汽車構造第十二講懸架

關于汽車構造第十二講懸架第一頁，共九十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)概述1．懸架的功用和組成1）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件使車輪按一定軌跡相對于車架或車身跳動，即起導向作用；

（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。

第二頁，共九十八頁，2022年，8月28日2）懸架的組成（1）彈性元件——起緩沖作用；

（2）減振元件——起減振作用；

（3）導向機構——起傳力和導向作用；

（4）橫向穩(wěn)定器——防止車身產(chǎn)生過大側(cè)傾。第三頁，共九十八頁，2022年，8月28日彈性元件彈性元件的作用是緩和來自路面的沖擊。彈簧的種類很多，有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、空氣彈簧、油氣彈簧和橡膠彈簧等。第四頁，共九十八頁，2022年，8月28日阻尼元件懸架系統(tǒng)中由于彈性元件受沖擊會產(chǎn)生振動，為衰減振動，改善汽車行駛平順性，與彈性元件并聯(lián)安裝減振器，汽車懸架系統(tǒng)中采用減振器多是液力減振器，第五頁，共九十八頁，2022年，8月28日導向機構導向機構用來傳遞車輪與車身間的力和力矩，同時保持車輪按一定運動軌跡相對車身跳動，通常導向機構由控制擺臂式桿件組成。鋼板彈簧本身兼起導向作用。第六頁，共九十八頁，2022年，8月28日橫向穩(wěn)定器在一些轎車和客車上，為防止車身在轉(zhuǎn)向等情況下發(fā)生過大的橫向傾斜，在懸架系統(tǒng)中加設橫向穩(wěn)定桿。第七頁，共九十八頁，2022年，8月28日橫向穩(wěn)定器的安裝第八頁，共九十八頁，2022年，8月28日2．懸架系統(tǒng)的自然振動頻率懸架系統(tǒng)的頻率與汽車的平順性（也稱舒適性）有直接關系。

n——懸架的頻率；

M——簧載質(zhì)量；

K——懸架剛度；

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1～1.6Hz，一般汽車固有頻率為：貨車為1.5～2Hz；客車為1.2～1.8Hz，轎車為1～1.3Hz。如果要將汽車行駛過程中的頻率保持在1～1.6Hz內(nèi)，最好采用變剛度懸架。第九頁，共九十八頁，2022年，8月28日3．汽車懸架的類型懸架按結(jié)構分類：獨立懸架非獨立懸架懸架按控制分類：被動懸架半主動懸架主動懸架現(xiàn)代汽車懸架的發(fā)展十分快，不斷出現(xiàn)，嶄新的懸架裝置。第十頁，共九十八頁，2022年，8月28日

1）非獨立懸架非獨立懸架的特點是：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)生運動。非獨立懸架的優(yōu)點是車輪上下跳動時定位參數(shù)變化小、最小離地間隙不變，且結(jié)構簡單成本低廉。第十一頁，共九十八頁，2022年，8月28日

2）獨立懸架獨立懸架的特點是：車橋是斷開的，每一側(cè)車輪單獨地通過懸架與車架（或車身）相連，每一側(cè)車輪可以獨立跳動。第十二頁，共九十八頁，2022年，8月28日獨立懸架的優(yōu)點獨立懸架有如下優(yōu)點：（1）非簧載質(zhì)量小－－減少沖擊載荷；（2）車橋斷開，便于在設計上降低重心－－提高汽車操縱穩(wěn)定性；（3）兩側(cè)車輪可以單獨跳動－－減少車身振動；（4）允許在設計上增大車輪動行程－－可以減小懸架剛度，降低車身振動的頻率。第十三頁，共九十八頁，2022年，8月28日懸架特性影響汽車平順性的另一重要指標是阻尼比Ψ，它表達為：式中：k-代表懸架阻尼元件的阻力系數(shù)。Ψ值取大，能使振動迅速衰減，但會把路面較大的沖擊傳遞到車身，Ψ值取小，振動衰減慢，受沖擊后振動持續(xù)時間長，使乘客感到不舒服。為充分發(fā)揮彈簧在壓縮行程中作用，常把壓縮行程的阻尼比Ψ設計得比伸張小。第十四頁，共九十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)彈性元件懸架的剛度主要是彈簧的剛度決定的，對于非獨立懸架而言，彈簧的剛度等于懸架的剛度，但對于獨立懸架而言，彈簧的剛度與懸架的剛度存在一定的函數(shù)關系。彈簧自身的剛度特性根據(jù)結(jié)構的不同有定剛度彈簧和變剛度彈簧。第十五頁，共九十八頁，2022年，8月28日一、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。鋼板彈簧的第一片也是最長的一片為主片，其兩端彎成卷耳，內(nèi)裝襯套，以便用彈簧銷與固定在車架上的支架或吊耳作鉸鏈連接。中心螺栓用以連接各彈簧片，并保證裝配時各片的相對位置。除中心螺栓以外，還有若干個彈簧夾（亦稱回彈夾）將各片彈簧連接在一起，以保證當鋼板彈簧反向變形（反跳）時，各片不致互相分開，以免主片單獨承載，此外，還可防止各片橫向錯動。

第十六頁，共九十八頁，2022年，8月28日一、鋼板彈簧中心螺栓距兩端卷耳中心的距離相等時，稱為對稱式鋼板彈簧，不相等時，稱為非對稱式鋼板彈簧。多片式鋼板彈簧可以同時起到緩沖、減振、導向和傳力的作用，用于貨車后懸架可以不裝減振器。第十七頁，共九十八頁，2022年，8月28日鋼板彈簧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，它可以減少片與片間的干摩擦，提高使用應力，實現(xiàn)汽車的輕量化。

第十八頁，共九十八頁，2022年，8月28日鋼板彈簧目前有一些汽車上采用變剛度鋼板彈簧，以改善汽車行駛平順性。第十九頁，共九十八頁，2022年，8月28日鋼板彈簧在一些特種車上還采用了懸臂式鋼板彈簧。第二十頁，共九十八頁，2022年，8月28日二、螺旋彈簧螺旋彈簧用彈簧鋼棒料卷制而成，常用于各種獨立懸架。其特點是只能承受垂直載荷。在螺旋彈簧懸架中必須另裝減振器和導向機構。

螺旋彈簧有剛度不變的圓柱形螺旋彈簧和剛度可變的圓錐形螺旋彈簧或變螺距彈簧。它與鋼板彈簧相比具有不需潤滑，防污性強，占用縱向空間小，彈簧本身質(zhì)量小的特點。制做螺旋彈簧所用的彈簧鋼材料最常用的是60Si2Mn，更好一些的材料是60Si2Cr和60Si2CrA。第二十一頁，共九十八頁，2022年，8月28日三、扭桿彈簧扭桿彈簧是一根彈簧鋼制的桿。扭桿斷面常為圓形，少數(shù)是管形、矩形、疊片及組合式等，扭桿一端固定在車架上，另一端上安裝擺臂與車輪相連。當車輪跳動時，擺臂便繞著扭桿軸線擺動，使扭桿產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)彈性變形，以保證車輪與車架的彈性聯(lián)接。

扭桿彈簧桿越短越粗，剛度也越大。一般來講，三種彈簧比較，扭桿彈簧單位重量的儲能量較大，且占用的空間位置最小，易于布置，還可以適度調(diào)整車身的高度，所以不少乘用車懸掛采用扭桿彈簧。第二十二頁，共九十八頁，2022年，8月28日扭桿彈簧扭桿彈簧在制造時，經(jīng)熱處理后施加一定的扭轉(zhuǎn)力矩載荷，使它有一個永久變形，而具有一定的預應力，這樣可以在實際工作中減小工作時的實際應力，有利于延長扭桿彈簧的壽命。但應注意左右扭桿由于施加應力有方向性，裝在車上后承受工作載荷時扭轉(zhuǎn)的方向應與所預加在扭桿上的扭轉(zhuǎn)方向相一致，因而左右扭桿做有標記，安裝時應加以注意。第二十三頁，共九十八頁，2022年，8月28日四、空氣彈簧氣體彈簧是以空氣做彈性介質(zhì)，即在一個密閉的容器內(nèi)裝入壓縮空氣（氣壓為0.5～1MPa），利用氣體的可壓縮性實現(xiàn)彈簧的作用?？諝鈴椈煞譃槟沂胶湍な絻深?。

第二十四頁，共九十八頁，2022年，8月28日空氣彈簧空氣彈簧隨著載荷的增加，容器內(nèi)壓縮空氣壓力升高，其彈簧剛度也隨之增加，載荷減少，彈簧壓力也隨空氣壓力減少而下降，因而這種彈簧的彈性特性很理想。

第二十五頁，共九十八頁，2022年，8月28日五、油氣彈簧油氣彈簧以氣體（氮-惰性氣體）作為彈性介質(zhì)，用油液作為傳力介質(zhì)。油氣彈簧類型有簡單式油氣彈簧和帶隔膜式的油氣彈簧。帶隔膜式油氣彈簧，它將氣體和液體分開，便于充氣并防油液乳化。第二十六頁，共九十八頁，2022年，8月28日油氣彈簧第二十七頁，共九十八頁，2022年，8月28日油氣彈簧帶反壓氣室式油氣彈簧，有一個反壓氣室，相當于在簡單油氣彈簧上加上一個方向相反的小筒單油氣彈簧，用以提高空載時彈簧剛度，使空載滿載自然振動頻率變化不大。第二十八頁，共九十八頁，2022年，8月28日油氣彈簧

第二十九頁，共九十八頁，2022年，8月28日六、橡膠彈簧

橡膠彈簧利用橡膠本身的彈性來起彈性元件的作用。優(yōu)點是單位質(zhì)量儲能量大于金屬彈簧。無噪聲，不需潤滑，同時有一定的減振能力。

一般在汽車上作為懸架中的副彈簧和緩沖塊。第三十頁，共九十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)減振器液力減振器的作用原理是：當車架與車橋作往復相對運動時，減振器中的活塞在缸筒內(nèi)也作往復運動，減振器殼體內(nèi)的油液便反復地從一個內(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。

第三十一頁，共九十八頁，2022年，8月28日減振器彈簧雖然可以減輕道路對車身的沖擊，但如果不讓它的振動盡快停下來，我們乘坐的將是一輛跳個不停的汽車。因此，要在彈簧運動的過程中加上一定的阻尼，使彈簧的振動迅速衰減。第三十二頁，共九十八頁，2022年，8月28日減振器液力減振器的結(jié)構是帶有活塞的活塞桿插入筒內(nèi)，在筒中充滿油?；钊嫌泄?jié)流孔，使得被活塞分隔出來的兩部分空間中的油可以互相補充。阻尼就是在具有粘性的油通過節(jié)流孔時產(chǎn)生的。液力減振器的節(jié)流孔越小，阻尼力越大；油的粘度越大，阻尼力越大；如果節(jié)流孔大小不變，當減振器工作速度越快，阻尼力越大。汽車懸架系統(tǒng)中的阻尼元件廣泛采用液力減振器，與彈性元件并聯(lián)安裝。第三十三頁，共九十八頁，2022年，8月28日減振器減振器與彈性元件承擔著緩沖擊和減振的任務，阻尼力過小，懸架振動不能迅速衰減，阻尼過大又會影響對彈簧沖擊的吸收，甚至損壞減振器連接件。因此要求減振器應具有以下阻尼特性。（1）在懸架壓縮行程，減振器阻尼力較小，以便充分發(fā)揮彈性元件的彈性作用，緩和沖擊。這時，彈性元件起主要作用。（2）在懸架伸張行程中，減振器阻尼力應較大，迅速衰減振動。（3）減振器工作速度過大時，要求減振器能自動加大液流量，使阻尼力始終保持在一定限度之內(nèi)，以避免承受過大的沖擊載荷。第三十四頁，共九十八頁，2022年，8月28日減振器液力減振器按結(jié)構形式不同有筒式和搖臂式；筒式減振器可分為雙筒式和單筒式；按作用方式可分為雙向作用式和單向作用式；按阻尼力是否可以調(diào)整分為不可調(diào)式和可調(diào)式。第三十五頁，共九十八頁，2022年，8月28日一、雙向作用筒式減振器第三十六頁，共九十八頁，2022年，8月28日雙向作用筒式減振器第三十七頁，共九十八頁，2022年，8月28日雙向作用筒式減振器

第三十八頁，共九十八頁，2022年，8月28日雙向作用筒式減振器第三十九頁，共九十八頁，2022年，8月28日二、新型減振器1．充氣式減振器

充氣式減振器的結(jié)構特點是：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。

第四十頁，共九十八頁，2022年，8月28日1．充氣式減振器與雙筒式相比，單筒式減振器結(jié)構簡單，減少了一套閥門系統(tǒng)。它在缸筒的下部裝有一個浮動活塞，所謂浮動即指沒有活塞桿控制其運動，在浮動活塞的下面形成一個密閉的氣室，充有高壓氮氣。第四十一頁，共九十八頁，2022年，8月28日充氣式減振器由于活塞桿進出油液而造成的液面高度變化就通過浮動活塞的浮動來自動適應。第四十二頁，共九十八頁，2022年，8月28日2、阻尼力可調(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，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。

第四十三頁，共九十八頁，2022年，8月28日導向機構懸架的導向機構種類很多，大體可分為：適用于非獨立式懸架的導向機構適用于獨立式懸架的導向機構適用于平衡式懸架的導向機構第四十四頁，共九十八頁，2022年，8月28日第四節(jié)非獨立懸架非獨立式懸架中，彈性元件不同，導向機構也不一樣。第四十五頁，共九十八頁，2022年，8月28日一、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。第四十六頁，共九十八頁，2022年，8月28日縱置板簧式非獨立懸架第四十七頁，共九十八頁，2022年，8月28日縱置板簧式非獨立懸架第四十八頁，共九十八頁，2022年，8月28日縱置板簧式非獨立懸架第四十九頁，共九十八頁，2022年，8月28日縱置板簧式非獨立懸架主副簧式結(jié)構第五十頁，共九十八頁，2022年，8月28日縱置板簧式非獨立懸架第五十一頁，共九十八頁，2022年，8月28日二、螺旋彈簧非獨立懸架第五十二頁，共九十八頁，2022年，8月28日三、空氣彈簧非獨立懸架

第五十三頁，共九十八頁，2022年，8月28日空氣彈簧非獨立懸架第五十四頁，共九十八頁，2022年，8月28日四、油氣彈簧非獨立懸架第五十五頁，共九十八頁，2022年，8月28日第五節(jié)獨立懸架一般地適用于獨立式懸架的導向機構可分為：1）.車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動－－橫臂式2）.車輪在汽車縱向平面內(nèi)擺動－－縱臂式3）.車輪沿主銷軸線運動－－燭式、麥弗遜式第五十六頁，共九十八頁，2022年，8月28日一、橫臂式獨立懸架1單橫臂式其特點是當懸架變形時，車輪平面將產(chǎn)生傾斜而改變兩側(cè)車輪與路面接觸點間的距離——輪距，致使輪胎相對于地面?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，會使主銷內(nèi)傾角和車輪外傾角發(fā)生較大的變化，對于轉(zhuǎn)向操縱有一定影響，故目前在前懸架中很少采用。第五十七頁，共九十八頁，2022年，8月28日橫臂式

第五十八頁，共九十八頁，2022年，8月28日橫臂式2）雙橫臂式雙橫臂結(jié)構有等臂式和不等臂式，不等臂式的雙橫臂上臂比下臂短。當汽車車輪上下運動時，上臂比下臂運動弧度小。這將使輪胎上部輕微地內(nèi)外移動，而底部影響很小。這種結(jié)構有利于減少輪胎磨損，提高汽車行駛平順性和方向穩(wěn)定性。第五十九頁，共九十八頁，2022年，8月28日橫臂式第六十頁，共九十八頁，2022年，8月28日橫臂式第六十一頁，共九十八頁，2022年，8月28日側(cè)傾時車輪外傾角的變化

第六十二頁，共九十八頁，2022年，8月28日車身側(cè)傾時，車輪外傾角的三種變化情況第六十三頁，共九十八頁，2022年，8月28日獨立懸架的側(cè)傾轉(zhuǎn)向效果第六十四頁，共九十八頁，2022年，8月28日橫臂式第六十五頁，共九十八頁，2022年，8月28日橫臂式第六十六頁，共九十八頁，2022年，8月28日橫臂式第六十七頁，共九十八頁，2022年，8月28日橫臂式第六十八頁，共九十八頁，2022年，8月28日二、縱臂式獨立懸架1）單縱臂式第六十九頁，共九十八頁，2022年，8月28日縱臂式第七十頁，共九十八頁，2022年，8月28日縱臂式第七十一頁，共九十八頁，2022年，8月28日富康隨動轉(zhuǎn)向第七十二頁，共九十八頁，2022年，8月28日縱臂式（2）雙縱臂式第七十三頁，共九十八頁，2022年，8月28日三、車輪沿主銷移動的懸架燭式懸架結(jié)構第七十四頁，共九十八頁，2022年，8月28日麥弗遜式第七十五頁，共九十八頁，2022年，8月28日麥弗遜式第七十六頁，共九十八頁，2022年，8月28日麥弗遜式第七十七頁，共九十八頁，2022年，8月28日麥弗遜式第七十八頁，共九十八頁，2022年，8月28日麥弗遜式第七十九頁，共九十八頁，2022年，8月28日麥弗遜式第八十頁，共九十八頁，2022年，8月28日麥弗遜式第八十一頁，共九十八頁，2022年，8月28日四、斜置臂式(單斜臂式)第八十二頁，共九十八頁，2022年，8月28日斜置臂式第八十三頁，共九十八頁，2022年，8月28日多連桿式

顧名思義，這種懸架含3條以上連桿，本田雅閣5連桿后懸架包括前置定位臂、后置定位臂、上臂、下臂、控制臂，其中控制臂可以調(diào)整后輪前束。5連桿后懸架的優(yōu)點是構造簡單，重量比較輕，并減少了懸掛系統(tǒng)所占用的空間。第八十四頁，共九十八頁，2022年，8月28日多連桿式第八十五頁，共九十八頁，2022年，8月28日多連桿式第八十六頁，共九十八頁，2022年，8月28日多連桿式第八十七頁，共九十八頁，2022年，8月28日第五節(jié)多軸汽車的平衡懸架第八十八頁，共九十八頁，2022年，8月28日平衡懸架第八十九頁，共九十八頁，2022年，8月28日平衡懸架第九十頁，共九十