汽车底盘构造与修理悬架

汽车底盘构造与修理(悬架部分) 复习车身类型：非承载式、半承载式、承载式车轮与轮胎 1.车轮由轮毂、轮盘和轮辋三部分组成 2.轮胎有内胎轮胎和无内胎轮胎 3.重点介绍外胎的构造：按帘线排列方向分为普通斜线胎和子午线胎 4.轮胎的发展方向：子午线化、无内胎化和扁平化轮毂轴承预紧度的调整 注意调整的原因及目的 方法见书：一般把调整螺母拧到底后再退回1/3圈，车轮能自由转动且无明显的轴向间隙即可。 第四节悬架一、概述组成：悬架一般由弹性元件、导向装置、减振器和横向稳定杆等组成。各自作用：减振、缓冲、导向 其中常见的弹性元件包括钢板结弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧悬架种类：按照控制形式不同，悬架可分为被动式悬架和主动式悬架两大尖。目前多数汽车上采用被动式悬架。 根据汽车导向装置的不同，悬架又可分为独立悬架和非独立悬架。如下图所示。 非独立 悬架独立 悬架 两种悬架的特点及区别非独立悬架如上图(a)所示。特点：两侧车轮安装于一整体式车桥上，当一侧车轮受冲击力时会直接影响到另一侧车轮上，当车轮上下跳动时定位参数变化小。若采用钢板弹簧作弹性元件，它可兼起导向作用，使结构大为简化，降低成本。目前广泛应用于货车和大客车上，有些轿车后悬架也有采用的。非独立悬架由于非簧载质量比较大，高速行驶时悬架受到冲击载荷比较大，平顺性较差。 独立悬架如上图(b)所示。特点：两侧车轮分别独立地与车架（或车身）弹性地连接，当一侧车轮受冲击，其运动不直接影响到另一侧车轮，独立悬架所采用的车桥是断开式的。这样使得发动机可放低安装，有利于降低汽车重心，并使结构紧凑。独立悬架允许前轮有大的跳动空间，有利于转向，便于选择软的弹簧元件使平顺性得到改善。同时独立悬架非簧载质量小，可提高汽车 车轮的附着性。 小知识：非簧载质量？与汽车行驶平顺性的关系？ 非簧载质量人体所习惯的垂直振动频率约为11.6Hz簧载质量。簧载质量分为簧上质量与簧下质量两部分，由弹性元件承载的部分质量，如车身、车架及其它所有弹簧以上的部件和载荷属于簧上质量。车轮、非独立悬架的车轴等属于簧下质量，也叫非簧载质量M。如果减小非簧载质量可使车身振动频率降低，而车轮振动频率升高，这对减少共振，改善汽车的平顺性是有利的。非簧载质量对平顺性的影响，常用非簧载质量和簧载质量之比m/M进行评价，此比值越小越佳。 二、减振器作用：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,以衰振动,提高汽车行驶的平顺性基本结构及工作原理：采用液力减振器在汽车悬架系统中广泛采用的液力减振器是筒式减振器，由于其在压缩和伸张行程中的能起减振作用，因此又称为双向作用式减振器。双向作用式减振器的结构及工作过程分析： 双向作用筒式减振器示意图 1. 活塞杆；2. 工作缸筒；3. 活塞；4. 伸张阀；5. 储油缸筒； 6. 压缩阀；7. 补偿阀；8. 流通阀；9. 导向座；10. 防尘罩；11. 油封 工作过程：压缩行程：流通阀工作，车身振动剧烈时压缩阀参与工作。伸张行程：伸张阀工作，车身振动剧烈时补偿阀参与工作。 注意： F伸F压 三、新型减振器 1、充气式减振器如书上图4-60区别分析：与双向作用筒式减振器相比，充气式减振器有如下优点； 1）由于采用浮动活塞而减少了一套阀的系统，使结构简化，重量减轻。 2）由于减振器里充有高压氮气，能减少车轮爱突然冲击时的振动，并可消除噪声。 3）由于充气式减振器的工作缸和活塞直径都大于相同条件的双向作用筒式减振器，因而其阻尼力更大。工作可靠性更强。 4）充气式减振器内部的高压气体和油液被浮动活塞隔开，消除了油的乳化现象。充气式减振器的不足之处是油封要求高，充气工艺复杂，不易维修，当缸筒受外界较大冲击而变化时，则不能工作 三、新型减振器缺点：对油封要求高，充气工艺复杂，不易修理，变形后不能工作。2、阻力可调式减振器 (介绍) 工作特点：使用了刚度可变的空气弹簧仙的气压，从而改变柱塞相对于空心连杆上的节流孔位置，改变节流孔的通道截面面积，从而改变油液流动阻力。 ( 要求：课后自学，加强认识和了解) 三、弹性元件 1、钢板弹簧钢板弹簧又叫叶片弹簧，它是由若干不等长的合金弹簧片叠加在一起组合成一根近似等强度的梁。如图下右侧所示。钢板弹簧3的第一片（最长的一片）称为主片，其两端弯成卷耳1，内装青铜或塑料或橡胶。粉沫冶金、制成的衬套，用弹簧销与固定在车架上的支架、或吊耳作铰链连接。钢板弹簧的中间用U形螺栓与车桥固定。 中心螺栓4用来连接各弹簧片，并保证各片的装配时的相对位置。中心螺栓到两端卷耳中心的距离可以相等，也可以不相等如下图所示。为了增加主片卷耳的强度，将第二片末端也弯成半卷耳，包在主片卷耳和外面，且留有较大的间隙，使得弹簧在变形时，各片间有相对滑动的可能。钢板弹簧在载荷作用下变形，各片之间因相对滑动而产生摩擦，可促使车架的振动衰减。各片间的干摩擦，车轮将所受冲击力传递给车架，且增大了各片的摩损。所以在装合时，各片间涂上较稠的润 滑剂（石墨润滑脂），并应定期保养。 1-卷耳 2-弹簧夹 3-钢板弹簧 4-中心螺栓 新技术：采用少片变截面钢板弹簧截面尺寸沿长度方向是变化的，但片宽保持不变，或减轻重量一般为2-3片，也有单片的。 2、螺旋弹簧应用：广泛用于前轮独立悬架为主的悬架中。个别轿车后轮非独立悬架中也采用。螺旋弹簧用弹簧钢料卷制而成，有刚度不变的圆柱形螺旋弹簧和刚度可变的圆锥形(或变螺矩)螺旋弹簧两种。由于螺旋弹簧只能承受垂直载荷，用它做弹性元件的悬架要加设导向装置和减振器。区别：与钢板弹簧相比，螺旋弹簧具有不需润滑、防污性强、占用纵向空间小及弹簧本身质量小的特点，因而被广泛采用。但螺旋弹簧变形时，不产生摩擦力和衰减振动作用，所以在其悬架中必须装有减振器。 3、气体弹簧气体弹簧是以空气做弹性介质，即在一个密闭的容器内装入压缩空气（气压为0.5-1PMA）,利用气体的可压缩性弹簧的作用。 (一)空气弹簧 油气弹簧油气弹簧以气体（化学性质不太活泼的气体氮气）作为弹性介质，用油液作为传力介质。内有阻尼阀具有一定的减振器作用 油气弹簧工作原理： (见书)空气弹簧的侧壁是柔性的，并且有一定的延展性，还可以实现根据载荷的大小对里面的空气压力进行调整等特点。因此它与传统的板簧、螺旋弹簧等有很大的区别。同时它的重量相对于其它弹性元件来讲又非常轻应用：简单的油气弹簧不带油气隔膜。目前，这种弹簧多用于重型汽车，在部分轿车上也有采用的。问题：油气隔膜的作用？防工作液乳化，便于充气和保养 。 注意：由于空气和油气弹簧只能承受垂直载荷,因此采用这种弹簧的悬架也必须加设导向装置和减振器. 四、非独立悬架应用：货车前后悬架，轿车中仅后桥使用非独立悬架。使用元件：多使用钢板弹簧 1、问题引入：为什么非独立悬架多采用钢板弹簧作弹性元件？ 具有一定的减振作用，并具有导向机构作用，使悬架机构简化。 2、钢板弹簧式非独立悬架布置形式：纵向布置结构：以CA1092为例分析注意介绍主副钢板弹簧的安装的上置式和下置式图4-66和4-67 3、螺旋弹簧非独立悬架 应用：轿车的后悬架结构：有导向装置(纵向推力杆和横向杆)纵向推力杆一端和车身相铰接横向杆与端与车身相连，一端与后桥相连 4、空气弹簧非独立悬架汽车在行驶时由于载荷和路面的变化，要求悬架刚度随着变化。当空车时车身被抬高，满载时车身则被压得很低，会出现撞击缓冲块的情况。因而对于不同类型汽车提出不同的要求，矿山及大型客车要求 其空车与满载时的车身高度变化不大；对于轿车要求在好路上降低车身高度，提高车速行驶；在坏路上提高车身，可以增大通过能力。因而要求车身高度随使用要求可以调节。空气弹簧非独立悬架可以满足要求。 如下图所示。囊式空气弹簧5的上下端分别固定在车架和车桥上。经压气机1产生的压缩空气经油水分离器10和压力调节器9进入贮气筒8。压力调节器可使贮气筒中的压缩空气保持一定压力。储气罐8通过管路与2个空气弹簧相通。储气罐和空气弹簧中的空气压力由车身高度调节阀3控制，空气弹簧只承受垂直载荷，因而必加设减振器，其纵向力和横向力及其力矩由悬架中的纵向推力杆和横向推力杆来传递。 1. 压气机；2.7. 空气滤清器；3. 车身高度控制阀；4. 控制杆； 5. 空气弹簧；6. 储气罐；8. 贮气筒；9. 压力调节器；10. 油水分离器 五、独立悬架优点：自学缺点：车轮倾角与轮距变化较大，轮胎磨损较大。类型 (按车轮运动形式) 1、横臂式 2、纵臂式 3、烛式、麦弗逊式悬架(Mcpherson )福特 车1950年首次使用 横臂式独立悬架 1、单横臂式单横臂式具有结构简单，侧倾中心高，有较强的抗侧倾能力的优点。但随着现代汽车速度的提高，侧倾中心过高会引起车轮跳动时轮距变化大，轮胎磨损加剧，而且在急转弯时左右车轮垂直力转移过大，导致后轮外倾增大，减少了后轮侧偏刚度，从而产生高速甩尾的严重工况。单横臂式独立悬架多应用在后悬架上，但由于不能适应高速行驶的要求，目前应用不多。 横臂式独立悬架 2、双横臂式如下图所示为双横臂式独立悬架。上下两摆臂不等长，选择长度比例合适，可使车轮和主销的角度及轮距变化不大。这种独立悬架被广泛应用在轿车前轮上。双横臂的臂有做成A字形或V字形。V形臂的上下2个V形摆臂以一定的距离，分别安装在车轮上，另一端安装在车架上。 万丰SHK1020A车型前悬架总成 万丰SHK1020A车型前悬架总成前悬架为双横臂式悬架，结构如图15所示，其特点是在汽车的每一侧均有两根横臂，横臂外端通过球铰与转向节轴连接。两横臂可使车轮的上下跳动符合所需的运动学特性，并由横臂传力给车身。但是侧向力会产生一个附加力矩，使得曲线行驶时汽车车身的侧倾度增大，这是一个缺点。摆臂需用支座支承，这些支座会在载荷下变形，并影响悬架刚度；由于支座中的橡胶件的扭转使得刚度增大，或是由于部件之间的相互滑动增大了摩擦。因此，要尽可能的减小曲线行驶时车身的侧倾。通过采用较硬的弹簧，附加横向稳定杆或是增大侧倾中心的高度可以达到这一目的。 不等臂双横臂上臂比下臂短。当汽车车轮上下运动时，上臂比下臂运动弧度小。这将使轮胎上部轻微地内外移动，而底部影响很小。这种结构有利于减少轮胎磨损，提高汽车行驶平顺性和方向稳定性。 纵臂式独立悬架纵臂式独立悬架是指车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架结构，又分为单纵臂式和双纵臂式两种形式。单纵臂式悬架当车轮上下跳动时会使主销后倾角产生较大的变化，因此单纵臂式悬架不用在转向轮上。双纵臂式悬架的两个摆臂一般做成等长的，形成一个平行四杆结构，这样，当车轮上下跳动时主销的后倾角保持不变。双纵臂式悬架多应用在转向轮上 三、烛式悬架特点：车轮沿固定不动的主销轴线上下移动。悬架变形时，主销定位角不位变化，转向操纵性和稳定性好，但套筒和主销磨损大。应用较少 四、麦弗逊式独立悬架组成：双向筒式减振器、螺旋弹簧和轮毂轴承壳松花江HFJ6350车型前悬架总成 前悬架为麦弗逊式独立悬架，其结构特点是两侧车轮各自独立与车身弹性地连接，因此左右两侧车轮可以单独运动，互不影响。结构如图13所示，它主要由螺旋弹簧、减振器、横摆臂、转向节和支柱等组成。前悬架支柱总成与转向节直接连为一体。筒式减振器上端通过螺栓、支柱支撑托架和橡胶垫圈与车身连接，减振器缸筒下端与前悬架支柱连为一体。螺旋弹簧装 在减振器的弹簧座上。 优点：结构简单，增大了车轮内侧的空间，具有接地性好，操纵稳定性好等特点。 多杆式独立悬架 (补充内容)独立悬架中多采用螺旋弹簧，因而对于侧向力，垂直力以及纵向力需加设导向装置即采用杆件来承受和传递这些力。因而一些轿车上为减轻车重和简化结构采用多杆式悬架。如下图所示。上连杆9用支架11与车身(或车架)相连，上连杆9外端与第三连杆7相连。上杆9的两端都装有橡胶隔振套。第三连杆7的下端通过重型止推轴承与转向节连接。下连杆5与普通的下摆臂相同，下连杆5的内端通过橡胶隔振套与前横梁相连接。球铰将下连杆5的外端与转向节相连。多杆纱前悬架系统的主销轴线从下球铰延伸到上面的轴承，它与上连杆和第三连杆无关。多杆悬架系统具有良好操纵稳定性，可减小轮胎摩损。这种悬架减振器和螺旋弹簧不象麦弗逊悬架那样沿转向节转动。如图所示。 1-前悬架横梁 2-前稳定杆 3-拉杆支架 4-粘滞式拉杆 5-下连杆6-轮毂转向节总成 7-第三连杆 8-减振器 9-上连杆 10-螺旋弹簧 11-上连杆支架 12-减振器隔振块 1-前悬架横梁 2-前稳定杆 3-拉杆支架 4-粘滞式拉杆 5-下连杆6-轮毂转向节总成 7-第三连杆 8-减振器 9-上连杆 10-螺旋弹簧 11-上连杆支架 12-减振器隔振块 五、横向稳定器作用：减少车身在高速行驶转向顺车身产生很大的横向倾斜和横向角振动。应用：杆式横向稳定器