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1、第二十三章 懸架孟慶雨 第一節(jié)概述第一節(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。1懸架的功用和組成懸架的功用和組成1）懸架的功用）懸架的功用（1）把路面作用于車輪上的垂直反力、縱向反力和側(cè)向反力以及這些反力所造成的力矩傳遞到車架（或承載式車身）上，保證汽車的正常行駛，即起傳力作用；（2）利用彈性元件和減振器起到緩沖減振的作用；（3）利用懸架的某些傳力構(gòu)件使車輪按一定軌跡相對(duì)于車架或車身跳動(dòng)，即起導(dǎo)向作用；（4）利用懸架中的輔助彈性元件橫向穩(wěn)定器，防止車身在轉(zhuǎn)向等行駛情況下發(fā)生過大的側(cè)向傾斜。2）懸架的組成）懸架的組成（1）彈性元件起緩沖作用；（2）減振元件起

2、減振作用；（3）傳力機(jī)構(gòu)或稱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)起傳力和導(dǎo)向作用；（4）橫向穩(wěn)定器防止車身產(chǎn)生過大側(cè)傾。2懸架系統(tǒng)的自然振動(dòng)頻率懸架系統(tǒng)的自然振動(dòng)頻率懸架系統(tǒng)的頻率與汽車的平順性（也稱舒適性）有直接關(guān)系。 n懸架的頻率；M簧載質(zhì)量；K懸架剛度； f懸架橈度 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內(nèi)，最好采用變剛度懸架。 3汽車懸架的類型汽車懸架的類型1）非獨(dú)立懸架）非獨(dú)立懸架非獨(dú)立懸架的特點(diǎn)是：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)。

3、2）獨(dú)立懸架）獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架的特點(diǎn)是：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)彈性元件第二節(jié)彈性元件n一、鋼板彈簧二、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。其特點(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

4、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。n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)是，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。n1空氣彈簧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。 n2）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(dòng)頻率較低；尺寸較小，在車上便于布

5、置，故多用在轎車上。 n2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。1）單氣室油氣彈簧單氣室油氣彈簧分油氣分隔式和油氣不分隔式兩種，前者可防止油液乳化，且便于充氣。 n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力。橡膠彈簧多用作懸架的副簧和緩沖塊。n第三節(jié)減振器第三節(jié)減振器n液力減振器的作用原理是：當(dāng)車架與車橋作往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減振器中的活塞在缸筒內(nèi)也作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，減振器殼體內(nèi)的油液便反復(fù)地從一個(gè)內(nèi)腔通過一些窄小的孔隙流入另一內(nèi)腔。孔壁與油液間的

6、摩擦及液體分子內(nèi)的摩擦便形成對(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，被油液和減振器殼體所吸收，并散到大氣中。n一、雙向作用筒式減振器 n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(diǎn)是：在缸筒的下部裝有一個(gè)浮動(dòng)活塞，浮動(dòng)活塞與缸筒形成的密閉氣室中，充有高壓氮?dú)?。浮?dòng)活塞之上是減振器油液。浮動(dòng)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(jìn)出而引起的缸筒容積的變化由浮動(dòng)活塞的上下運(yùn)動(dòng)來補(bǔ)償。因此這種減振器不需儲(chǔ)液缸筒，所以亦稱單筒式減振器。n2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(dāng)汽車的載荷增加時(shí)，空氣囊中的氣壓升高，則氣室內(nèi)的氣壓也隨之升

7、高，使膜片向下移動(dòng)與彈簧產(chǎn)生的壓力相平衡。與此同時(shí)，膜片帶動(dòng)與它相連的柱塞桿和柱塞下移，使得柱塞相對(duì)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(dòng)阻力。 第四節(jié)非獨(dú)立懸架第四節(jié)非獨(dú)立懸架n一、 縱置板簧式非獨(dú)立懸架板簧式非獨(dú)立懸架主要由鋼板彈簧和減振器組成 n鋼板彈簧的中部用兩個(gè)U形螺栓固定在車橋上。n 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(diǎn)；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(dòng)，保證了彈簧變形時(shí)兩卷耳中心線間的距離可以改變。n前懸架鋼板彈簧的后端采用滑板式支承，前端為固定鉸鏈連接。鋼板彈

8、簧變形時(shí)，主片與弧形滑塊的接觸點(diǎn)是變動(dòng)的，從而使彈簧工作長(zhǎng)度發(fā)生變化，剛度略有變化。第二片彈簧后端帶有直角彎邊，防止彈簧中部下落時(shí)鋼板彈簧從支架中脫出。n副簧置于主簧之下的漸變剛度鋼板彈簧。載荷小時(shí)，主簧起作用，當(dāng)載荷增加到一定值時(shí)，副簧開始與主簧接觸，懸架剛度隨之相應(yīng)提高，彈簧特性變?yōu)榉蔷€性。當(dāng)副簧全部接觸后，彈簧特性又變?yōu)榫€性。n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。第五節(jié)獨(dú)立懸架第五節(jié)獨(dú)立懸架n獨(dú)立懸架具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）兩側(cè)車輪可以單獨(dú)運(yùn)動(dòng)互不影響；2）減小了非簧載質(zhì)量，有利于汽車的平順性；3）采用斷開式車橋，可以降低

9、發(fā)動(dòng)機(jī)位置，降低整車重心；4）車輪運(yùn)動(dòng)空間較大，可以降低懸架剛度，改善平順性。n獨(dú)立懸架的類型如下：1）橫臂式獨(dú)立懸架 車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架； 2）縱臂式獨(dú)立懸架 車輪在汽車縱向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架； n3）燭式懸架和麥弗遜式懸架（也稱滑柱連桿式懸架） 車輪沿主銷移動(dòng)的懸架； n4）單斜臂式獨(dú)立懸架 車輪在汽車的斜向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架。 n一、橫臂式獨(dú)立懸架1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。此外，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

10、影響，故目前在前懸架中很少采用。 n2雙橫臂式獨(dú)立懸架1）兩擺臂等長(zhǎng)的懸架n二、縱臂式獨(dú)立懸架1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。按車輪運(yùn)動(dòng)形式分類:n富康轎車的后懸架屬于單縱臂式扭桿彈簧獨(dú)立懸架。n桑塔納和捷達(dá)轎車的后懸架結(jié)構(gòu)相同，屬于單縱臂式獨(dú)立懸架。 又稱縱臂扭轉(zhuǎn)梁式獨(dú)立懸架。 n2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(zhǎng)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。n三、車輪沿主銷移動(dòng)的懸架1燭式懸架其優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)懸架變形時(shí)，主銷的

11、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。 n2麥弗遜式懸架麥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)。n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

12、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。n五、橫向穩(wěn)定器橫向穩(wěn)定器主要由U形橫向穩(wěn)定桿、連接桿和支座組成，支座固定在車身上，穩(wěn)定桿兩端通過連桿與下擺臂相連。當(dāng)車身只作垂直移動(dòng)而兩側(cè)懸架變形相等時(shí)，橫向穩(wěn)定桿在支座的套筒內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，橫向穩(wěn)定桿不起作用。當(dāng)兩側(cè)懸架變形不等而車身相對(duì)于路面橫向傾斜時(shí)，穩(wěn)定桿一端向上運(yùn)動(dòng)，另一端向下運(yùn)動(dòng)，從而被扭轉(zhuǎn)。彈性穩(wěn)定桿所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)內(nèi)力矩妨礙了懸架彈簧的變形，因而減小了車身的橫向傾斜和橫向角振動(dòng)。第七節(jié)主動(dòng)懸架與半主動(dòng)懸架第七節(jié)主動(dòng)懸架與半主動(dòng)懸架n主動(dòng)懸架定義： 懸架系統(tǒng)可根據(jù)汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、路面狀況以及載荷等參數(shù)的變化，對(duì)懸架的剛度和阻尼進(jìn)行動(dòng)態(tài)地

13、自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使懸架系統(tǒng)始終處于最佳減振狀態(tài)的稱為主動(dòng)懸架系統(tǒng)。n主動(dòng)懸架分類：n包含動(dòng)力源的主動(dòng)懸架系統(tǒng)稱為全主動(dòng)懸架或有源主動(dòng)懸架；n不包含動(dòng)力源的主動(dòng)懸架系統(tǒng)稱為半主動(dòng)懸架或無源主動(dòng)懸架。車輛主動(dòng)懸架系統(tǒng)是在懸架中附加一個(gè)可控制作用力裝置，通常由四部分組成：車輛主動(dòng)懸架系統(tǒng)是在懸架中附加一個(gè)可控制作用力裝置，通常由四部分組成： 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行控制系統(tǒng)指令。如：液壓缸、氣缸、電動(dòng)機(jī)等。執(zhí)行控制系統(tǒng)指令。如：液壓缸、氣缸、電動(dòng)機(jī)等。 測(cè)量系統(tǒng)：測(cè)量系統(tǒng)：測(cè)量系統(tǒng)各狀態(tài)，為控制系統(tǒng)提供依據(jù)。如各種傳感器。測(cè)量系統(tǒng)各狀態(tài)，為控制系統(tǒng)提供依據(jù)。如各種傳感器。 控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)：處理數(shù)據(jù)，

14、發(fā)出各種控制指令。如：電子計(jì)算機(jī)。處理數(shù)據(jù)，發(fā)出各種控制指令。如：電子計(jì)算機(jī)。 能源系統(tǒng)：能源系統(tǒng)：為以上各部分提供能源。為以上各部分提供能源。 全主動(dòng)懸架（有源主動(dòng)懸架）：全主動(dòng)懸架（有源主動(dòng)懸架）：可調(diào)節(jié)懸架剛度和阻尼。可調(diào)節(jié)懸架剛度和阻尼。 半主動(dòng)懸架（無源主動(dòng)懸架）：半主動(dòng)懸架（無源主動(dòng)懸架）：只能調(diào)節(jié)懸架阻尼。只能調(diào)節(jié)懸架阻尼。微處理機(jī)微處理機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 半主動(dòng)懸架半主動(dòng)懸架閥桿閥桿 全主動(dòng)懸架全主動(dòng)懸架懸架下支懸架下支承擺臂承擺臂 傳感器傳感器 油箱油箱油泵油泵儲(chǔ)壓器儲(chǔ)壓器油氣彈簧油氣彈簧主動(dòng)懸架系統(tǒng)：主動(dòng)懸架系統(tǒng)：被動(dòng)懸架工作演示被動(dòng)懸架工作演示全主動(dòng)懸架（有源主動(dòng)懸架）：可調(diào)節(jié)懸架剛度和阻尼全主動(dòng)懸架（有源主動(dòng)懸架）：可調(diào)節(jié)懸架剛度和阻尼半主動(dòng)懸架：只能調(diào)節(jié)懸架阻尼半主動(dòng)懸架：只能調(diào)節(jié)懸架阻尼