件的彈性，緩和沖擊。 伸張行程內(nèi)，阻尼力應(yīng)大，以便迅速衰減振動。 當車橋與車架相對速度過大時，減振器應(yīng)當能自動加大液流通道截面，使阻尼力保持在一定限度之內(nèi)，防止承受過大的沖擊。 分類： 雙向作用式：壓縮和伸張都起減振作用。 單向作用式：只在伸張行程起作用。,2020/9/24,第31頁,一、雙向作用筒式減振器,雙向作用筒式減振器一般都具有四個閥，即壓縮閥，伸張閥，流通閥和補償閥。 流通閥和補償閥是單向閥，其彈簧很弱，當閥上的油壓作用力與彈簧力同向時，閥

12、處于關(guān)閉狀態(tài)，完全不通液流；而當油壓作用力與彈簧力反向時，只要有很小的油壓，閥便能開啟。 壓縮閥和伸張閥是卸載閥，其彈簧較強，預(yù)緊力較大，只有當油壓升高到一定程度時，閥才能開啟，而當油壓降低到一定程度時，閥即自動關(guān)閉。,2020/9/24,第32頁,工作原理： 1、壓縮行程： （當汽車滾上凸起或滾出凹坑時，車輪靠近車身。） 活塞下行V2 ，P2 閥8開啟。 因為上腔活塞桿占去一部分容積，故上腔增加容積 小于下腔減少容積。所以，閥6開啟，閥對油液的 節(jié)流，形成懸架壓縮運動的阻尼力。,2、伸張行程,活塞上行V1 ，P1 閥4開啟。同時在V2產(chǎn)生真空度，吸開閥7，流入下腔進入補充。這些閥的節(jié)流作用即

13、造成對懸架伸張運動的阻尼力。,6壓縮閥,7補償閥,儲油缸,8流通閥,4伸張閥,活塞,工作缸,活塞桿,油封,防塵罩,導(dǎo)向座,P2,V2,P1,V1,開,開,開,開,（當汽車滾進凹坑或滾離凸起時，車輪遠離車身。）,2020/9/24,第33頁,二、新型減振器 1充氣式減振器 充氣式減振器的結(jié)構(gòu)特點是：在缸筒的下部裝有一個浮動活塞，浮動活塞與缸筒形成的密閉氣室中，充有高壓氮氣。浮動活塞之上是減振器油液。浮動活塞上裝有大斷面的O形密封圈，把油和氣完全分開，此活塞亦稱封氣活塞。 由于活塞桿進出而引起的缸筒容積的變化由浮動活塞的上下運動來補償。因此這種減振器不需儲液缸筒，所以亦稱單筒式減振器。,2020/

14、9/24,第34頁,2阻力可調(diào)式減振器 阻力可調(diào)式減振器的工作過程是，當汽車的載荷增加時，來自空氣彈簧的空氣囊中的氣壓升高，則氣室內(nèi)的氣壓也隨之升高，使膜片向下移動與彈簧產(chǎn)生的壓力相平衡。與此同時，膜片帶動與它相連的柱塞桿和柱塞下移，使得柱塞相對空心連桿上的節(jié)流孔的位置發(fā)生變化，結(jié)果減小了節(jié)流孔的通道截面積，即減少了油液流經(jīng)節(jié)流孔的流量，從而增加了油液流動阻力。,2020/9/24,第35頁,廣泛用于貨車前、后懸架，某些轎車后懸架。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。 結(jié)構(gòu)： 可采用多種彈性元件，以鋼板彈簧最為廣泛。導(dǎo)向機構(gòu)隨彈性元件不同而不同。 采用螺旋彈簧、氣體彈簧時導(dǎo)向機構(gòu)較復(fù)雜，而鋼板彈簧兼起

15、導(dǎo)向機構(gòu)的作用及有一定的減振作用。,第四節(jié) 非獨立懸架,2020/9/24,第36頁,一、 縱置板簧式非獨立懸架 板簧式非獨立懸架主要由鋼板彈簧和減振器組成。,2020/9/24,第37頁,鋼板彈簧中部用兩個U形螺栓固定在車橋上。彈簧前端卷耳用鋼板彈簧銷與前支架相連，形成固定鉸鏈支點；后端卷耳通過鋼板彈簧吊耳銷與吊耳相連接。由于吊耳可以前后擺動，保證了彈簧變形時兩卷耳中心線間的距離可以改變。,2020/9/24,第38頁,為提高汽車的行駛平順性，有的輕型貨車后懸架采用將副簧置于主簧之下的漸變剛度鋼板彈簧。載荷小時，主簧起作用，當載荷增加到一定值時，副簧開始與主簧接觸，懸架剛度隨之相應(yīng)提高，彈簧

16、特性變?yōu)榉蔷€性。當副簧全部接觸后，彈簧特性又變?yōu)榫€性。,2020/9/24,第39頁,二、螺旋彈簧非獨立懸架 螺旋彈簧非獨立懸架由螺旋彈簧、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。,缺點： 螺旋彈簧只能承受垂直力，所以必須設(shè)置橫向、縱向推力導(dǎo)向桿，以傳遞各種力和力矩，此外其本身沒有減振器功能，故須加減振器。 優(yōu)點：不需潤滑，不怕泥垢，安裝時所需縱向空間?。蓽p小車身的長度及重量），重量輕。,2020/9/24,第40頁,三、空氣彈簧非獨立懸架 空氣彈簧非獨立懸架主要由囊式空氣彈簧、壓氣機、車身高度調(diào)節(jié)控制閥、控制桿等組成。,缺點：空氣彈簧只能傳遞垂直力，所以設(shè)置橫、縱向?qū)驐U，

17、還應(yīng)裝減振器。 優(yōu)點：采用空氣彈簧懸架時，容易實現(xiàn)車身高度的自動調(diào)節(jié)。使車身高度在空載與滿載時能基本保持不變，從而實現(xiàn)行駛平順要求。,2020/9/24,第41頁,重量增大時，車身、車架靠近，車身高度控制閥中的活塞下行，充氣。 重量減小時，車身、車架遠離，車身高度控制閥中的活塞上行，放氣。,2020/9/24,第42頁,四、油氣彈簧非獨立懸架 油氣彈簧非獨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。,2020/9/24,第43頁,最大優(yōu)點即是具有變剛度特性，可保證汽車具有良好的行駛平順性。但只能承受垂直載荷，要加裝導(dǎo)向機構(gòu)。適用于大型工礦用自卸車上（大型電鏟將礦石從空中倒入車廂時，會產(chǎn)生很大沖擊。），油氣彈簧懸架可顯著地緩和沖擊，減少顛簸。,2020/9/24,第44頁,優(yōu)點： 兩側(cè)車輪可以單獨運動互不影響； 減小了非簧載質(zhì)量，有利于汽車的平順性； 采用斷開式車橋，可以降低發(fā)動機位置，降低整車重心； 車輪運動空間較大，可以降低懸架剛度，改善平順性。 缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制