第二十二章 懸架

第二十二章懸架1、懸架的作用

一、概述懸架是車架與車橋或承載式車身與車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱。

把路面作用于車輪上的垂直反力（支承力）、縱向反力（驅(qū)動力和制動力）和側(cè)向反力以及這些反力所形成的力矩傳遞到車架（或承載式車身）上，以保證汽車的正常行駛。2、組成（1）彈性元件：承受和傳遞垂直載荷，減小路面的沖擊;（2）導向機構(gòu)：傳遞縱向力、側(cè)向力及其力矩，并保證車輪相對于車身有正確的運動關(guān)系。（3）減振器：加快振動的衰減，限制車身和車輪的振動。

橫向推力桿彈性元件縱向推力桿橫向穩(wěn)定器減振器一、概述3、分類⑴獨立懸架

每一側(cè)車輪單獨通過懸架與車架相連，每個車輪能獨立上下跳動而互不影響。左右車輪安裝在一根整體車橋兩端，車橋則通過彈性元件與車架相連。⑵非獨立懸架彈性元件車架車橋非獨立懸架斷開式車橋獨立懸架一、概述根據(jù)汽車兩側(cè)車輪運動是否相互關(guān)聯(lián)，汽車懸架可分為非獨立懸架和獨立懸架兩種型式。非獨立式懸架的兩側(cè)車輪安裝于一根整體式車橋上，車橋通過懸掛與車架相連。這種懸掛結(jié)構(gòu)簡單，傳力可靠，但兩輪受沖擊震動時互相影響。獨立式懸架的每個車輪單獨通過一套懸掛安裝于車身或者車橋上，車橋采用斷開式，中間一段固定于車架或者車身上；此種懸掛兩邊車輪受沖擊時互不影響。獨立懸架與非獨立懸架的區(qū)別

獨立懸架非獨立懸架一、概述懸架基本原理二、減振器1）功用：加速車架與車身振動的衰減，改善汽車行駛的平順性。2）原理：

當汽車振動時，減振器殼體內(nèi)的油液反復從一個內(nèi)腔通過一些窄小的空隙流入另一內(nèi)腔，同時，摩擦力便把振動能量轉(zhuǎn)化為熱能，被油液、減振器吸收后散失到大氣中。減振器和彈性元件并聯(lián)安裝3）性能要求⑴在懸架壓縮行程內(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。⑵在懸架伸張行程，減振器阻尼力應(yīng)大，以求迅速減振。⑶在車橋與車架相對速度過大時，減振器應(yīng)當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之內(nèi)，避免過大的沖擊載荷。

4）分類：

雙向作用筒式減振器單向作用筒式減振器（伸張行程）二、減振器5）雙向作用筒式減振器⑴結(jié)構(gòu)：伸張閥流通閥壓縮閥補償閥活塞桿防塵罩活塞儲油缸筒導向座二、減振器⑵工作原理壓縮行程：車輪靠近車架上腔容積減少，油壓升高，油液打開流通閥，經(jīng)過流通閥流入上腔。由于下腔容積被活塞桿用去部分空間，所以一部分油液打開壓縮閥流入儲油缸。由于各閥門的節(jié)流作用，便造成對懸架壓縮運動的阻尼力，使振動能量衰減。二、減振器流通閥壓縮閥儲油缸筒伸張行程:車輪下跳，減振器受拉伸活塞上移。上腔容積減少，油壓升高，油液推開伸張閥，流入下腔。由于活塞桿上移使下腔容積變大，所以自上腔流入的油液不足以充滿下腔容積的增加。儲油缸中油液推開補償閥流入下腔補充。由于各閥門的節(jié)流作用，便造成對懸架伸張運動的阻力，使振動能量衰減。二、減振器伸張閥補償閥（3）減振器工作過程

伸張閥彈簧的剛度和預緊力比壓縮閥的大，在同樣油壓作用下，伸張行程產(chǎn)生阻尼力遠大于壓縮行程的阻尼力。伸張閥壓縮閥二、減振器補償閥流通閥三、彈性元件作用：既有彈性元件的作用，又可起到導向和減振作用。1、鋼板彈簧

汽車懸架系統(tǒng)中采用的彈性元件主要有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、氣體彈簧和橡膠彈簧等幾種結(jié)構(gòu)形式。鋼板彈簧是汽車懸架中應(yīng)用最廣泛的一種彈性元件。鋼板彈簧被大多數(shù)非獨立懸架所采用，它是由若干片等寬但不等長(厚度可以相等，也可以不相等)的合金彈簧片組合而成的一根近似等強度的彈性梁。三、彈性元件結(jié)構(gòu)鋼板彈簧與車架的連接少片變截面鋼板彈簧少片變截面鋼板彈簧是由單片或2-3片變厚度斷面的彈簧片構(gòu)成的。三、彈性元件2、螺旋彈簧加工：用彈簧鋼棒料卷制而成。性能：沒有減振作用，必須另加減震器。三、彈性元件

螺旋彈簧廣泛應(yīng)用于獨立懸架，特別是前輪獨立懸架中。然而，在有些轎車的后輪非獨立懸架中，其彈性元件也采用螺旋彈簧。螺旋彈簧和鋼板彈簧相比，具有以下優(yōu)點：無需潤滑，不忌泥污；它所需的縱向安裝空間不大；彈簧本身質(zhì)量小。螺旋彈簧懸架彈簧套在減震器外邊，節(jié)省了安裝空間，空余的大量空間便于安裝發(fā)動機。當車輪轉(zhuǎn)向跳動時，車輪沿主銷轉(zhuǎn)動。三、彈性元件3、扭桿彈簧功用：

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)變形，以保證車輪與車架彈性連接。三、彈性元件扭桿彈簧本身是一根由彈簧鋼制成的扭桿，如圖所示。扭桿斷面通常為圓形，少數(shù)為矩形和管形，其兩端形狀可以做成花鍵、方形、六角形或帶平面的圓柱形等，以便一端固定在車架上，另一端固定在懸架的擺臂上，擺臂則與車輪相連。

特點：扭桿彈簧由于其質(zhì)量小，占空間小，結(jié)構(gòu)簡單，不需潤滑，維修方便而在獨立懸架中應(yīng)用日漸增多。扭桿彈簧的裝配擺臂扭桿將扭桿的固定端轉(zhuǎn)過一個角度，則擺臂的初始位置將改變，可借此調(diào)節(jié)車身的高度。三、彈性元件三、彈性元件4、氣體彈簧

氣體彈簧是在一個密封的容器中充入壓縮氣體(氣壓為0.5～1MPa)，利用氣體的可壓縮性實現(xiàn)其彈簧作用的。這種彈簧的剛度是可變的，故它具有比較理想的變剛度特性。氣體彈簧有空氣彈簧和油氣彈簧兩種。（1）空氣彈簧特點：體積小、壽命長、彈簧剛性可變，但要求密封好、加工裝配精度高。三、彈性元件三、彈性元件（2）油氣彈簧特點：以空氣和油液作為工作物質(zhì)。油氣彈簧的形式有單氣室、雙氣室以及兩級壓力式等。5、橡膠彈簧

橡膠彈簧是利用橡膠本身的彈性來起彈性元件的作用。它可以承受壓縮載荷與扭轉(zhuǎn)載荷。三、彈性元件橡膠彈簧的優(yōu)點：單位質(zhì)量的儲能量較金屬彈簧多，隔音性能好，無噪聲，不需潤滑，多用在懸架的副簧和緩沖塊上。四、非獨立懸架非獨立懸架結(jié)構(gòu)簡單，被廣泛用于小貨車和客車的前后懸架。有的轎車的后懸架也有采用非獨立懸架。1、縱置板簧式非獨立懸架鋼板彈簧被用做非獨立懸架的彈性元件，由于它兼起導向機構(gòu)的作用，使得懸架系統(tǒng)大為簡化。應(yīng)用：貨車的前、后懸架東風EQ1090E型汽車后懸架前懸架鋼板彈簧前端為固定鉸鏈連接，后端為吊耳式結(jié)構(gòu)。目前較多采用的一種連接形式。四、非獨立懸架鋼板彈簧前端為固定鉸鏈連接，后端為滑板式支承。廣泛地應(yīng)用于貨車上。四、非獨立懸架②后懸架載荷變化范圍大，為保證車身固有頻率不變或變化很小，懸架剛度應(yīng)是可變的。采用加裝副簧。四、非獨立懸架漸變剛度鋼板彈簧為提高汽車的平順性，有的輕型貨車后懸架采用將副簧置于主簧下面的漸變剛度鋼板彈簧2、螺旋彈簧非獨立懸架因為螺旋彈簧作為彈性元件，只能承受垂直載荷,所以其懸架系統(tǒng)要加設(shè)導向機構(gòu)和減振器。應(yīng)用：一般用于轎車的后懸架。

四、非獨立懸架3、空氣彈簧非獨立懸架應(yīng)用特點：汽車在行駛時由于載荷和路面的變化，要求懸架剛度隨著變化。四、非獨立懸架比如：當空車時車身被抬高，滿載時車身則被壓得很低，會出現(xiàn)撞擊緩沖塊的情況。因而對于不同類型汽車提出不同的要求，礦山及大型客車要求其空車與滿載時的車身高度變化不大；對于轎車要求在好路上降低車身高度，提高車速行駛；在壞路上提高車身，可以增大通過能力。五、獨立懸架獨立懸架的左右車輪不是用整體車橋相連接，而是通過懸架分別與車架（或車身）相連，每側(cè)車輪可獨立地運動。轎車和載重量1t以下的貨車前懸架廣為采用，轎車后懸架上采用也在增加。越野車、礦用車和大客車的前輪也有一些采用獨立懸架。優(yōu)點：（2）減少了汽車的非簧載質(zhì)量。道路條件和車速相同時，非簧載質(zhì)量越小，懸架所受的沖擊載荷也越小。（1）在懸架彈性元件一定的變形范圍內(nèi)，兩側(cè)車輪可以單獨運動而互不影響。減小了車架、車身的振動。（3）采用斷開式車橋，發(fā)動機總成的位置可降低或前移，使汽車重心下降，提高了行駛穩(wěn)定性；同時給車輪較大的上下運動空間。五、獨立懸架分類：（2）按彈性元件采用不同分為：螺旋彈簧式，鋼板彈簧式，扭桿彈簧式，氣體彈簧式。（1）根據(jù)導向機構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)特點，獨立懸架可分為：雙橫臂，單橫臂，縱臂式，單斜臂，多桿式及滑柱（桿）連桿（擺臂）（3）獨立懸架的結(jié)構(gòu)類型很多，按車輪運動形式可分成四類：1)車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動的懸架(橫臂式獨立懸架，圖a)。2)車輪在汽車縱向平面內(nèi)擺動的懸架(縱臂式獨立懸架，圖b)。3)車輪沿主銷移動的懸架，其中包括燭式懸架(圖c)和麥弗遜式懸架(滑柱連桿式懸架，圖d)。4)車輪在汽車的斜向平面內(nèi)擺動的懸架（單斜臂式獨立懸架，圖e）。五、獨立懸架1、橫臂式獨立懸架（1）雙橫臂式獨立懸架

五、獨立懸架

橫臂式獨立懸架分為單橫臂式和雙橫臂式兩種。在兩擺臂不等長的懸架中，如兩臂長度選擇適當，可以使車輪和主銷的角度以及輪距的變化都不太大。

車輪平面沒有傾斜，輪距發(fā)生較大變化，增加車輪側(cè)向滑移的可能性a、不等臂雙橫臂式獨立懸架不等臂雙橫臂式獨立懸架的上臂比下臂短。優(yōu)點：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(gòu)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。五、獨立懸架在轎車的前輪上應(yīng)用較廣泛。

上臂下臂2、縱臂式獨立懸架縱臂式獨立懸架有單縱臂式和雙縱臂式兩種。

五、獨立懸架單縱臂式獨立懸架在車輪上下跳動時，主銷后傾角會產(chǎn)生很大變化，一般不用在前懸架中。雙縱臂式獨立懸架的兩個縱臂長度一般制成相等，形成平行四連桿機構(gòu)。這樣可使車輪上下跳動時，主銷后傾角不變，因而這種形式的懸架適用于轉(zhuǎn)向輪?？v臂扭轉(zhuǎn)梁式獨立懸架五、獨立懸架３、車輪沿主銷移動的懸架車輪沿主銷移動的懸架包括兩種型式：一種是車輪沿固定不動的主銷軸線移動的燭式獨立懸架；另一種是車輪沿擺動的主銷軸線移動的麥弗遜式獨立懸架。五、獨立懸架（1）燭式獨立懸架燭式獨立懸架的車輪沿固定不動的主銷軸線移動。主銷剛性地固定在車架上，轉(zhuǎn)向輪、轉(zhuǎn)向節(jié)則裝在套筒上。1－主銷2、4－防塵罩3－套筒5－減振器6－通氣管五、獨立懸架（1）燭式獨立懸架這種懸架的主銷定位角不變化，使汽車轉(zhuǎn)向操縱及行駛穩(wěn)定性較好，但側(cè)向力全部由套在主銷上的套筒和主銷承受，套筒與主銷之間的摩擦阻力大，磨損嚴重。(2)麥弗遜式獨立懸架五、獨立懸架當車輪上下跳動時，減振器的下支點隨橫擺臂擺動，故主銷軸線的角度是變化的，顯然車輪是沿著擺動的主銷軸線運動。因此，這種懸架變形時，使主銷的定位角和輪距都有些變化。合理地調(diào)整桿系的布置，可使車輪的定位參數(shù)變化極小。優(yōu)點是兩前輪內(nèi)側(cè)空間較大，便于發(fā)動機等機件的布置。應(yīng)用：一汽奧迪100、捷達、高爾夫、富康及上海桑塔納型轎車均采用這種懸架。4、橫向穩(wěn)定器

近代轎車的懸架一般都很軟，在高速行駛中轉(zhuǎn)向時，車身會產(chǎn)生很大的橫向傾斜和橫向角振動。為減少這種橫向傾斜，往往在懸架中加設(shè)橫向穩(wěn)定器。用得最多的是桿式橫向穩(wěn)定器。五、獨立懸架桿式橫向穩(wěn)定器六、多軸汽車的平衡懸架1.各車橋單獨與車架剛性連接(1）一輪懸空（或負荷減?。?，可能使其他車橋過載；(2）不能全輪附著，最大牽引力減小，降低越野性；(3）若前輪懸空，汽車操縱能力大大降低，失去操縱性；(4）減振器性能差（輪胎彈性未充分發(fā)揮）。若在不平道路上行駛，將帶來不良后果：3.中后橋用平衡懸架與車架連接（三橋）將中后橋裝在一副鋼板彈簧的兩端，鋼板彈簧就相當于一根平衡桿，而平衡桿的中部與車架作鉸鏈連接。由于平衡桿兩臂等長，則兩個車橋上的垂直載荷在任何情況下都相等。2.各車橋單獨與車架彈性連接采用獨立懸架，可以保證所有車輪與地面良好地接觸。六、多軸汽車的平衡懸架七、主動懸架和半主動懸架

1、主動懸架

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)，使懸架系統(tǒng)始終處于最佳減振狀態(tài)，稱為主動懸架。

組成：

在懸架系統(tǒng)中附加一個可控制的作用力裝置，通常由執(zhí)行機構(gòu)、測量系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)和能源系統(tǒng)四部分組成。執(zhí)行機構(gòu)：液壓缸、氣缸、伺服電動機、電磁鐵等。測量系統(tǒng)：主要是各種傳感器?？刂葡到y(tǒng)：電子計算機。能源系統(tǒng)七、主動懸架和半主動懸架

1、主動懸架分類主動懸架系統(tǒng)按其是否包含動力源可分為全主動懸架（有源主動懸架）和半主動懸架（無源主動懸架