汽車構(gòu)造與設(shè)計懸架課件

Loading……第十二章懸架車輛結(jié)構(gòu)與設(shè)計2023/7/292懸架懸架是車架（或承載式車身）與車橋（或車輪）之間的所有傳力連接裝置的總稱。概述2023/7/293五、懸架

（1）把路面作用于車輪上的垂直反力、縱向反力和側(cè)向反力以及這些反力所造成的力矩傳遞到車架（或承載式車身）上，保證汽車的正常行駛，即起傳力作用；（2）利用彈性元件和減振器起到緩沖減振的作用；（3）利用懸架的某些傳力構(gòu)件使車輪按一定軌跡相對于車架或車身跳動，即起導向作用；（4）利用懸架中的輔助彈性元件橫向穩(wěn)定器，防止車身在轉(zhuǎn)向等行駛情況下發(fā)生過大的側(cè)向傾斜。保證車輪在路面不平和載荷變化時有理想的運動特性。保證汽車的操縱穩(wěn)定性。功用2023/7/294五、懸架（1）彈性元件——起緩沖作用；（2）減振元件——起減振作用；（3）傳力機構(gòu)或稱導向機構(gòu)（縱、橫向推力桿）——起傳力和導向作用；（4）橫向穩(wěn)定器——防止車身產(chǎn)生過大側(cè)傾。

（5）緩沖塊——限制彈簧最大變形。組成2023/7/295五、懸架懸架系統(tǒng)的自然振動頻率式中，g為重力加速度；f為懸架垂直變形(撓度)；M為懸架簧載質(zhì)量；K(K＝Mg／f)為懸架剛度。懸架頻率n隨簧載質(zhì)量的變化而變化，人體最舒適的頻率范圍為1～1.6Hz，如果要將汽車行駛過程中的頻率保持在1～1.6Hz內(nèi)，最好采用變剛度懸架。2023/7/296五、懸架簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量“簧載質(zhì)量”：由彈性元件(包括彈簧和減振筒)所承載的質(zhì)量。主要包括底盤骨架及其他所有彈性部件所承載的質(zhì)量。“非簧載質(zhì)量”：自懸架擺臂或者彈性元件向車輪端延伸的部件。

簡單來說，能和車輪一起跳動的部件屬于“非簧載質(zhì)量”，而只能和車身保持相對靜止的部件屬于“簧載質(zhì)量”。2023/7/297五、懸架懸架的類型汽車懸架可分為兩大類：非獨立懸架和獨立懸架。特點：兩側(cè)車輪通過整體式車橋相連，車橋通過懸架與車架或車身相連。如果行駛中路面不平，一側(cè)車輪被抬高，整體式車橋?qū)⑵仁沽硪粋?cè)車輪產(chǎn)生運動。非獨立懸架2023/7/298五、懸架懸架的類型汽車懸架可分為兩大類：非獨立懸架和獨立懸架。特點：車橋是斷開的，每一側(cè)車輪單獨地通過懸架與車架（或車身）相連，每一側(cè)車輪可以獨立跳動。獨立懸架2023/7/299五、懸架減振器減振器和彈性元件是并聯(lián)安裝的。2023/7/2910五、懸架功用

抑制行駛時傳達給車身的大震動，以提高乘車舒適感

-緩沖傳達給駕駛者和乘客的沖擊，以提高乘車舒適感，降低疲勞。

-保護裝載的貨物。

-延長車身壽命，防止彈簧損壞。抑制行駛時車輪的快速振動，以防止輪胎離開路面，從而改善行駛穩(wěn)定性

-改善行駛穩(wěn)定性及調(diào)整性。

-有效地把發(fā)動機爆燃壓力傳達到地面，以節(jié)約燃料費用。

-提高剎車效果。

-延長車體各個部分的壽命，節(jié)約車的維護費用。2023/7/2911五、懸架工作原理

液力減振器的工作原理是：當車架與車橋作往復相對運動時，減振器中的活塞在缸筒內(nèi)也作往復運動，減振器殼體內(nèi)的油液便反復地從一個內(nèi)腔通過一些窄小的孔隙流入另一內(nèi)腔?？妆谂c油液間的摩擦及液體分子內(nèi)的摩擦便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所吸收，并散到大氣中。

阻尼力的大小影響因素：車架和車橋（或車輪）相對速度；油液的粘度（要求粘度隨溫度變化小、抗氧化、對其他零件無腐蝕）。

減振器的設(shè)計要求：懸架壓縮行程阻尼力應較小；伸張行程較大；阻尼力始終保持在一定限度內(nèi)。2023/7/2912五、懸架減振器內(nèi)的油液反復從一個內(nèi)腔通過節(jié)流孔流入另一個內(nèi)腔，期間形成阻尼力，阻尼力會把震動的能量轉(zhuǎn)換成熱量被油液和殼體吸收。

2023/7/2913五、懸架雙向作用筒式減振器2023/7/2914五、懸架充氣式減振器結(jié)構(gòu)特點：

在缸筒的下部裝有一個浮動活塞，浮動活塞與缸筒形成的密閉氣室中，充有高壓氮氣。浮動活塞之上是減振器油液。浮動活塞上裝有大斷面的O形密封圈，把油和氣完全分開，此活塞亦稱封氣活塞。

由于活塞桿進出而引起的缸筒容積的變化由浮動活塞的上下運動來補償。因此這種減振器不需儲液缸筒，所以亦稱單筒式減振器。優(yōu)點：

結(jié)構(gòu)簡化；改善行駛平順性和輪胎接地性；相同尺寸可更可靠地產(chǎn)生足夠的阻尼力；消除油液乳化現(xiàn)象。缺點：

對油封要求高；充氣工藝復雜，不能修理；工作缸受外力變形時，減振器不能工作。2023/7/2915五、懸架阻力可調(diào)式減振器工作過程：當汽車的載荷增加時，空氣囊中的氣壓升高，則氣室內(nèi)的氣壓也隨之升高，使膜片向下移動與彈簧產(chǎn)生的壓力相平衡。與此同時，膜片帶動與它相連的柱塞桿和柱塞下移，使得柱塞相對空心連桿上的節(jié)流孔的位置發(fā)生變化，結(jié)果減小了節(jié)流孔的通道截面積，即減少了油液流經(jīng)節(jié)流孔的流量，從而增加了油液流動阻力。2023/7/2916五、懸架類型：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。彈性元件鋼板彈簧鋼板彈簧是由若干片等寬但不等長的合金彈簧片組合而成的一根近似等強度的彈性梁，多數(shù)情況下由多片彈簧組成。具有導向和減振功能，2023/7/2917五、懸架中心螺栓距兩端卷耳中心的距離相等時，稱為對稱式鋼板彈簧，不相等時，稱為非對稱式鋼板彈簧。2023/7/2918五、懸架一些輕型貨車和客車采用由單片或2～3片變厚度斷面的彈簧片構(gòu)成的少片變截面鋼板彈簧，其彈簧片的斷面尺寸沿長度方向是變化的，片寬保持不變，它可以實現(xiàn)汽車的輕量化。2023/7/2919五、懸架2023/7/2920五、懸架螺旋彈簧螺旋彈簧用彈簧鋼棒料卷制而成，常用于各種獨立懸架。在有些轎車的后輪非獨立懸架中。

特點：沒有減振和導向功能，只能承受垂直載荷。在螺旋彈簧懸架中必須另裝減振器和導向機構(gòu)，前者起減振作用，后者用以傳遞垂直力以外的各種力和力矩，并起導向作用。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。2023/7/2921五、懸架扭桿彈簧是一根由彈簧鋼制成的桿。扭桿斷面通常為圓形，少數(shù)為矩形或管形。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，擺臂與車輪相連。

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)彈性變形，借以保證車輪與車架的彈性聯(lián)系。優(yōu)點：懸架剛度可變；蓄能大，質(zhì)量輕；結(jié)構(gòu)簡單；無需潤滑；車身高度可調(diào)；布置方便。2023/7/2922五、懸架2023/7/2923五、懸架2023/7/2924五、懸架氣體彈簧氣體彈簧是在一個密封的容器中充入壓縮氣體，利用氣體可壓縮性實現(xiàn)彈簧的作用。

特點：氣體彈簧具有理想的變剛度特性。作用在彈簧上的載荷增加時，容器中氣壓升高，彈簧剛度增大；反之，當載荷減小時，氣壓下降，剛度減小?？諝鈴椈赡沂娇諝鈴椈捎蓨A有簾線的橡膠氣囊和密閉在其中的壓縮空氣所組成。氣囊有單節(jié)和多節(jié)式，節(jié)數(shù)越多，彈性越好。囊式空氣彈簧2023/7/2925五、懸架膜式空氣彈簧的密閉氣囊由橡膠膜片和金屬壓制件組成。特點：與囊式相比，其彈性特性曲線比較理想；剛度較小，車身自然振動頻率較低；尺寸較小，在車上便于布置，故多用在轎車上；制造困難，壽命短。膜式空氣彈簧2023/7/2926五、懸架2023/7/2927五、懸架2023/7/2928五、懸架2023/7/2929五、懸架油氣彈簧油氣彈簧一般以惰性氣體氮為彈性介質(zhì)，用油液作為傳力介質(zhì)，由氣體彈簧和相當于減振器的液壓缸組成。分類：

油氣彈簧的形式有單氣室、雙氣室以及兩級壓力式等。特點：油氣彈簧不但具有空氣彈簧的自振頻率低、剛度可變的優(yōu)點，而且因為有油作為減振、傳力的中間介質(zhì)，滑動部分的潤滑得到改善，密封性也較好，能承受的壓力一般比空氣彈簧高10一20倍，所以尺寸和重量都可大大減小，因此在大型汽車上得到廣泛作用。油氣彈簧本身只能傳遞垂直力，其他力和反力矩必須由專門的導向元件來傳遞。2023/7/2930五、懸架

分類：油氣分隔式和油氣不分隔式。前者可防止油液乳化，且便于充氣。單氣室油氣彈簧2023/7/2931五、懸架單氣室油氣分隔式彈簧：上半球室、下半球室和橡膠油氣隔膜構(gòu)成了油氣分隔式彈簧，工作缸、活塞和阻尼閥等構(gòu)成了減振器。2023/7/2932五、懸架單氣室油氣不分隔式彈簧：工作缸固定在車架上，管形活塞的下端與轉(zhuǎn)向節(jié)相連。管形活塞內(nèi)腔以及活塞與工作缸壁間形成的環(huán)形腔內(nèi)，都充滿著工作油液。在管形活塞頭的上面有一油層，既可以潤滑活塞又可以作為氣室的密封。油層上方的空間即為高壓氣室，其中充滿高壓氮氣，氣體和油液之間沒有任何隔離裝置。特點：該油氣彈簧不僅是前懸架的彈性元件和減振元件，而且還兼作轉(zhuǎn)向主銷。2023/7/2933五、懸架

雙氣室油氣彈簧比單氣室油氣彈簧多一個作用力方向相反的反壓氣室和一個浮動活塞。雙氣室油氣彈簧2023/7/2934五、懸架特點：在工作活塞的上方設(shè)有兩個并列的氣室，但兩個氣室的工作壓力不同。主氣室內(nèi)的氣壓與單氣室油氣彈簧的氣壓相近，而補償氣室內(nèi)的氣壓則較高，從而具有了變剛度特性。兩級壓力式油氣彈簧2023/7/2935五、懸架橡膠彈簧利用橡膠本身的彈性起彈性元件的作用。橡膠彈簧多用作懸架的副簧和緩沖塊。特點：它可以承受壓縮載荷和扭轉(zhuǎn)載荷，由于橡膠的內(nèi)摩擦較大，橡膠彈簧還具有一定的減振隔聲能力。2023/7/2936五、懸架特點：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，廣泛應用于貨車的前后懸架。在轎車中，一般僅用作后懸架。非獨立懸架非獨立懸架鋼板彈簧非獨立懸架空氣彈簧非獨立懸架油氣彈簧非獨立懸架螺旋彈簧非獨立懸架…2023/7/2937五、懸架縱置鋼板彈簧非獨立懸架板簧式非獨立懸架主要由鋼板彈簧和減振器組成。鋼板彈簧的中部用兩個U形螺栓固定在車橋上。彈簧前端卷耳用鋼板彈簧銷與前支架相連，形成固定鉸鏈支點；后端卷耳通過鋼板彈簧吊耳銷與吊耳相連接。吊耳可以前后擺動，保證彈簧變形時兩卷耳中心線間的距離可以改變。2023/7/2938五、懸架2023/7/2939五、懸架前懸架鋼板彈簧的后端采用滑板式支承，前端為固定鉸鏈連接。第二片彈簧后端帶有直角彎邊，防止彈簧中部下落時鋼板彈簧從支架中脫出。2023/7/2940五、懸架兩端直接插入固定于車架上的橡膠支承墊塊中。靠橡膠變形來保證彈簧變形時兩端的相對移動。主片不易損壞，無須潤滑，有良好的消除噪聲能力，但鋼板彈簧的縱向移動量受到限制，該結(jié)構(gòu)只能在比較長而且剛度較大的鋼板上才采用。一般用于前懸。2023/7/2941五、懸架主、副彈簧結(jié)構(gòu)

副彈簧在上、主簧在下：當載荷增大時，副簧同時參與工作，使彈簧剛度增大很突出，對汽車行駛平順性不利。2023/7/2942五、懸架副彈簧在下、主簧在上：為提高汽車的行駛平順性，有的輕型貨車后懸架采用將副簧置于主簧之下的漸變剛度鋼板彈簧。載荷小時，主簧起作用，當載荷增加到一定值時，副簧開始與主簧接觸，懸架剛度隨之相應提高，彈簧特性變?yōu)榉蔷€性。當副簧全部接觸后，彈簧特性又變?yōu)榫€性。2023/7/2943五、懸架2023/7/2944五、懸架螺旋彈簧非獨立懸架由螺旋彈簧、減振器、縱向推力桿和橫向推力桿組成。常用于轎車的后懸架。2023/7/2945五、懸架空氣彈簧非獨立懸架主要由囊式空氣彈簧、壓氣機、車身高度調(diào)節(jié)控制閥、控制桿等組成。采用空氣彈簧懸架容易實現(xiàn)車身高度的自動調(diào)節(jié)。2023/7/2946五、懸架油氣彈簧非獨立懸架主要由油氣彈簧（兼起減振器作用）、橫向推力桿、縱向推力桿等組成，推力桿起導向和傳力的作用。2023/7/2947五、懸架優(yōu)點：兩側(cè)車輪可以單獨運動互不影響；

減小了非簧載質(zhì)量，有利于汽車的平順性；

采用斷開式車橋，可以降低發(fā)動機位置，降低整車重心；

車輪運動空間較大，可以降低懸架剛度，改善平順性。保證和路面有良好的接觸，增大離地間隙，增大附著力，提高通過性。缺點：結(jié)構(gòu)復雜、制造成本高；

保養(yǎng)維修不便；

車輪跳動時，由于車輪外傾角與輪距變化較大，輪胎磨損嚴重。獨立懸架2023/7/2948五、懸架類型（按車輪運動形式分）橫臂式獨立懸架縱臂式獨立懸架滑柱連桿式懸架單斜臂式獨立懸架獨立懸架單橫臂式雙橫臂式單縱臂式雙縱臂式燭式麥弗遜式2023/7/2949五、懸架橫臂式獨立懸架車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動的懸架，分為單橫臂式和雙橫臂式兩種。2023/7/2950五、懸架單橫臂式獨立懸架特點：當懸架變形時，車輪平面將產(chǎn)生傾斜而改變兩側(cè)車輪輪距，致使輪胎相對于地面?zhèn)认蚧疲茐妮喬ズ偷孛娴母街?。用于轉(zhuǎn)向輪時，會使主銷內(nèi)傾角和車輪外傾角發(fā)生較大的變化，對于轉(zhuǎn)向操縱有一定影響，故目前在前懸架中很少采用。2023/7/2951五、懸架雙橫臂式獨立懸架特點：兩臂可以相等，也可不等。2023/7/2952五、懸架兩擺臂不等長的雙橫臂獨立懸架廣泛應用于中高級轎車。2023/7/2953五、懸架兩擺臂不等長的雙橫臂獨立懸架廣泛應用于中高級轎車。2023/7/2954五、懸架兩擺臂不等長的雙橫臂獨立懸架廣泛應用于中高級轎車。2023/7/2955五、懸架縱臂式獨立懸架車輪在汽車縱向平面內(nèi)擺動的懸架，分為單縱臂式和雙縱臂式兩種。2023/7/2956五、懸架單縱臂式獨立懸架特點：轉(zhuǎn)向輪采用單縱臂式獨立懸架，車輪上下跳動將使主銷后傾角產(chǎn)生很大變化。因此，單縱臂式獨立懸架一般多用于不轉(zhuǎn)向的后輪。2023/7/2957五、懸架特點：它有一根整體的V形斷面橫梁，在其兩端焊接著變截面的管狀縱臂，從而形成了一個整體構(gòu)架——后軸體。縱臂前端通過橡膠－金屬支承與車身作鉸接式連接?？v臂后端與輪轂、減振器相連。汽車行駛時，車輪連同后軸體相對車身以橡膠－金屬支承為支點作上下擺動。當兩側(cè)懸架變形不等時，后軸體的V形斷面橫梁發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，由于該橫梁有較大的彈性，可起橫向穩(wěn)定器的作用。該懸架又稱縱臂扭轉(zhuǎn)梁式獨立懸架。2023/7/2958五、懸架雙縱臂式獨立懸架特點：雙縱臂式獨立懸架的兩個縱臂長度一般做成相等，形成平行四連桿機構(gòu)。車輪上下跳動時，主銷的后傾角保持不變，適用于轉(zhuǎn)向輪。2023/7/2959五、懸架滑柱連桿式獨立懸架車輪沿主銷移動的懸架，分為燭式和麥弗遜式兩種。2023/7/2960五、懸架優(yōu)點：是當懸架變形時，主銷的定位角不會發(fā)生變化，僅輪距、軸距稍有改變；有利于汽車的轉(zhuǎn)向操縱性和行駛穩(wěn)定性。缺點：是側(cè)向力全部由套筒和主銷承受，二者間的摩擦阻力大，磨損嚴重。因此，這種結(jié)構(gòu)形式目前很少采用。燭式獨立懸架2023/7/2961五、懸架特點：是目前前置前驅(qū)動轎車和某些輕型客車應用比較普遍的懸架結(jié)構(gòu)形式。筒式減振器為滑動立柱，橫擺臂的內(nèi)端通過鉸鏈與車身相連，外端通過球鉸鏈與轉(zhuǎn)向節(jié)相連。減振器的上端與車身相連，減振器的下端與轉(zhuǎn)向節(jié)相連，車輪所受的側(cè)向力大部分由橫擺臂承受，其余部分由減振器活塞和活塞桿承受。筒式減振器上鉸鏈的中心與橫擺臂外端球鉸鏈中心的連線為主銷軸線，此結(jié)構(gòu)也為無主銷結(jié)構(gòu)。麥弗遜式獨立懸架2023/7/29622023/7/2963五、懸架優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、占用空間小、響應較快、制造成本低。缺點：橫向剛度小、穩(wěn)定性不佳、轉(zhuǎn)彎側(cè)傾較大。適用車型：中小型轎車、中低端SUV前懸架。2023/7/2964五、懸架單斜臂式獨立懸架特點：車輪在汽車的斜向平面內(nèi)擺動的懸架。單斜臂式獨立懸架的結(jié)構(gòu)介于單橫臂和單縱臂之間，多用于后輪驅(qū)動汽車的后懸架上。2023/7/2965五、懸架橫向穩(wěn)定器組成原理：橫向穩(wěn)定器主要由U形橫向穩(wěn)定桿、連接桿和支座組成，支座固定在車身上，穩(wěn)定桿兩端通過連桿與下擺臂相連。

當車身只作垂直移動而兩側(cè)懸架變形相等時，橫向穩(wěn)定桿在支座的套筒內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，橫向穩(wěn)定桿不起作用。當兩側(cè)懸架變形不等而車身相對于路面橫向傾斜時，穩(wěn)定桿一端向上運動，另一端向下運動，從而被扭轉(zhuǎn)。彈性穩(wěn)定桿所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)內(nèi)力矩妨礙了懸架彈簧的變形，因而減小了車身的橫向傾斜和橫向角振動。功用：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。2023/7/2966五、懸架副車架副車架可以看成是前后車橋的骨架。是前后車橋的組成部分。前后懸掛可以先組裝在副車架上，構(gòu)成一個車橋總成，然后再將這個總成一同安裝到車身上。補充內(nèi)容優(yōu)點：復雜的懸掛系統(tǒng)由散件變成了總成。同樣的懸掛總成可以安裝在不同的車身上。能夠很好的降低成本，提高技術(shù)利用率。減小路面震動的傳入，以及提高懸掛系統(tǒng)的連接剛度。2023/7/2967五、懸架副車架副車架可以看成是前后車橋的骨架。是前后車橋的組成部分。前后懸掛可以先組裝在副車架上，構(gòu)成一個車橋總成，然后再將這個總成一同安裝到車身上。補充內(nèi)容優(yōu)點：復雜的懸掛系統(tǒng)由散件變成了總成。同樣的懸掛總成可以安裝在不同的車身上。能夠很好的降低成本，提高技術(shù)利用率。減小路面震動的傳入，以及提高懸掛系統(tǒng)的連接剛度。2023/7/29682023/7/2969五、懸架多連桿獨立懸掛特點：由三根或三根以上連接拉桿構(gòu)成，并且能提供多個方向的控制力，使輪胎具有更加可靠的行駛軌跡的懸架結(jié)構(gòu)。分類：可分為多連桿前懸掛和多連桿后懸掛系統(tǒng)。其中前懸掛一般為3連桿或4連桿式獨立懸掛；后懸掛則一般為4連桿或5連桿式后懸掛系統(tǒng)，其中5連桿式后懸掛應用較為廣泛。2023/7/2970優(yōu)點：舒適性能是所有懸掛中最好的，操控性能也非常好。缺點：結(jié)構(gòu)相對復雜，材料成本、研發(fā)實驗成本以及制造成本遠高于其它類型的的懸掛、而且其占用空間大。2023/7/2971五、懸架雙叉臂獨立懸掛特點：通常采用上下不等長叉臂（上短下長），讓車輪在上下運動時能自動改變外傾角并且減小輪距變化減小輪胎磨損，并且能自適應路面，橫向剛度大、抗側(cè)傾性能優(yōu)異、抓地性能好、路感清晰。為運動而生，法拉利、瑪莎拉蒂等超級跑車以及F1方程式賽車均采用了雙叉臂式前懸掛。占用較大的空間，輪胎定位參數(shù)較難確定。2023/7/2972五、懸架能保證中、后橋車輪垂直載荷相等的懸架。多軸汽車的平衡懸架2023/7/2973五、懸架特點：三軸和四軸越野汽車上普遍采用鋼板彈簧便相當于一根等臂平衡桿，它以懸架心軸為支點轉(zhuǎn)動，從而可保證汽車在不平道路上行駛時，各輪都能著地，且使中、后橋車輪的垂直載荷平均分配。等臂式平衡懸架2023/7/2974五、懸架特點：擺臂式平衡懸架主要用于6×2的貨車上。這種貨車的結(jié)構(gòu)特點是前橋為轉(zhuǎn)向橋，中橋為驅(qū)動橋，后橋是可以升降的支持橋。擺臂式平衡懸架2023/7/2975五、懸架特點：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)自適應調(diào)節(jié)，使懸架系統(tǒng)始終處于最佳減振狀態(tài)。主動懸架分類：包含動力源的主動懸架系統(tǒng)稱為全主動懸架或有源主動懸架，懸掛具有做功能力；

不包含動力源的主動懸架系統(tǒng)稱為半主動懸架或無源主動懸架。2023/7/2976五、懸架組成：主動懸架是在被動懸架系統(tǒng)（彈性元件、減振器、導向裝置）中附加一個可控制作用力的裝置。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)4部分組成。主動懸架2023/7/2977主動懸架工作原理主動懸架系統(tǒng)的基本工作原理是根據(jù)車身高度、車速、轉(zhuǎn)向角度及速率、制動等信號，由車身電子控制單元（ECU）控制懸掛執(zhí)行機構(gòu)，使懸掛系統(tǒng)的剛度、減振器的阻尼系數(shù)及車身高度等參數(shù)得以改變，從而使汽車具有良好的乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。五、懸架2023/7/2978五、懸架特點：通過調(diào)節(jié)油氣彈簧的剛度達到主動調(diào)節(jié)目的。機械式主動油氣懸架2023/7/2979五、懸架特點：通過調(diào)節(jié)空氣彈簧的剛度達到主動調(diào)節(jié)目的。主動空氣懸架2023/7/2980五、懸架組成：半主動懸架無動力源，由可控的阻尼元件(減振器)和彈簧組成。半主動懸架用可控阻尼的減振器取代了主動懸架的執(zhí)行器。特點：它不考慮改變懸架的剛度，而只考慮改變懸架的阻尼。結(jié)構(gòu)簡單，工作時幾乎不消耗車輛動力，還能獲得與全主動懸架相近的性能，有較好的應用前景。分類：按半阻尼級又可分成有級式和無級式兩種。半主動懸架2023/7/2981五、懸架特點：執(zhí)行器(液壓缸)中所采用的介質(zhì)是不可壓縮的油液，故其響應的靈敏度較高。有級式半主動懸架原理：當執(zhí)行器(液壓缸)發(fā)生作用時，液壓缸中的活塞從上、下兩側(cè)接受油壓，一側(cè)油壓上升，另一側(cè)油壓下降，從而使活塞產(chǎn)生往復伸縮運動，以適應路面的凸凹，保持車身的平穩(wěn)。2023/7/2982五、懸架特點：根據(jù)汽車行駛的路面條件和行駛狀態(tài)，對懸架系統(tǒng)的阻尼在幾毫秒內(nèi)由最小變到最大進行無級調(diào)節(jié)。無級式半主動懸架2023/7/2983五、懸架2023/7/2984五、懸架2023/7/2985五、懸架2023/7/2986

電控懸架結(jié)構(gòu)及組成原理

1.傳感器

A.車高傳感器

B.轉(zhuǎn)向傳感器

C.其他傳感器和開關(guān)如車速傳感器、節(jié)氣門開度傳感器、高度控制開關(guān)、模式選擇開關(guān)、停車燈開關(guān)等。

2.空氣彈簧

A.空氣彈簧：空氣彈簧由主氣室、副氣室、彈簧剛度執(zhí)行機構(gòu)和減壓減振器等組成。2023/7/2987

B.減振器：電控懸架中的阻尼控制是在減振器結(jié)構(gòu)中采用簡單的控制閥，通過在最大、中等、最小的流通面積之間的變換，改變減振液的流通快慢，達到阻尼系數(shù)的有級調(diào)節(jié)。2023/7/2988

具體的調(diào)節(jié)過程如下圖所示：2023/7/2989

C.阻尼轉(zhuǎn)換執(zhí)行機構(gòu)：裝在減振器上部，由直流電機、減速齒輪、控制桿、電磁鐵和擋塊組成。如下圖所示：2023/7/2990例子：典型空氣主動懸架豐田索阿拉轎車采用的主動式空氣懸掛系統(tǒng)中，車高、剛度和阻尼可取高、中、低三種數(shù)值，其數(shù)值由電子控制單元根據(jù)當時的運行條件和駕駛員選定的控制方式?jīng)Q定。駕駛員可以任意選擇四種控制模式，即：控制車身高度的“常規(guī)值自動控制”（車身高度為中）控制車聲高度的“高值自動控制”（車身高度為高）控制剛度和阻尼的“常規(guī)值自動控制”（剛度和阻尼為“低”）控制剛度和阻尼的“高速行駛時自動控制”（剛度和阻尼為“中”）

2023/7/2991彈簧剛度/減振器阻尼力控制（1）抗后坐：當車速低于20km/h且加速度大時（急起步加速），ECU通過執(zhí)行器將彈簧剛度和減振器阻尼調(diào)到高值，從而選擇抵抗汽車起步時車身后坐。2023/7/2992

（2）抗側(cè)傾：由裝于轉(zhuǎn)向軸的光電式轉(zhuǎn)向傳感器檢測轉(zhuǎn)向盤的操作狀況。在急轉(zhuǎn)彎時，ECU通過執(zhí)行器使彈簧剛度和減振器阻尼力轉(zhuǎn)換到高值，以抵抗車身側(cè)傾。（3）抗“點頭”：在車速高于60km/h時緊急制動，ECU通過執(zhí)行器使彈簧和減振器阻尼力調(diào)到高值，而不管駕駛員選擇了何種控制狀態(tài)，以抵抗車身前部的俯仰。

2023/7/2993（4）高速感應：當車數(shù)大于110km/h時，系統(tǒng)將使彈簧剛度和減振器阻尼力調(diào)至中，從而提高高速行駛時操縱穩(wěn)定性。即使駕駛員選擇了“常規(guī)值自動控制”狀態(tài)，系統(tǒng)也將剛度和阻尼力調(diào)至中。2023/7/2994

（5）前、后關(guān)聯(lián)控制：車速在30～80km/h范圍內(nèi)時，若前輪車高傳感器檢測出路面有小凸起（例如前輪通過混凝土路面縫隙等），則在后輪越過該凸起之前，系統(tǒng)將使彈簧剛度和減振器阻尼調(diào)至低值，從而提高汽車乘坐舒適性。此時即使駕駛員選擇了“高速行駛狀態(tài)”，系統(tǒng)仍將剛度和阻尼力調(diào)至低值。為了不影響高速時的操縱穩(wěn)定性，這種動作在車速為80km/h以下才發(fā)生。

2023/7/2995（6）壞路、俯仰、振動感應：車速在40~100km/h范圍以內(nèi)，當前輪車高傳感器檢測出路面有較大凸起時（例如汽車通過損壞的鋪砌路面等），系統(tǒng)將彈簧剛度和減振器阻尼力調(diào)至中間值，以抑制車體的前后顛簸、振動等大動作，從而提高汽車的乘坐舒適性和通過性，而不管駕駛員選擇了何種控制狀態(tài)。車速高于100km/h時，系統(tǒng)將使剛度和阻尼力調(diào)至高值。2023/7/2996

（7）良好路面正常行駛：彈簧剛度和減振器阻尼力由駕駛員選擇，“常規(guī)值自動控制”狀態(tài)，剛度和阻尼力為低；“高速行駛時自動控制”狀態(tài)，則剛度和阻尼力為中。

2023/7/2997由左右前輪和左后輪三個車身高度傳感器發(fā)出車高信號，ECU發(fā)出指令來進行車身高度調(diào)整。（1）高速感應：當車速高于90km/h時，將車身高度降低一級，以減小風阻，提高行駛穩(wěn)定性。如果駕駛員選擇了“常規(guī)值自動控制”狀態(tài)，則車身高度值由中調(diào)至低值；如果駕駛員選擇了“高值自動控制”狀態(tài)，則車高由高值調(diào)至中。在車速為60km/h時，車高回復原狀。2023/7/2998

（2）駐車：當汽車處于駐車狀態(tài)時，為了使車身外觀平衡，保持良好的駐車姿態(tài)，在點火開關(guān)斷開后，ECU即發(fā)出指令，使車身高度處于常規(guī)模式的低狀態(tài)。

2023/7/2999（3）連續(xù)壞路面感應：當汽車在壞路面上連續(xù)行駛時，車高信號持續(xù)2.5s以上有較大變動，且超過規(guī)定值時，將車高升高一級，提高汽車的通過性。連續(xù)壞路且車速大于40km/h小于90km/h時，不論駕駛員選擇了何種控制狀態(tài)，都將車高調(diào)至高值，以減小路面不平感，確保足夠的離地間隙，提高乘坐舒適性。2023/7/29100

車速小于40km/h時，車高則完全由駕駛員選擇，選擇“常規(guī)值自動控制”時，車高為中值；選擇“高值自動控制”時，車高為高值。在連續(xù)壞路面上，車速高于90km/h時，不管駕駛員選擇了何種控制狀態(tài)，車高都將調(diào)至中，這樣是為了避免車身過高對高速行駛穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。

2023/7/29101油氣主動懸掛系統(tǒng)自動控制模式在正常行車狀態(tài)時，系統(tǒng)處于“軟”狀態(tài)，以提高乘坐舒適性，當高速、轉(zhuǎn)向、起步和制動時，系統(tǒng)處于“硬”狀態(tài)，以提高車輛的操縱穩(wěn)定性。

2023/7/29102帶路面預測傳感器的主動懸掛系統(tǒng)2023/7/291032023/7/291042023/7/29105非接觸式傳感器的安裝2023/7/29106主動懸掛的優(yōu)點（1）懸掛剛度可以設(shè)計得很小，使車身具有較低得自然振動頻率，以確保正常行駛時的乘坐舒適性。汽車轉(zhuǎn)向等情況下的車身側(cè)傾、制動、加速等情況下的縱向擺動等問題，由主動懸掛系統(tǒng)通過調(diào)整有關(guān)車輪懸掛的剛度予以解決。對于傳統(tǒng)的被動懸掛系統(tǒng)，為同時兼顧到側(cè)傾、縱擺等問題，不得不將懸掛剛度設(shè)計得較大，因而正常行駛時汽車的乘坐舒適性受到影響。2023/7/29107（2）采用主動懸掛系統(tǒng)，因不必兼顧正常行駛時汽車的乘坐舒適性，可將汽車懸掛抗側(cè)傾、抗縱擺的剛度設(shè)計得較大，因而提高了汽車的操縱穩(wěn)定性，即汽車的行駛安全性得以提高。主動懸掛的優(yōu)點（3）汽車載荷發(fā)生變化時，主動懸掛系統(tǒng)能制動維持車身高度不變。在各輪懸掛單獨控制的情況下，還能保證汽車在凸凹不平的道路上行駛時，車身穩(wěn)定。2023/7/29108主動懸掛的優(yōu)點（4）普通懸掛在汽車制動時，車頭向下俯沖。而裝有某些主動懸掛系統(tǒng)的汽車卻不存在這種情況。制動時，該車尾部下傾，因而可以充分利用后輪與地面間的附著條件，加速制動過程，縮短制動距離。

2023/7/29109（5）主動懸掛可使車輪與地面保持良好接觸，即車輪跳離地面的傾向減小，保持與地面垂直，因而提高車輪與地面間的附著力，使車輪與地面相對滑動的傾向減小，汽車抗側(cè)滑的能力得以提高。輪胎的磨損也得以減輕，轉(zhuǎn)向時車速可以提高。

主動懸掛的優(yōu)點2023/7/29110（6）在所有載荷工況下，由于車身高度不變，保證了車輪可全行程跳動。而傳統(tǒng)的被動懸掛系統(tǒng)中，當汽車載荷增大時，由車身高度的下降，車輪跳動行程減小，為不發(fā)生運動干涉，不得不將重載時的懸掛剛度設(shè)計得偏高，因而輕載時得平順性受到損失。而主動懸掛系統(tǒng)則無此問題。主動懸掛的優(yōu)點（7）由于車身高度不變，側(cè)傾剛度、縱擺剛度的提高，消除或減少了轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)運動干涉而發(fā)生的制動跑偏、轉(zhuǎn)向特性改變等問題，因而可簡化轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的設(shè)計。2023/7/29111（1）未安裝主動懸架（2）安裝主動懸架2023/7/29112半主動懸掛

懸掛的剛度和阻尼參數(shù)可以根據(jù)需要控制改變，但懸掛不具有做功能力，又稱為無源主動懸掛。因為它沒有動力源為懸掛系統(tǒng)提供能量輸入，所以在半自動懸掛系統(tǒng)中改變彈簧剛度要比改變阻尼狀態(tài)困難得多，因此在半主動懸掛系統(tǒng)中以可變阻尼懸掛系統(tǒng)最為常見。半主動懸掛系統(tǒng)的最大優(yōu)點是工作時幾乎不消耗外部動力。無車高、車姿調(diào)節(jié)功能

2023/7/29113半主動懸架的組成目前采用的半主動懸架主要是通過電磁閥控制可調(diào)阻尼減振器，其控制方法有的和主動懸架類似是實時閉環(huán)控制的。

2023/7/29114半主動懸掛系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)2023/7/29115阻尼控制不同等級的阻尼的車速范圍：起步、制動、急轉(zhuǎn)彎和高速：選擇運動（硬）改善車輛的操縱穩(wěn)定性；低速：選擇舒適（軟）得到好的平順性；中速：選擇正常（中）兼顧平順性與操縱穩(wěn)定性。

2023/7/29116剛度可調(diào)式空氣彈簧具有副氣室的空氣彈簧，由剛度控制閥改變主、副氣室的體積，得到軟、中、硬不同的剛度，其控制與由車速控制的有級可調(diào)阻尼半主動懸掛有類似之處。

2023/7/29117車高控制懸架車身高度控制裝置式指車身的高度可以根據(jù)汽車內(nèi)乘坐人員或車輛載重情況自動做出調(diào)整，以保持汽車行駛所需要的高度及汽車行駛姿態(tài)的穩(wěn)定。

2023/7/29118車高控制懸架的組成2023/7/29119智能懸架的研究熱點一般說來，智能懸架研究的目的主要是為解決以下幾個問題，并根據(jù)車輛的用途對某些方面的要求有所側(cè)重。（1）提高車輛的乘坐舒適性提高車輛的乘坐舒適性。這是大多數(shù)有關(guān)懸架理論和應用研究的目的，其主要的評價指標是減小車身加速度值和俯仰角加速度值；減小懸架動行程以降低懸架擊穿概率。2023/7/29120

（2）提高車輛的行駛速度車輛在不惡化乘坐環(huán)境的同時，提高車輛行駛速度，通過提高車輛的車速可以更好地發(fā)揮車輛作為交通載運工具的作用。采用智能懸掛系統(tǒng)后，可以明顯提高車輛在相同振動條件時的行駛車速。（3）提高車輛的操縱穩(wěn)定性從車輛駕駛安全性角度考慮，降低車輪離地概率。減小輪胎與地面的動態(tài)接觸力的變化范圍，以及特殊工況下的防滑。2023/7/29121

（4）降低車輪動載荷降低車輛輪胎對地面的動態(tài)作用力，以提高道路的使用壽命。據(jù)歐洲有關(guān)重型車輛的研究文獻介紹：采用智能懸架后一般可以將輪胎動載荷降低10～20%左右，相應的，可以將路面損害的程度減少70％。2023/7/29122

（5）經(jīng)濟性要盡量降低智能懸架所需消耗的發(fā)動機功率，因為懸架控制所需能源由車輛的發(fā)動機提供，如果功率消耗太大，當超過發(fā)動機的功率范圍時，在原理上無法實現(xiàn)，而且對懸架的可控性研究失去意義；而且能耗過大，必然導致經(jīng)濟性下降，使得先進懸架失去市場競爭力，有悖于“環(huán)保、節(jié)能”的大趨勢。2023/7/29123展望車輛懸架的發(fā)展經(jīng)歷了從被動懸架到智能懸架的歷程。智能懸架代表了車輛懸架的發(fā)展方向，其所特有的優(yōu)越性將取代被動懸架在車輛懸架的主體地位。由于車輛高速的行駛穩(wěn)定性要求，以及人們對車輛乘坐舒適性的要求，智能懸架系統(tǒng)將是今后車輛懸架發(fā)展的趨勢和方向。2023/7/29124

隨著控制理論和微機技術(shù)的迅猛發(fā)展，為智能懸架的實現(xiàn)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，可以說智能懸架全面取代被動懸架是懸架發(fā)展的必然趨勢。對車輛懸架性能的研究要走理論指導和仿真、試驗相結(jié)合的道路，但是目前智能懸架在一些關(guān)鍵行技術(shù)上還未取得實質(zhì)性的突破。這包括：執(zhí)行機構(gòu)的實時響應能力、傳感器的成本和可靠性、以及適用的車輛控制技術(shù)、高性能微處理器技術(shù)等，這些方面將是智能懸架進一步研究的突破點。2023/7/29125五、懸架設(shè)計1）保證汽車有良好的行駛平順性。2）具有合適的衰減振動能力。3）保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性。4）汽車制動或加速時要保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾；轉(zhuǎn)彎時車身側(cè)傾角要合適。5）有良好的隔聲能力。6）結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要小。7）可靠地傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩，在滿足零部件質(zhì)量要小的同時，還要保證有足夠的強度和壽命。設(shè)計要求2023/7/29126五、懸架設(shè)計獨立懸架評價指標

1）側(cè)傾中心高度

側(cè)傾中心位置高，它到車身質(zhì)心的距離縮短，可使側(cè)傾力臂及側(cè)傾力矩小些，車身的側(cè)傾角也會減小。但側(cè)傾中心過高，會使車身傾斜時輪距變化大，加速輪胎的磨損。2）車輪定位參數(shù)的變化若主銷后傾角變化大，容易使轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生擺振；若車輪外傾角變化大，會影響汽車直線行駛穩(wěn)定性，同時也會影響輪距的變化和輪胎的磨損速度。2023/7/29127五、懸架設(shè)計獨立懸架評價指標5）懸架占用的空間尺寸

占用橫向尺寸大的懸架影響發(fā)動機的布置和從車上拆裝發(fā)動機的困難程度；占用高度空間小的懸架，則允許行李箱寬敞，而且底部平整，布置油箱容易。4）橫向剛度懸架的橫向剛度影響操縱穩(wěn)定性。若用于轉(zhuǎn)向軸上的懸架橫向剛度小，則容易造成轉(zhuǎn)向輪發(fā)生擺振現(xiàn)象。3）懸架側(cè)傾角剛度車廂側(cè)傾角與側(cè)傾力矩和懸架總的側(cè)傾角剛度大小有關(guān)，并影響汽車的操縱穩(wěn)定性和平順性。2023/7/29128五、懸架設(shè)計不同形式懸架的特點2023/7/29129五、懸架設(shè)計前、后懸架方案的選擇采用的方案

前輪和后輪均采用非獨立懸架；前輪采用獨立懸架，后輪采用非獨立懸架；前輪與后輪均采用獨立懸架。2023/7/29130五、懸架設(shè)計前輪和后輪均采用非獨立懸架前、后懸架均采用縱置鋼板彈簧非獨立懸架的汽車轉(zhuǎn)向行駛時，內(nèi)側(cè)懸架處于減載而外側(cè)懸架處于加載狀態(tài)，于是內(nèi)側(cè)懸架受拉抻，外側(cè)懸架受壓縮，結(jié)果與懸架固定連接的車軸（橋）的軸線相對汽車縱向中心線偏轉(zhuǎn)一角度α。2023/7/29131五、懸架設(shè)計對前軸，這種偏轉(zhuǎn)使汽車不足轉(zhuǎn)向趨勢增加對后橋，則增加了汽車過多轉(zhuǎn)向趨勢

轎車將后懸架縱置鋼板彈簧的前部吊耳位置布置得比后邊吊耳低，于是懸架的瞬時運動中心位置降低，與懸架連接的車橋位置處的運動軌跡b所示，即處于外側(cè)懸架與車橋連接處的運動軌跡是oa段，結(jié)果后橋軸線的偏離不再使汽車具有過多轉(zhuǎn)向的趨勢。2023/7/29132五、懸架設(shè)計懸架的靜撓度、動撓度的選擇懸架主要參數(shù)的確定汽車滿載靜止時懸架上的載荷Fw與此時懸架剛度c之比，即fc=Fw/c。靜撓度指從滿載靜平衡位置開始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形（通常指緩沖塊壓縮到其自由高度的1/2或2/3）時，車輪中心相對車身的垂直位移

動撓度2023/7/29133五、懸架設(shè)計使懸架系統(tǒng)由較低的固有頻率汽車前、后懸架與其簧上質(zhì)量組成的振動系統(tǒng)的固有頻率，是影響汽車行駛平順性的主要參數(shù)之一。因現(xiàn)代汽車的質(zhì)量分配系數(shù)ε近似等于1，于是汽車前、后軸上方車身兩點的振動不存在聯(lián)系

。式中，c1、c2為前、后懸架的剛度（N/cm）；

m1、m2為前、后懸架的簧上質(zhì)量（kg）。汽車前、后部分的車身的固有頻率n1和n2（亦稱偏頻）可用下式表示2023/7/29134五、懸架設(shè)計當采用彈性特性為線性變化的懸架時，前、后懸架的靜撓度可用下式表示fc1=m1g/c1

fc2=m2g/c2

式中，

g為重力加速度（g=981cm/s2）。將fc1、fc2代入上式得到2023/7/29135五、懸架設(shè)計希望fc1與fc2要接近，單不能相等（防止共振）希望fc1>fc2(從加速性考慮，若fc2大，車身的振動大）n1與n2的匹配要合適若汽車以較高車速駛過單個路障，n1/n2＜1時的車身縱向角振動要比n1/n2＞1時小，故推薦取fc2=（0.8~0.9）fc1。考慮到貨車前、后軸荷的差別和駕駛員的乘坐舒適性，推薦fc2=（0.6~0.8）fc1。為了改善微型轎車后排乘客的乘坐舒適性，有時取后懸架的偏頻低于前懸架的偏頻。要求：方法：2023/7/29136五、懸架設(shè)計通常根據(jù)不同的車和不同路面條件選定偏頻以后，再利用前述公式即可計算出懸架的靜撓度。以運送人為主的轎車對平順性的要求最高，大客車次之，載貨車次之：對普通級以下轎車滿載的情況，前懸架偏頻要求1.00~1.45Hz，后懸架則要求在1.17~1.58Hz。對高級轎車滿載的情況，前懸架偏頻要求在0.80~1.15Hz，后懸架則要求在0.98~1.30H