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第二十一章悬架悬架是车架（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。一、悬架的功用：把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力、侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递到车架上，由车架平衡承受，保证汽车的正常行使。1、弹性元件：使车架与车桥之间作弹性连接，传递垂直力缓和冲击。2、减振器：衰减、限制车轮及车身的振动。3、导向机构：传递除垂直力外的其它力和全部力矩，5、缓冲块：限制弹簧最大变形。二：组成及功用：弹性元件减震器车架车桥弹簧减振器横向稳定器纵向导向杆横向导向杆前桥4、横向稳定器：防止车身发生过大横向倾斜。使车轮按最佳轨迹相对车身运动。C=M×g/ff：悬架垂直变形挠度M：悬架簧载质量悬架的性能指标体现在：自振频率（n）：取决于悬架刚度簧载质量据力学分析可知，如将汽车看成一个在弹性悬架上作单自由度振动的质量，则其自振动率：要求在设计悬架时，其自振频率应与人体步行时身体上、下运动的频率相接近，在1～1.6HZ的理想范围内。三：振动频率：由上式可见：1、当M一定，C越小，自振频率愈低n，悬架垂直变形量越大,即（f越大），车轮上、下跳动所需的空间愈大，而对于簧载质量大的货车，在结构上难以保证，所以货车的自振频率往往偏大，超过理想范围。2、C一定，M越大，n越低。故空车的n空n满载（但n空太大司机受不了）因此，为了使簧载质量从空载满载变化时，车身自振n基本保持不变，就需将悬架刚度做成可变的，即空车时C小，满载时C大。如：主、副簧结构，气体弹簧等，C可变；在刚度不可变的悬架结构中，采取一些措施，也可使C具有一定的可变刚度。独立悬架非独立悬架四、悬架的分类：减振器壳体内的油液，反复地从一个内腔经小孔隙流入另一个内腔，孔壁与油液间的摩擦及液体分子内的摩擦按形成对振动的阻尼力，车身、车架振动的能量经摩擦转化为热能，由油液和减振器壳体吸收，然后散入大气中。目前悬架系统中广泛采用液力减振器。第二节、减振器一、液力减振器的工作原理：弹性元件减震器车架半轴（弹簧起主要作用）2、悬架伸张行程内，阻尼力应大，以求迅速减振。（减振器起主要作用）3、当车桥与车架之间的相对速度过大时，减振器应能自动加大液流通道截面积，使阻尼力保持在一定限度内。1、悬架压缩行程内，阻尼力较小，以充分发挥弹性元件的作用。二、对减振器的使用要求：按其作用方式不同分为：1：双向作用减振器：在压缩、伸张两行程中均起减振作用。2：单向作用减振器：仅在伸张行程中起减振作用。三、减振器的分类：弹性元件减震器车架车桥活塞杆防尘罩活塞储油钢桶导向座1、双向作用筒式减振器结构：伸张阀流通阀压缩阀补偿阀容积减少，油压升高，油液打开流通阀，经过流通阀流入上腔。由于各阀门的节流作用，便造成对悬架压缩运动的阻力，使振动能量衰减。工作原理压缩行程：当汽车滚上凸起或滚出凹坑时，车轮靠近车架。弹性元件减震器车架车桥下腔容积减少，油压升高，油液推开压缩阀，流入储油缸。伸张行程：当汽车掉入凹坑时，车轮下跳，减振器受拉伸活塞上移。由于活塞杆占去一定空间，所以自上腔流入的油液不足以充满下腔容积的增加。储油缸中油液推开补偿阀流入下腔补充。弹性元件减震器车架车桥上腔容积减少，油压升高，油液推开伸张阀，流入下腔。由于各阀门的节流作用，便造成对悬架伸张运动的阻力，使振动能量衰减。解放CA1091型汽车筒式减振器伸张阀流通阀补偿阀弹簧压缩阀杆补偿阀压缩阀压缩阀浮动活塞五、新型减振器：1、充气式减振器2、阻力可调式减振器20~30个大气压的N2伸张阀充当流通阀、补偿阀压缩阀空心连杆空气弹簧柱塞节流孔活塞伸张阀M↑，阻尼力↑C↑M↓，阻尼力↓C↓阻力可调式减振器分类：金属的：空气弹簧，橡胶弹簧，油气弹簧非金属的：钢板弹簧，扭杆弹簧，螺旋弹簧传递垂直载荷，缓和冲击振动。弹性元件：第三节弹簧元件钢板弹簧第一片称为主片，是最长的一片，两端弯成卷耳，内装青铜衬套，用销子与车架上的吊耳作铰链连接，为增加主片卷耳强度，第二片末端也弯成半卷耳，包在主片外面。钢板弹簧在工作时，愈近中部所受的弯曲力矩愈大。为充分利用材料，减轻重量，将钢片长度由上至下逐渐减短。并将各片自由状态下的弯度做成不等，主要是可使各片的负荷接近均匀，长度大的弯度小，这样装配好后各片先受到一个反向预加负荷，在工作时便可与工作负荷抵消一部分，以减少弹簧的变形。一、钢板弹簧：由若干不等长的弹簧片叠合而成的一根等强度弹簧梁。1、结构：钢板弹簧卷耳中心螺栓弹簧夹螺栓螺母套管（1）中心螺栓用来连接各弹簧片，并保证各片装配的相对位置。由于钢板中心孔处易形成应力集中,易折断，故有些不用中心螺栓，而是在每片中心表面压出凹坑，各片的凹部依次嵌合而定位。弹簧夹铆钉2、装配方法：3、钢板弹簧同时具有减振、导向的作用。（2）还有若干个弹簧夹，其作用是当钢板弹簧反向变形时，将载荷从主片传到下面各片，防止主片单独承载，并防止各片横向相对移动。（3）弹簧夹用铆钉接在最下一片钢板上，以免钢板弹簧变形时松脱下来，弹簧夹不能过紧，套管与钢板间应有一定的间隙，以保证弹簧变形时钢板可移动。主要用于前轮独立悬架中。优点：不需润滑，不忌污垢，所需空间小，质量轻。缺点：只能承受垂直载荷，减振效果较小。故须另装导向结构及减振器。二、螺旋弹簧：三、扭杆弹簧：扭杆弹簧本身是一根由弹簧钢制成的扭杆，断面多为圆形，少数为矩形和管形。一端固定在车架上，另一端固定在悬架的摆臂上，摆臂与车轮相连，当车轮跳动时，摆臂便绕着扭杆轴线而摆动，使扭杆产生扭转弹性变形，借以保证车轮与车架的弹性联系。扭矩弹簧轿车的后悬架（独立悬架）左、右扭杆弹簧应刻有记号，不能互换。扭杆弹簧在制造时，经热处理后预先施加一定的扭转力矩载荷，使之产生一个永久的扭转变形，从而使其具有一定的预应力，左、右扭杆预加扭转的方向都与扭杆安装在车上后承受工作载荷时扭转的方向相同。其目的的减少工作时的实际应力，以延长扭杆弹簧的使用寿命。所以，材料：扭矩弹簧是用铅钒合金弹簧钢制成。摆臂五、橡胶弹簧：利用本身的弹性来起弹性元件的作用。多用作付簧和缓冲块。橡胶弹簧油气弹簧四、气体弹簧：（加装导向机构和减振器）囊式空气弹簧膜式空气弹簧油气弹簧囊式气体弹簧膜式气体弹簧悬架类型示意图（a）非独立悬架（b）独立悬架特点左右车轮由一整体式车桥相连接两侧车轮各自通过悬架与车身连接且可独立运动前、后悬架方案的选择：3、前轮与后轮均采用独立悬架。1、前轮和后轮均采用非独立悬架；2、前轮采用独立悬架，后轮采用非独立悬架；非独立悬架是由一根整体式的车桥与车架相连，两侧车轮装在整体式车桥的两端。其特点是：其中一侧车轮跳动必然引起另一侧车轮的摆动。目前，大多数货车都采用非独立悬架，少数轿车的后悬架也采用非独立悬架。一、纵置板簧式非独立悬架（有如下几种安装方式）1、一端固定，一端可摆动：第四节非独立悬架空载满载保证弹簧变形时，两卷耳中心线间的距离有改变的可能，从而减小弹簧的变形量。钢板弹簧工作过程演示2、滑板式结构：弹簧长度可随变形的增加而增加。弹簧第二片后端带有直角弯边，弹簧下落时借此直角弯边支靠于支架下端的限位螺栓上，以防止钢板弹簧从支架中脱出而发生事故。2、一端固定，一端滑板3、两端直接插入固定于车架上的橡胶支承垫块中：靠橡胶变形来保证弹簧变形时两端的相对移动。主片不易损坏，无须润滑，有良好的消除噪声能力，但钢板弹簧的纵向移动量受到限制，该结构只能在比较长而且刚度较大的钢板上才采用。一般用于前悬。两端直接插入固定于车架的橡胶支承垫块中主缓冲块盖板副缓冲块4、少片变截面钢板悬架：每片钢板弹簧做成变截面，即中间厚，两端薄。该结构可减少夹箍的个数，使安置方便，结构简单。但变截面钢板弹簧的生产工艺较复杂。少片变截面钢板弹簧单片变截面钢板弹簧5、主、副弹簧结构：副弹簧在上、主簧在下：当载荷增大时，付簧同时参与工作，使弹簧刚度增大很突出，对汽车行驶平性不利。付簧在下、主簧在上：当载荷增大时，随载荷的增加，付簧逐渐参与工作，即悬架刚度逐渐增大，刚度变化较平稳，汽车行驶的平顺性好。但主、副簧间易积泥垢，要加装护套。二、螺旋弹簧非独立悬架缺点：螺旋弹簧只能承受垂直力，所以必须设置横向、纵向导向杆，以传递各种力和力矩，此外其本身减振功能较小，故须加减振器。优点：不需润滑，不怕泥垢，安装时所需纵向空间小（可减小车身的长度及重量），重量轻。加强杆纵向导向杆横向导向杆车桥螺旋弹簧非独立悬架一般只用作轿车的后悬架。空气弹簧8－10个大气压压缩机储气筒通大气高度控制阀控制杆三、空气弹簧非独立悬架缺点：空气弹簧只能传递垂直力，所以设置横、纵向导向杆，需配装阻尼可调式减振器，帮助其实现刚度可调。优点：采用空气弹簧悬架时，可实现车身高度的自动调节。行驶平顺的要求。使车身高度在空载与满载时能基本保持不变，从而实现9.压力调节器6.储气罐8.贮气筒4.控制杆5.空气弹簧1.压气机；3.车身高度控制阀2、7.空气滤清器10.油水分离器1、重量增大，车身、车架靠近，活塞下行，充气。2、重量减小，车身、车架远离，活塞上行，放气。既做弹性元件又充当减振器，最大优点即是具有变刚度特性，可保证汽车具有良好的行驶平顺性；还可自动调节车身高度。但只能承受垂直载荷，要加装导向机构。适用于大型工矿用自卸车上（大型电铲将矿石从空中倒入车厢时，会产生很大冲击。），油气弹簧悬架可显著地缓和冲击，减少颠簸。四、油气弹簧非独立悬架缓冲块车架纵梁支架支架横向导向杆支架车桥2根纵向导向杆既可传力，又可保证车轮上、下跳动时，主销倾角不变，使操纵稳定。油气弹簧车轮油气弹簧非独立悬架车身高度调节演示独立悬架的结构特点是两侧的车轮各自独立地与车架或车身弹性连接。它有以下优点：独立悬架中多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧作为弹性元件。第五节独立悬架缺点：结构复杂，制造成本高；保养维修不方便；在一般情况下，车轮跳动时，由于车轮外倾角与轮距变化较大，轮胎磨损较严重。（3）发动机总成的位置可以降低，使汽车重心降低，同时给车轮较大的上下运动空间，因而，可以将悬架刚度设计得较小，使车身振动频率降低，以改善行驶平顺性。（2）减少了汽车的非簧载质量。使悬架所受的冲击载荷减少，汽车行驶的平稳性好。（1）两侧车轮可以单独运动而互不影响，在不平路面上可减少车架和车身的振动。1、横臂式独立悬架：单横臂式独立悬架（不用于转向桥）双横臂式独立悬架：两摆臂等长悬架两摆臂不等长悬架用于转向桥单横臂式独立悬架：（少用）优点：结构简单、紧凑，布置方便。用于后桥。缺点：1、当悬架变形时车轮平面将产生倾斜，从而改变两侧车轮的轮距，使车轮侧向滑移、磨损严重。2、该悬架用于转向轮时，会使主销内倾角、车轮外倾角发生较大变化，对转向操纵有一定影响。(用于转向桥)纵向导向杆单纵臂式独立悬架（不用于转向轮）双纵臂式独立悬架（适用于转向轮）2、纵臂式独立悬架：2.双纵臂式扭杆弹簧独立悬架车架横梁扭矩弹簧轿车的后悬架（独立悬架）1.单纵臂式扭杆弹簧独立悬架摆臂烛式悬架优点：悬架变形时，主销定位角不发生变化。缺点：主销受力大时，套筒与主销之间的摩擦阻力大，磨损严重。结构特征：主销通过上、下支承板固定在车架上，转向节小巧。弹簧装在主销上，车轮上传的力由主销承受并传递至车架。不用装导向机构。防尘罩通气管3、车轮沿主销移动的悬架烛式悬架麦佛逊式悬架用于轿车。麦佛逊式悬架减振器车身悬架总成下摆臂优点：弹簧、减振器（充当主销）三合一体。增大了两前轮内侧的空间，便于前轮转向，及布置发动机和其它部件。缺点：车轮跳动时，减振器的下支点随下摆臂摆动，主销定位角会略有变化。转向横拉杆转向节与下摆臂通过球头销连接3、横向稳定器VFF横向稳定杆(弹簧钢）套筒支杆弹簧座当汽车直线行驶，横向稳定器不起作用。当汽车转弯，车身倾斜时，弹性的稳定杆所产生的扭转力矩起到阻止车身倾斜的作用。第六节多轴汽车的平衡悬架一、多轴汽车采用单独刚性悬架时，在不平道路上的危险性：1、当有弹性悬架而道路不平度较小时，虽然不一定会出现车轮悬空的现象，但各个车轮间的垂直载荷分配比例会有很大的改变。在车轮垂直载荷变小甚至为零时，车轮对地面的附着力也随之变小甚至为零。2、转向车轮遇此情况将