第二十二章 懸架

1、第二十二章第二十二章 懸架懸架 由汽車(chē)行駛系的組成由汽車(chē)行駛系的組成，什么是懸架？懸架的功用是什么是懸架？懸架的功用是 什么？什么？ 思考思考 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 懸架：懸架：是車(chē)架（或承載式車(chē)身）與車(chē)橋（或車(chē)輪）之間的所是車(chē)架（或承載式車(chē)身）與車(chē)橋（或車(chē)輪）之間的所 有傳力連接裝置的總稱有傳力連接裝置的總稱 功用：功用：傳遞垂直反力、縱向反力、側(cè)向反力及其力矩，保證傳遞垂直反力、縱向反力、側(cè)向反力及其力矩，保證 汽車(chē)正常行駛即起傳力作用汽車(chē)正常行駛即起傳力作用 、減振緩沖、起導(dǎo)向作用、減振緩沖、起導(dǎo)向作用 、防止、防止 車(chē)身發(fā)生過(guò)大的側(cè)向傾斜車(chē)身發(fā)生過(guò)大的側(cè)向傾斜 一、組成一、組成 n基

2、本：彈性元件（緩沖基本：彈性元件（緩沖 ）、減振器（減振）、減振器（減振 ）、）、 傳力導(dǎo)向機(jī)構(gòu)傳力導(dǎo)向機(jī)構(gòu) （傳力導(dǎo)向）（傳力導(dǎo)向） n輔助：橫向穩(wěn)定器輔助：橫向穩(wěn)定器(防止車(chē)身產(chǎn)生過(guò)大側(cè)傾防止車(chē)身產(chǎn)生過(guò)大側(cè)傾)、 緩沖塊緩沖塊 彈性元件彈性元件 縱向推力桿縱向推力桿 減振器減振器 橫向穩(wěn)定桿橫向穩(wěn)定桿 橫向推力桿橫向推力桿 汽車(chē)懸架的組成示意圖：汽車(chē)懸架的組成示意圖： 二、二、 懸架系統(tǒng)的自然振動(dòng)頻率（固有頻率）懸架系統(tǒng)的自然振動(dòng)頻率（固有頻率） 由懸架剛度和簧載質(zhì)量所決定的頻率由懸架剛度和簧載質(zhì)量所決定的頻率 計(jì)算公式如下：計(jì)算公式如下： 其中：其中：K懸架剛度懸架剛度 M簧載質(zhì)量簧載質(zhì)

3、量 f 撓度撓度 人體最舒適的頻率范圍為人體最舒適的頻率范圍為1-1.6Hz，故，故n應(yīng)接近此范圍，最好采應(yīng)接近此范圍，最好采 用變剛度懸架。用變剛度懸架。 簧載質(zhì)量一定，懸架剛度越小，頻率越小，但簧載質(zhì)量一定，懸架剛度越小，頻率越小，但f f增大。增大。 懸架剛度一定，簧載質(zhì)量越大，頻率越小。懸架剛度一定，簧載質(zhì)量越大，頻率越小。 f g M K n 2 1 2 1 懸架系統(tǒng)的頻率與汽車(chē)的平順性（也稱舒適性）有直接關(guān)系懸架系統(tǒng)的頻率與汽車(chē)的平順性（也稱舒適性）有直接關(guān)系 三、三、 懸架系統(tǒng)的類(lèi)型懸架系統(tǒng)的類(lèi)型 按汽車(chē)懸架的性能是否可控，分為：按汽車(chē)懸架的性能是否可控，分為： 被動(dòng)懸架：被動(dòng)懸

4、架：懸架剛度、阻尼在行駛中不可調(diào)整的懸架。懸架剛度、阻尼在行駛中不可調(diào)整的懸架。 主動(dòng)懸架：主動(dòng)懸架：懸架的剛度、阻尼根據(jù)行駛狀況不同，可以自動(dòng)調(diào)懸架的剛度、阻尼根據(jù)行駛狀況不同，可以自動(dòng)調(diào) 節(jié)的懸架。節(jié)的懸架。 半主動(dòng)懸架：半主動(dòng)懸架：只有懸架阻尼可以自動(dòng)調(diào)節(jié)的懸架。只有懸架阻尼可以自動(dòng)調(diào)節(jié)的懸架。 按汽車(chē)懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為：按汽車(chē)懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為： 非獨(dú)立懸架：非獨(dú)立懸架：兩側(cè)車(chē)輪由整體式車(chē)橋剛性的連接在一起，只能共兩側(cè)車(chē)輪由整體式車(chē)橋剛性的連接在一起，只能共 同運(yùn)動(dòng)的懸架。廣泛應(yīng)用于貨車(chē)、客車(chē)和轎車(chē)后懸架。同運(yùn)動(dòng)的懸架。廣泛應(yīng)用于貨車(chē)、客車(chē)和轎車(chē)后懸架。 獨(dú)立懸架：獨(dú)立懸架：兩側(cè)車(chē)輪由

5、斷開(kāi)式車(chē)橋連接，車(chē)輪單獨(dú)通過(guò)懸架與車(chē)兩側(cè)車(chē)輪由斷開(kāi)式車(chē)橋連接，車(chē)輪單獨(dú)通過(guò)懸架與車(chē) 架連接，可以單獨(dú)跳動(dòng)。廣泛應(yīng)用于轎車(chē)前懸架。架連接，可以單獨(dú)跳動(dòng)。廣泛應(yīng)用于轎車(chē)前懸架。 第二節(jié)第二節(jié) 彈性元件彈性元件 懸架的彈性元件主要有：懸架的彈性元件主要有： v鋼板彈簧：鋼板彈簧： v螺旋彈簧：螺旋彈簧： v扭桿彈簧：扭桿彈簧： v氣體彈簧：氣體彈簧： v橡膠彈簧：橡膠彈簧： 常見(jiàn)的彈性元件有哪些？常見(jiàn)的彈性元件有哪些？ 思考思考 一、鋼板彈簧一、鋼板彈簧 卷耳卷耳 彈簧夾彈簧夾 鋼板彈簧鋼板彈簧 中心螺栓中心螺栓 螺栓螺栓 套筒套筒 螺母螺母 l若干片等若干片等 寬，不等寬，不等 長(zhǎng)合金彈長(zhǎng)合金彈

6、簧片組合簧片組合 而成而成 l近似等強(qiáng)近似等強(qiáng) 度梁度梁 l各片彎度各片彎度 不等不等 l兼有減振兼有減振 和導(dǎo)向作和導(dǎo)向作 用用 l需潤(rùn)滑需潤(rùn)滑 應(yīng)用最為廣泛應(yīng)用最為廣泛 二、螺旋彈簧二、螺旋彈簧 J無(wú)需潤(rùn)滑，不忌泥污無(wú)需潤(rùn)滑，不忌泥污 J所需縱向安裝空間不大，彈簧本身質(zhì)量小所需縱向安裝空間不大，彈簧本身質(zhì)量小 L必須另裝減振器必須另裝減振器 L只能承受垂直載荷，須裝設(shè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)只能承受垂直載荷，須裝設(shè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu) （彈簧鋼棒卷制而成）（彈簧鋼棒卷制而成） 多用于獨(dú)立懸架多用于獨(dú)立懸架 三、三、 扭桿彈簧扭桿彈簧 扭桿彈簧：由彈簧鋼制成的扭桿，通過(guò)沿軸向扭轉(zhuǎn)變形來(lái)緩和沖扭桿彈簧：由彈簧鋼制成的扭桿

7、，通過(guò)沿軸向扭轉(zhuǎn)變形來(lái)緩和沖 擊。擊。 四、氣體彈簧四、氣體彈簧 分類(lèi)：分類(lèi)： 囊式囊式 空氣彈簧空氣彈簧 膜式膜式 多用于大客車(chē)和高級(jí)轎車(chē)多用于大客車(chē)和高級(jí)轎車(chē) 單氣室單氣室 油氣彈簧油氣彈簧 雙氣室雙氣室 兩級(jí)壓力式兩級(jí)壓力式 多用于礦用車(chē)、越野車(chē)和高級(jí)轎車(chē)多用于礦用車(chē)、越野車(chē)和高級(jí)轎車(chē) 利用氣體的可壓縮性實(shí)現(xiàn)彈簧作用，剛度可變利用氣體的可壓縮性實(shí)現(xiàn)彈簧作用，剛度可變 1. 囊式空氣彈簧囊式空氣彈簧 由橡膠氣囊及壓縮空氣組成。由橡膠氣囊及壓縮空氣組成。 2. 膜式空氣彈簧膜式空氣彈簧 橡膠膜片和金屬壓制件組成氣囊。橡膠膜片和金屬壓制件組成氣囊。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 以氣體做彈性介質(zhì)，以氣體做彈性

8、介質(zhì)， 油液作為傳力介質(zhì)，相油液作為傳力介質(zhì)，相 當(dāng)于減振器加氣體彈簧。當(dāng)于減振器加氣體彈簧。 分類(lèi)：分類(lèi)： 油氣分隔式油氣分隔式 油氣不分隔式油氣不分隔式 3. 單氣室油氣彈簧單氣室油氣彈簧 活塞導(dǎo)向缸活塞導(dǎo)向缸 4. 雙氣室油氣彈簧雙氣室油氣彈簧 5.兩級(jí)壓力式油氣彈簧兩級(jí)壓力式油氣彈簧 6. 橡膠彈簧橡膠彈簧 可承受壓縮載荷和扭轉(zhuǎn)載荷。可承受壓縮載荷和扭轉(zhuǎn)載荷。 多用作副簧和緩沖塊多用作副簧和緩沖塊。 第三節(jié)第三節(jié) 減振器減振器 一、概述一、概述 1. 1. 基本原理基本原理 n與彈性元件并聯(lián)安裝與彈性元件并聯(lián)安裝 n通過(guò)活塞移動(dòng)，油液流通過(guò)活塞移動(dòng)，油液流 經(jīng)小孔，形成阻尼。經(jīng)小孔，形

9、成阻尼。 n阻尼大小與孔道面積、阻尼大小與孔道面積、 閥門(mén)彈簧力、油液稀稠閥門(mén)彈簧力、油液稀稠 有關(guān)。有關(guān)。 n通過(guò)減振器自身的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)減振器自身的運(yùn)動(dòng)， 消耗彈簧變形儲(chǔ)存的能消耗彈簧變形儲(chǔ)存的能 量，將其變?yōu)闊崮埽⒘浚瑢⑵渥優(yōu)闊崮?，?散發(fā)到空氣中，以衰減散發(fā)到空氣中，以衰減 彈簧的振動(dòng)。彈簧的振動(dòng)。 2. 對(duì)減振器的要求對(duì)減振器的要求 n壓縮行程：阻尼力應(yīng)小，充分利用彈性。壓縮行程：阻尼力應(yīng)小，充分利用彈性。 n伸張行程：阻尼力應(yīng)大，迅速減振。伸張行程：阻尼力應(yīng)大，迅速減振。 n阻尼力的大小與相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度成正比：阻尼力的大小與相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度成正比： 相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度過(guò)大時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)加大孔相對(duì)

10、運(yùn)動(dòng)速度過(guò)大時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)加大孔 道面積。道面積。 二、二、 雙向作用筒式減振器雙向作用筒式減振器（廣泛采用）廣泛采用） 1.1.定義：定義：在壓縮和伸張兩行程內(nèi)均能起減振作用的減振器在壓縮和伸張兩行程內(nèi)均能起減振作用的減振器 2.2.結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 三、新型減振器三、新型減振器 1. 充氣式充氣式 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 減少了一套閥門(mén)系減少了一套閥門(mén)系 統(tǒng)，結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化統(tǒng)，結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化 高壓氣體能減少高高壓氣體能減少高 頻振動(dòng)頻振動(dòng) 在防塵罩直徑相同在防塵罩直徑相同 的情況下能產(chǎn)生更的情況下能產(chǎn)生更 大的阻尼力大的阻尼力 2. 2. 阻力可調(diào)式阻力可調(diào)式 理想的懸架特性：理想的懸架特性： 阻力特性隨道路

11、和負(fù)荷變化阻力特性隨道路和負(fù)荷變化 n結(jié)構(gòu)：上部氣室，膜結(jié)構(gòu)：上部氣室，膜 片，柱塞桿，柱塞片，柱塞桿，柱塞 n原理：車(chē)載荷增加，原理：車(chē)載荷增加， 氣壓升高，膜片連同柱氣壓升高，膜片連同柱 塞向下，關(guān)小節(jié)流孔，塞向下，關(guān)小節(jié)流孔， 阻力增加。阻力增加。 一、縱置板簧式非獨(dú)立懸架一、縱置板簧式非獨(dú)立懸架 第四節(jié)第四節(jié) 非獨(dú)立懸架非獨(dú)立懸架 鋼板彈簧，縱向安裝于車(chē)架鋼板彈簧，縱向安裝于車(chē)架 和車(chē)橋之間。和車(chē)橋之間。 特點(diǎn)特點(diǎn)1：鋼板彈簧中部用鋼板彈簧中部用 U U型螺栓與車(chē)橋連接。型螺栓與車(chē)橋連接。 特點(diǎn)特點(diǎn)2：鋼板彈簧和車(chē)架鋼板彈簧和車(chē)架 上裝有緩沖塊和限位塊，上裝有緩沖塊和限位塊， 限制彈簧

12、的變形量。限制彈簧的變形量。 1. 前懸架前懸架 鋼板彈簧一端為固定鉸鏈，另一端為活動(dòng)鉸鏈鋼板彈簧一端為固定鉸鏈，另一端為活動(dòng)鉸鏈。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 2. 后懸架后懸架 nEQ1090：主、副簧，實(shí)現(xiàn)變剛度：主、副簧，實(shí)現(xiàn)變剛度 前支架總前支架總 成成 前滑板式前滑板式 支座支座 后滑板式后滑板式 支座支座 吊耳總成吊耳總成 n漸變剛度鋼板彈簧后懸架漸變剛度鋼板彈簧后懸架 二、螺旋彈簧式非獨(dú)立懸架二、螺旋彈簧式非獨(dú)立懸架 常用作轎車(chē)后懸架常用作轎車(chē)后懸架 三、空氣彈簧非獨(dú)立懸架三、空氣彈簧非獨(dú)立懸架 四、油氣彈簧非獨(dú)立懸架四、油氣彈簧非獨(dú)立懸架 油氣彈簧、上、下縱向推力桿，橫向推力桿油氣彈簧、上、

13、下縱向推力桿，橫向推力桿 平順性好，可變剛度平順性好，可變剛度 第五節(jié)第五節(jié) 獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架 一、概述一、概述 1. 1. 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 兩側(cè)車(chē)輪單獨(dú)運(yùn)動(dòng)互不干涉兩側(cè)車(chē)輪單獨(dú)運(yùn)動(dòng)互不干涉 可減少車(chē)身振動(dòng)，可減少車(chē)身振動(dòng)，有助于消除車(chē)輪偏擺；有助于消除車(chē)輪偏擺； 降低非簧載質(zhì)量，降低非簧載質(zhì)量，沖擊載荷小，平均車(chē)速提高；沖擊載荷小，平均車(chē)速提高； 降低汽車(chē)重心，降低汽車(chē)重心，提高行駛穩(wěn)定性；提高行駛穩(wěn)定性； 車(chē)輪跳動(dòng)空間大，可減小懸架剛度，車(chē)輪跳動(dòng)空間大，可減小懸架剛度，提高平順性。提高平順性。 2.2.獨(dú)立懸架的分類(lèi)獨(dú)立懸架的分類(lèi) 按車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)方式分為：按車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)方式分為： 車(chē)輪在橫向平面內(nèi)擺

14、動(dòng)的懸架；（車(chē)輪在橫向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架；（ 橫臂式獨(dú)立懸架橫臂式獨(dú)立懸架a a ） 車(chē)輪在縱向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架；車(chē)輪在縱向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架； （縱臂式獨(dú)立懸架（縱臂式獨(dú)立懸架 b b） 車(chē)輪沿主銷(xiāo)移動(dòng)的懸架；車(chē)輪沿主銷(xiāo)移動(dòng)的懸架； （燭式懸架（燭式懸架c c和麥弗遜式和麥弗遜式d d） 車(chē)輪在斜向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架。車(chē)輪在斜向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架。 （單斜臂式獨(dú)立懸架（單斜臂式獨(dú)立懸架e e） 二、橫臂式獨(dú)立懸架二、橫臂式獨(dú)立懸架 1. 單橫臂式單橫臂式 目前在前懸架中很少采用目前在前懸架中很少采用 2. 雙橫臂式雙橫臂式 主銷(xiāo)內(nèi)傾角不變，輪距變主銷(xiāo)內(nèi)傾角不變，輪距變主銷(xiāo)角度和輪距變化不大主銷(xiāo)角度和

15、輪距變化不大 三、縱臂式獨(dú)立懸架三、縱臂式獨(dú)立懸架 1單縱臂式獨(dú)立懸架單縱臂式獨(dú)立懸架 螺旋彈簧單縱臂式后獨(dú)立懸架螺旋彈簧單縱臂式后獨(dú)立懸架 2雙縱臂式獨(dú)立懸架雙縱臂式獨(dú)立懸架 等長(zhǎng)縱擺臂，主銷(xiāo)后傾角不變，適用于轉(zhuǎn)向輪等長(zhǎng)縱擺臂，主銷(xiāo)后傾角不變，適用于轉(zhuǎn)向輪 圖示為矩形斷面疊片式扭桿彈簧圖示為矩形斷面疊片式扭桿彈簧 四、車(chē)輪沿主銷(xiāo)移動(dòng)的懸四、車(chē)輪沿主銷(xiāo)移動(dòng)的懸架架 1. 1. 燭式燭式 特點(diǎn)：特點(diǎn)： n主銷(xiāo)定位角不變主銷(xiāo)定位角不變 n輪距、軸距變輪距、軸距變 n磨損嚴(yán)重磨損嚴(yán)重 2.2.麥弗遜式麥弗遜式 五、五、單斜臂式獨(dú)立懸架單斜臂式獨(dú)立懸架 六、橫向穩(wěn)定器六、橫向穩(wěn)定器 作用：作用：抗側(cè)傾

16、抗側(cè)傾 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： nU形彈簧鋼扭力桿形彈簧鋼扭力桿 n中間連車(chē)架，兩中間連車(chē)架，兩 側(cè)連彈簧座側(cè)連彈簧座 原理：原理： n兩側(cè)懸架變形相兩側(cè)懸架變形相 等，穩(wěn)定器不起等，穩(wěn)定器不起 作用作用 n一側(cè)上、一側(cè)下一側(cè)上、一側(cè)下 時(shí)，桿受扭時(shí)，桿受扭 減小了車(chē)身的橫向傾斜和橫向角振動(dòng)。減小了車(chē)身的橫向傾斜和橫向角振動(dòng)。 第六節(jié)第六節(jié) 多軸汽車(chē)的平衡懸架多軸汽車(chē)的平衡懸架 一、平衡懸架的作用一、平衡懸架的作用 獨(dú)立式獨(dú)立式在不平路面上，有的車(chē)在不平路面上，有的車(chē) 1.剛性懸架剛性懸架 輪不受力。輪不受力。 平衡式平衡式平均受力。平均受力。 2. 彈性懸架彈性懸架 獨(dú)立式獨(dú)立式復(fù)雜復(fù)雜 平衡式平衡式

17、好好 二、平衡懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)二、平衡懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1. 鋼板彈簧等臂式平衡懸架鋼板彈簧等臂式平衡懸架 66中后橋：鋼板彈簧在心軸上反裝。中后橋：鋼板彈簧在心軸上反裝。 2. 擺臂式平衡懸架擺臂式平衡懸架 裝于擺臂軸上的擺臂裝于擺臂軸上的擺臂 n擺臂前端，鋼板彈簧后支承銷(xiāo)，擺臂后端，擺臂前端，鋼板彈簧后支承銷(xiāo)，擺臂后端， 后輪軸。后輪軸。 n擺臂相當(dāng)于平衡杠桿，決定載荷分配。擺臂相當(dāng)于平衡杠桿，決定載荷分配。 n舉升油缸舉升油缸 第七節(jié)第七節(jié) 主動(dòng)懸架和半主動(dòng)懸主動(dòng)懸架和半主動(dòng)懸 架架 一、基本概念一、基本概念 被動(dòng)懸架：被動(dòng)懸架：懸架性能（剛度、阻尼）不變懸架性能（剛度、阻尼）不變 主動(dòng)懸架

18、主動(dòng)懸架：懸架系統(tǒng)的剛度、阻尼能根據(jù)汽車(chē)行：懸架系統(tǒng)的剛度、阻尼能根據(jù)汽車(chē)行 駛條件自動(dòng)調(diào)節(jié)。駛條件自動(dòng)調(diào)節(jié)。 主動(dòng)懸架 全主動(dòng)懸架 半主動(dòng)懸架 （有源主動(dòng)懸架）（有源主動(dòng)懸架） （無(wú)源主動(dòng)懸架）（無(wú)源主動(dòng)懸架） 3. 全主動(dòng)懸架全主動(dòng)懸架 附加一個(gè)可控制作用力的裝置附加一個(gè)可控制作用力的裝置 通常由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測(cè)量系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)和能源系統(tǒng)組成。通常由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測(cè)量系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)和能源系統(tǒng)組成。 （1）主動(dòng)油氣懸架系統(tǒng)）主動(dòng)油氣懸架系統(tǒng) （3）主動(dòng)液力懸架系統(tǒng)）主動(dòng)液力懸架系統(tǒng) （2）主動(dòng)空氣懸架系統(tǒng)）主動(dòng)空氣懸架系統(tǒng) 包括：包括： 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 測(cè)量系統(tǒng) 反饋控制系統(tǒng) 能源系統(tǒng) 執(zhí)行控制系統(tǒng)的指令，一般為力發(fā)生器或轉(zhuǎn)矩發(fā)執(zhí)行