汽车悬架设计课件.ppt

保 定 科 技 职 业 学 院 汽车构造 底盘 第十章 悬架 .1概述 .2弹 性元件 .3减振器 .4横向稳定器 .5非独立悬架与独立悬架 10.1概述 (视频： 悬架视频 5101.MPG及 悬架视频 2201.MPG） 1.组成 2.作用 3.各元件作用 4.悬架的种类 5.汽车性能对悬架的要求 1.组成： 悬架一般由弹性元件、导向装置、减震器 和横向稳定杆组成。 2.作用： 是弹性地连接车桥与车架或车身），缓和行 驶中车辆受到的由不平路面引起的冲击力，保证 乘坐舒适和货物完好； 迅速衰减由于弹性系统引起的振动； 传递垂直、纵向、侧向反力及其力矩； 起导向作用，是车轮按一定轨迹相对于车身 运动。 3.各元件作用： 弹簧元件： 承受并传递垂直载荷，缓和 不平路面、紧急制动、加速和转弯引起的 冲击或车身位置的变化。 减振器： 衰减由于弹簧系统引起的振动。 导向装置： 使车轮按一定运动轨迹相对 车身运动，同时起传递力的作用。 横向稳定杆： 提高侧倾刚度，改善汽车的操纵稳和行驶平顺性。 4.悬架的种类 1)按控制形式不同分被动式悬架和主动式悬架。 (1)被动式悬架：汽车的姿态只能被动地取决于路 面、行驶状况、弹性元件、导向装置、减振器。 (2)主动式悬架：可根据路面、行驶状况自动调 整悬架的刚度和阻尼，从而使车辆能主动地 控制垂直振动及其车身或车架的姿态。如电 控悬架 2)按汽车导向装置的不同，又可分为独立悬架 与非独立悬架。 (1)非独立悬架：两侧车轮安装于一整体式车桥 上，车轮连同车桥一起通过弹性元件悬挂在 车架或车桥上。如图： (2)独立悬架 ：两侧车轮独立地与车架或车身弹 性连接，当一侧车身受到冲击时，其运动不会 直接影响到另一侧车轮。如图： 5.汽车性能对悬架的要求 由于人体所习惯的垂直振动频率约为 1 1.6Hz,所以 车身振动的固有频率应接近或处于人体所适应的范围。 为了使空载和满载时的固有频率一致或变化很小 ,需 要把悬架刚度做成可变或可调的 .目前的电控悬架就能 满足此种目的。 10.2 弹性元件 1.钢板弹簧 2.螺旋弹簧 3.扭杆弹簧 4.气体弹簧 1.钢板弹簧： 由若干不等长的合金弹簧片叠加在 一起组合成一根近似的强度的梁，如图： 2. 螺旋弹簧： 大多应用在独立悬架上与轿车的后轮非独立悬架上，分为可变 刚度的圆柱形螺旋弹簧和刚度可变的圆锥形螺旋弹簧。 3. 扭杆弹簧： 如图，扭杆弹簧是一根有弹 簧钢制成的杆，其一端固定在车架上，另一端 通过摆臂与车轮相连，当车轮跳动时，摆臂便 绕扭杆轴线摆动，是扭杆产生扭转弹性变形。 4. 气体弹簧 (视频： 悬架视频 6201.MPG） 主要有空气弹簧和油气弹簧两种。它用空 气做弹性介质，利用气体的可压缩性实现弹簧的作用。 且只能承受垂直载荷，因此采用该种弹簧的悬架必须 加导向装置。 10.3 减振器 1.概述 由于汽车行驶中四个车轮在垂直方向上会受到不同力的作用，悬架系 统中的弹性元件受冲击会相应产生振动，因此需要在悬架中与弹性元件 并联安装减振器。 在汽车悬架中广泛采用的液力减振器是筒式减振器。 由于其在压缩与伸张行程中均能起减振作用，又称为 双向作用式减振器 。 另外，有些车型的悬架系统采用充气式减振器和阻尼可调式减振器。其 重量较轻，可靠性较强。 2 .对减振器阻尼力的要求： 在减振器随悬架一起被压缩时，减振器的阻尼力要小， 以便让弹性元件充分的吸收振动能量，缓和冲击； 在减振器与悬架一起被拉伸时，减振器的阻尼力要大， 以便让弹簧振动得到迅速衰减，降低驾驶员的疲劳； 在车架与车桥之间的运动速度过大时，减振器应该具 有泄荷通道，使其阻尼力保持在一定的限度范围内。 3 .油液减振器的工作原理 a.双向减振器的结构 定义： 在压缩和伸张两行程内均能起减振作用的 减振器 由于伸张阀弹簧刚度比压缩阀的大，而且伸张 阀上的常通孔隙的直径也比压缩阀的小，就保证 了减振器在伸张行程内产生的阻尼力比在压缩行 程内产生的大。 10.4横向稳定器 现代轿车的悬架很软，在其高速行驶转弯时， 车身会产生较大的侧向倾斜和侧向角振动。为了提 高悬架的倾斜角刚度，减小侧倾，常在悬架中架设 稳定器。 如图为杆式横向稳定器： .5 非独立悬架与独立悬架 1.非独立悬架 非独立悬架的特点： 结构简单；工作可靠； 采用钢板弹簧的非独立悬架中，省却了导向结构， 方便布置。 因此广泛引用于货车的前、后悬架和轿 车的后悬架。 非独立悬架的分类： 钢板弹簧非独立悬架； 螺旋弹簧非独立悬架； 空气弹簧非独立悬架。 2） 螺旋弹簧非独立悬架 一般只用作轿车的后悬架，具有纵向布置方便，便于维护和保养的特点。 由于螺旋弹簧只能承受较小侧向力。因此需要加装横向推力杆 4和纵向推力杆 1。 3）空气弹簧非独立悬架 2.独立悬架 结构特点：两侧车轮独立的与车架或车身弹性连接。 独立悬架的优点： 两侧车轮可以单独跳动，可减少车身振动，消除车轮偏摆； 降低非簧载质量，提高平均车速； 采用断开式车桥，降低汽车重心，提高行驶稳定性； 提供了较大的车轮跳动空间，因此减小悬架刚度，降低汽车偏频，提高 平顺性。 独立悬架的缺点： 结构复杂、制造成本高，维护不便， 车轮引起轮矩变化，加剧轮胎磨损。 按车轮的运动方式分为： 车轮在横向平面内摆动的悬架；（横臂式独立悬架） 车轮在纵向平面内摆动的悬架； （纵臂式独立悬架） 车轮沿主销移动的悬架； （烛式独立悬架和麦弗逊式） 车轮在斜向平面侧摆动的悬架。 （单斜臂式独立悬架） 独立悬架采用的弹性元件多是螺旋弹簧和扭杆弹簧。 独立悬架一般应用于各纵车辆特别是轿车的前悬架，轿车的候悬架 一般采用非独立悬架或者复合式悬架（半独立悬架）。 分析 1）横臂式独立悬架 特点：车轮在汽车的横向平面内跳动。 根据横臂的数量分为： 单横臂独立悬架； 双横臂独立悬架 :等臂式双横臂悬架，不等臂式双横臂悬架 2） 纵臂式独立悬架 根据采用的纵臂数目可分为： 单纵臂独立悬架； 双纵臂独立悬架。 根据采用的弹性元件可分为： 螺旋弹簧纵臂式独立悬架； 扭杆弹簧纵臂式独立悬架。 车轮上下跳动时，单纵臂式独立悬架将引起较大的 主销后倾角变化。因此多用于后悬架。 3）车轮沿主销移动的独立悬架 车轮沿固定不动主销轴线移动的独立悬 架； 车轮沿摆动主销轴线移动的独立悬架； 前一种为烛式悬架； 后一种为麦弗逊悬架，也成为滑柱帘杆 悬架。 （ 1）烛式独立悬架 优点： 车轮转向时，前轮的定位参数不会发 生变化，有利于转向操纵和行驶稳定性。 缺点： 车轮转向时，全部侧向力由主销和其 外部的套管承受，增加了主销与套管的 摩擦。 （ 2）麦弗逊独立悬架 是烛式悬架的改进，用下 摆臂克服了滑动立柱的受 力状况。侧向力大部分由 下摆臂承受。 属于无主销悬架： 滑动立柱上支点和下摆臂 外端的球铰中心构成主销 轴线。 优点：前轮内侧布置空间 较大，方便前置前驱动布 置。