汽車底盤構(gòu)造

1、汽車底盤構(gòu)造一、概述 1、定義 車架（或承載式車身）與車橋（或車輪）之間的一切傳力連接裝置的總稱。 2、功用 保證車輪與地面的附著； 傳遞載荷（車輪與車架間）； 緩和沖擊，衰減振動； 保持行駛中車輪、車身運動姿態(tài)。 3、組成 彈性元件、減振器、導(dǎo)向機構(gòu)、橫向穩(wěn)定器。 彈性元件-傳遞垂直載荷，緩和沖擊； 減振器-加速衰減車身的振動第十一章 懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng) 導(dǎo)向機構(gòu)-傳遞縱向力,側(cè)向力及其力矩，保證車輪的運動軌跡。 橫向穩(wěn)定器-防止車身在轉(zhuǎn)向行駛等情況下發(fā)生過大的橫向傾斜，在懸架中加設(shè)的輔助性元件。 4、懸架系統(tǒng)的固有頻率步行速度步行速度: 0.75m / 步步, 3-4

2、km/h振振 動動: 65-85次次 / 分分, 1.081.4Hz 懸架系統(tǒng)自振頻率懸架系統(tǒng)自振頻率n 11.6Hzk-懸架剛度懸架剛度M-簧載質(zhì)量簧載質(zhì)量n = 1/(2 ) K / M =1/(2 ) g / f第十一章懸架系統(tǒng) g：重力加速度； f：懸架垂直變形（撓度）； K：懸架剛度（不一定等于彈性元件的剛度），指使車輪中心相對于車架和車身向上移動的單位距離（懸架產(chǎn)生單位垂直壓縮變形）所需加于懸架上垂直載荷。 M：懸架簧載質(zhì)量，被懸掛系統(tǒng)支承的所有汽車零件的質(zhì)量。補充：非簧載質(zhì)量：簧下質(zhì)量，不是由懸掛系統(tǒng)支承的那些汽車部件質(zhì)量，而是直接由輪胎和車輪總成支承，并隨車輪一起運動的這部分的

3、質(zhì)量。第十一章懸架系統(tǒng) 人習(xí)慣的垂直振動頻率是步行時身體上下運動的頻率，約為1-1.6Hz。人最敏感的加速度頻率范圍：垂直振動頻率：4-8Hz，水平振動頻率：2Hz以下。 當(dāng)M上升則K上升，這樣才能保證n為常數(shù)，懸架為變剛度懸架。 若K為一定，若M上升則f上升，此時n會下降。說明空車行駛車身自然振動頻率比滿載行駛時的要高。 M一定時，K越小，n越低，但垂直變形越大。 為了使簧載質(zhì)量從相當(dāng)于汽車空載到滿載的范圍內(nèi)變化時，車身自然振動頻率保持不變或變化很小就需要將懸架剛度做成可變的，即空車時懸架剛度小，而載荷增加時，懸架剛度隨之增加。 K=Mg / f第十一章懸架系統(tǒng)5、懸架分類 按結(jié)構(gòu)特征分：

4、非獨立懸架：兩側(cè)車輪由一整體式車橋相連，車輪和車橋一起通過彈性懸架懸掛在車架下面； 獨立懸架：每一側(cè)的車輪單獨地通過彈性懸架懸掛在車架下，車橋是斷開的； 從彈性元件分： 螺旋彈簧懸架、鋼板彈簧懸架、扭桿彈簧懸架、氣體彈簧懸架；被動懸架、半主動懸架、主動懸架（根據(jù)使用狀態(tài)，固定和調(diào)整懸架參數(shù)，一般由電腦改變剛度和阻尼）。 第十一章懸架系統(tǒng)非獨立懸架非獨立懸架獨立懸架獨立懸架第十一章懸架系統(tǒng) 二二、彈性元件 1、分類： 金屬彈簧：鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧 非金屬彈簧：氣體彈簧、橡膠彈簧。 2、鋼板彈簧 分類：多片式、少片式、變斷面式； 對稱式、非對稱式。 斷面形式：梯形、雙槽形、單槽形。 開槽

5、為了平衡上下抗拉和抗壓的能力，減少M。第十一章懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：鋼板彈簧、中心螺栓、彈簧夾 鋼板彈簧是應(yīng)用最廣泛。最常用的是若干片不等長（厚度可等可不等）的合金彈簧片組成的近似等強度彈性梁。除了能承受垂直載荷外，各彈簧間的摩擦起一定減振作用，鋼板彈簧還兼導(dǎo)向機構(gòu)作用。缺點： 彈簧間的摩擦是不利的，有噪聲，需潤滑防污，質(zhì)量大。（改進：用單片或少片變截面鋼板彈簧）。 一定的摩擦能促進振動的衰減，但各片間的干摩擦降低了懸架緩和沖擊的能力，加劇磨損，故片間要加較稠潤滑劑。要定期保養(yǎng)。 鋼板彈簧作導(dǎo)向機構(gòu)時，摩擦作用起到一定的減振作用，為了消除噪聲，可在簧片間加塑料墊片。第十一章懸架系統(tǒng)第五節(jié) 懸架系統(tǒng)

6、第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng) 3、螺旋彈簧 廣泛用于獨立懸架。剛度不可變。 優(yōu)點：無需潤滑，不忌泥污，安裝所需縱向空間不大，這樣可給轉(zhuǎn)向輪很大空間，彈簧本身質(zhì)量小。 缺點：只能承受垂直載荷，且無減振作用，故需另設(shè)導(dǎo)向和減振機構(gòu)。 4、扭桿彈簧 一端固定在車架上，另一端固定在懸架的擺臂上。 優(yōu)點：質(zhì)量小，無需潤滑，可調(diào)節(jié)車身高度，懸架剛度可變(結(jié)合導(dǎo)向機構(gòu))； 缺點：加工復(fù)雜，無阻尼導(dǎo)向作用。左右不能互換。（扭簧出廠時加設(shè)預(yù)加扭力，扭力方向與實際工作承受扭轉(zhuǎn)方向相同，這樣減少工作時的實際應(yīng)力）第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)5、氣體彈簧 分類：空氣彈簧、油氣彈簧 空氣彈簧（囊式空氣彈簧，膜式

7、空氣彈簧） 油氣彈簧（單氣室式，雙氣室式，兩極壓力室） 單氣室式油氣彈簧（油氣分隔式，油氣不分隔式） 優(yōu)點：彈簧剛度可變。載荷增加，剛度大；載荷減少，剛度小，易實現(xiàn)對汽車懸架的控制。 缺點：高度尺寸較大，難布置，密封環(huán)節(jié)多，易漏氣。 6、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：可承受壓縮與扭轉(zhuǎn)載荷。單位質(zhì)量的儲能比金屬彈簧的多，隔音性能好，可兼用作懸架副彈簧和緩沖塊。 缺點：不能承受拉伸載荷，不能用作導(dǎo)向機構(gòu)。第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)空氣彈簧，剛度可變，調(diào)整車身高度。空氣彈簧，剛度可變，調(diào)整車身高度。第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)三、減振器 為加速車架

8、與車身振動的衰減，以改善汽車的行駛平順性，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)都裝有減振器。減振器和彈性元件是并聯(lián)安裝的。 分為雙向作用式減振器和單向作用式減振器。1、液力減振器的基本原理 當(dāng)車架和車橋做往復(fù)運動時，而活塞在缸筒內(nèi)往復(fù)移動時，減振器殼內(nèi)的油液反復(fù)從一個內(nèi)腔通過一些窄小的孔隙流入另一腔，孔壁與油液間的摩擦與液體分子內(nèi)摩擦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吸收，散到大氣中。 減振器的阻尼力的大小隨車架與車橋(或車輪)的相對速度的增減而增減，并且與油液粘度有關(guān)。第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)2、對減振器的要求 減振器的阻尼力愈大，振動消除得愈快，但卻使并聯(lián)

9、的彈性元件的作用不能充分發(fā)揮，同時，過大的阻尼力還可能導(dǎo)致減振器連接零件及車架損壞。為解決彈性元件與減振器之間的這一矛盾，對減振器提出如下要求： 在懸架壓縮行程（車橋車架相互移近）內(nèi)，減振器阻尼力應(yīng)較小，以便充分利用彈性元件的彈性，緩和沖擊； 在懸架伸張行程減振器阻尼力應(yīng)大，迅速減振。 當(dāng)車輪（車橋）與車架的相對速度過大時，減振器應(yīng)能自動加大液流通道截面積，使阻尼力始終保持在一定限度范圍內(nèi)，避免承受過大的載荷。第十一章懸架系統(tǒng)3、雙向作用筒式減振器 構(gòu)成：上工作腔、下工作腔、儲油腔、伸張閥、流通閥、壓縮閥、補償閥、活塞。 l油壓和簧力同向時，閥關(guān)閉；油壓和簧力反向時，閥開啟。 l伸張閥和壓縮閥

10、彈簧較強，預(yù)緊力大，是卸載閥（只有當(dāng)油壓增加到一定程度，閥才能開啟，而當(dāng)油壓減低到一定程度，閥自動關(guān)閉）；流通閥和補償閥彈簧弱，是一般的單向閥。第十一章懸架系統(tǒng)（1）壓縮行程：當(dāng)車輪滾上凸起或駛離凹坑時，工作缸筒上升，相應(yīng)的活塞下移，減振器受壓，下腔體積減少，油液經(jīng)流通閥進入上腔，由于活塞桿的存在，上腔內(nèi)增加的容積小于下腔減少的容積，故一部分油經(jīng)壓縮閥流回儲油缸。 （2）伸張行程：車輪滾進凹坑或駛離凸起時，同理，減振器受拉，活塞向上移動。上腔油壓升高，流通閥關(guān)閉。上腔油液經(jīng)伸張閥4流入下腔。同樣，由于活塞桿的存在，來自上腔和油不夠充滿下腔增加的容積，產(chǎn)生一定的真空度，此時打開補償閥7。閥以及一

11、些常通的縫隙的節(jié)流作用造成懸架伸張運動的阻尼力。第十一章懸架系統(tǒng) 伸張閥彈簧剛度和預(yù)緊力比壓縮閥的大，在同樣的油壓下，伸張閥和補償閥常通孔截面積之和小于流通閥+壓縮閥+常通孔截面積之和。這保證了減振器在伸張行程內(nèi)的阻尼力比壓縮行程產(chǎn)生的阻尼力大的多。 壓縮閥的節(jié)流作用應(yīng)隨活塞運動速度而變化。當(dāng)活塞速度很慢（車架車身振動很慢）時，油壓不足以克服壓縮閥的彈簧力，此時多余部分的油通過常通的縫隙流回儲油缸；活塞速度很大時（車身劇振），油壓劇增，打開壓縮閥，油在很短時間內(nèi)通過大通道流回儲油缸，使油壓和阻尼力不超過一定限度。同樣伸張過程阻尼力隨速度的變化保持在一定限度內(nèi)。第十一章懸架系統(tǒng)四、非獨立懸架非獨

12、立懸架因其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，而被廣泛應(yīng)用于汽車的前后懸架，而轎車中僅用于后橋。1、類型：鋼板彈簧、螺旋彈簧、空氣彈簧、油氣彈簧非獨立懸架。2、鋼板彈簧非獨立懸架彈簧支承方式：固定卷耳、活動吊耳、滑板支承、橡膠支承類型：縱置板簧式非獨立懸架，用于一般的前后懸架；主副鋼板彈簧并聯(lián)式縱置板簧式非獨立懸架，一般用于貨車后懸架，適應(yīng)載荷大幅度變化，如EQ1090E第十一章懸架系統(tǒng)非獨立懸架非獨立懸架第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)漸變剛度鋼板彈簧第十一章懸架系統(tǒng)漸變剛度鋼板彈簧式縱置板簧式非獨立懸架，也是由主副彈簧組成，副簧是逐漸起作用，懸架剛度變化較平

13、穩(wěn)，改善了行駛平順性。 鋼板彈簧不僅起到彈性元件作用，還起到導(dǎo)向機構(gòu)作用。 主副彈簧布置形式：上置副簧、下置副簧3、螺旋彈簧非獨立懸架 一般只用于轎車的后懸架，同時需導(dǎo)向機構(gòu)。4、空氣/油氣彈簧非獨立懸架 容易實現(xiàn)車身高度的調(diào)節(jié)，主要特點是懸架具有可變剛度特性。第十一章懸架系統(tǒng)五、獨立懸架 隨著汽車速度的不斷提高，非獨立懸架已不能滿足行駛平順性和操縱穩(wěn)定性等方面提出的要求。因此獨立懸架獲得了很大的發(fā)展。獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是兩側(cè)的車輪各自獨立地與車架或車身彈性連接。 優(yōu)點： （1）在懸架彈性元件一定的變形范圍內(nèi)，兩側(cè)車輪可以單獨運動，互不影響，在不平路上行駛時可減少車架和車身的振動，有助于消除轉(zhuǎn)

14、向輪不斷偏擺的不良現(xiàn)象； （2）減少了汽車的非簧載質(zhì)量。在道路條件和車速條件相同的情況下，非簧載質(zhì)量愈小，則懸架所受的沖擊載荷愈小，可提高汽車的平均行駛速度；第十一章懸架系統(tǒng)（3）采用斷開式橋，發(fā)動機總成的位置可降低和前移，使汽車重心降低，提高汽車行駛穩(wěn)定性；（4）某些越野車全部使用獨立懸架，可使車輪與路面良好接觸。（5）可提高汽車的離地間隙，提高通過性。 缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。一般情況下，車輪跳動時由于車輪外傾角與車距變化較大，輪胎磨損嚴(yán)重。1、分類（按車輪運動形式） 1)車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動的懸架(橫臂式獨立懸架) 2)車輪在汽車縱向平面內(nèi)擺動的懸架(縱臂式獨立懸架) 3)車輪沿

15、主銷移動的懸架，其中包括：燭式懸架和麥弗遜式懸架(滑住連桿式懸架) 4) 車輪在汽車的斜向平面內(nèi)擺動（單斜臂式獨立懸架）第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)2、橫臂式獨立懸架單橫臂式獨立懸架：車輪平面傾斜，改變輪距，會使輪胎產(chǎn)生側(cè)向滑移，并影響車輪外傾或主銷內(nèi)傾角特點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊且布置方便等，多用于車速不太高的重型越野車上。雙橫臂式獨立懸架：等長：等長的擺臂在上下跳動時，輪距變化很大，增加了車輪側(cè)滑的可能性。不等長：如設(shè)計得當(dāng)，可使車輪和主銷的角度以及輪距變化都很?。t旗CA7560型轎車的前懸架）。第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點：（1）采用球頭結(jié)構(gòu)代替主銷，無主銷式。上下球頭銷的連

16、心線相當(dāng)于主銷軸線，轉(zhuǎn)向輪即繞此軸線偏轉(zhuǎn)；（2）主銷后傾角由移動上擺臂在擺臂軸上的位置來調(diào)整；（3）前輪外傾角由加在擺臂軸與固定支架間的調(diào)整墊片調(diào)整；（4）主銷內(nèi)傾角和車輪外傾角的關(guān)系被轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)所確定，故調(diào)整外傾角后，主銷內(nèi)傾角自然正確。第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng) 3、縱臂式(國外又叫拖曳式)單縱臂式獨立懸架：不用在轉(zhuǎn)向輪上，影響主銷后傾角。雷諾-5轎車后懸架，一般配有扭桿減振器；雙縱臂式獨立懸架：等長，保持后傾角不變，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。4、車輪沿主銷移動的懸架燭式懸架：車輪沿固定不動的主銷軸線運動，定位參數(shù)變化不大，適于轉(zhuǎn)向輪。側(cè)向力由主銷上的長套筒與主銷承受，主銷磨損嚴(yán)重，

17、目前較少采用。麥弗遜式（滑柱連桿式）懸架：車輪沿擺動的主銷軸線移動，增加了兩前輪內(nèi)側(cè)的空間，便于發(fā)動機和其他機件的布置。Audi100，桑塔納等第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)第五節(jié) 懸架系統(tǒng)螺旋彈簧螺旋彈簧減振器減振器轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)向節(jié)滑柱式滑柱式(Mac Pherson Type)-麥弗遜式麥弗遜式第十一章懸架系統(tǒng)第十一章 懸架系統(tǒng) 5、斜臂式獨立懸架（自學(xué)）兼具單橫臂和單縱臂式的特點，多用于后輪驅(qū)動汽車的后懸架上（寶馬5系，福特sierra等）六、橫向穩(wěn)定器 減少側(cè)傾，增大側(cè)傾剛度，來調(diào)整汽車的轉(zhuǎn)向特性（不足、過度和中性轉(zhuǎn)向），由于現(xiàn)代汽車的懸架一般較軟，在高速轉(zhuǎn)向時，車身會產(chǎn)生很大的很向傾斜

18、和橫向角振動，為減少橫向傾角，一般在懸架中添加橫向穩(wěn)定器桿式橫向穩(wěn)定器，工作原理類似于扭桿彈簧。七、多軸汽車的平衡懸架（自學(xué)） 為避免車輪懸空或車輪間的垂直載荷分配比例變化很大兩個缺點，采用了多軸汽車的平衡懸架。 第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)第十一章懸架系統(tǒng)八、主動懸架和半主動懸架 傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)，其剛度和阻尼是按經(jīng)驗或優(yōu)化設(shè)計的方法確定的，根據(jù)這些參數(shù)設(shè)計的懸架系統(tǒng)，在汽車行駛過程中，其性能是不變的，也是無法進行調(diào)節(jié)的，使汽車行駛平順性和乘坐舒適性受到一定影響。故稱傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)為被動懸架。如果懸架系統(tǒng)的剛度和阻尼特性能根據(jù)汽車的行駛條件（車輛的運動狀態(tài)和路面狀況等）進行動態(tài)自適應(yīng)調(diào)節(jié)，是懸架系統(tǒng)始終處于最佳減振狀態(tài)，則稱為主動懸架。1、主動懸架分類 按其是否包含動力源可分為全主動懸架（有