汽車構(gòu)造-課件-第20章懸架

汽車構(gòu)造

AUTOMOBILESTRUCTURE機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車工程系主講人：孔勝利第20章懸架懸架的組成與分類彈性組件減振器非獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架電子控制空氣懸架2023/12/2220.1懸架的組成與分類懸架是車架〔或承載式車身〕與車橋之間所有傳力連接裝置的總稱。1、組成懸架組成示意圖彈性組件導(dǎo)向裝置導(dǎo)向裝置橫向穩(wěn)定器減震器2023/12/23懸架的組成與分類懸架在汽車底盤上的安裝位置2023/12/24懸架的組成與分類懸架的功用把路面作用于車輪上的力以及這些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。利用彈性元件和減振器起到緩沖減振的作用。利用懸架的某些傳力構(gòu)件使車輪按一定軌跡相對(duì)于車架或車身跳動(dòng)，即起導(dǎo)向作用。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。2023/12/25懸架的組成與分類2、分類根據(jù)汽車兩側(cè)車輪運(yùn)動(dòng)是否相互關(guān)聯(lián)，將汽車懸架分為非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架兩種。非獨(dú)立懸架與獨(dú)立懸架示意圖(a)非獨(dú)立懸架；(b)獨(dú)立懸架2023/12/2620.2彈性組件彈性組件可分為鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、氣體彈簧和橡膠彈簧等。1、鋼板彈簧鋼板彈簧示意圖(上)對(duì)稱鋼板彈簧；(下)非對(duì)稱鋼板彈簧2023/12/27彈性組件鋼板彈簧產(chǎn)品實(shí)例2023/12/28彈性組件2、螺旋彈簧螺旋彈簧廣泛應(yīng)用于轎車前獨(dú)立懸架。其特點(diǎn)是本身沒有減振和導(dǎo)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(dǎo)向機(jī)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(dǎo)向作用。螺旋彈簧示意圖2023/12/29彈性組件螺旋彈簧在汽車懸架中的應(yīng)用2023/12/210彈性組件3、扭桿彈簧扭桿彈簧本身是一根由彈簧鋼制成的桿。其一端固定在車架上，另一端固定在懸架的擺臂上，擺臂還與車輪相連。當(dāng)車輪跳動(dòng)時(shí)，擺臂便繞著扭桿軸線擺動(dòng)，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。扭桿彈簧示意圖擺臂車架扭桿扭桿擺臂2023/12/211彈性組件4、氣體彈簧氣體彈簧是在一個(gè)密封的容器中充入壓縮氣體，利用氣體可壓縮性實(shí)現(xiàn)彈簧的作用。氣體彈簧具有理想的變剛度特性。氣體彈簧的特點(diǎn)是，作用在彈簧上的載荷增加時(shí)，容器中氣壓升高，彈簧剛度增大；反之，當(dāng)載荷減小時(shí)，氣壓下降，剛度減小。氣體彈簧有空氣彈簧和油氣彈簧兩種?！?〕空氣彈簧空氣彈簧是利用壓縮空氣作彈簧的。根據(jù)壓縮空氣所用容器的不同，又有囊式和膜式兩種。囊式空氣彈簧由夾有簾線的橡膠氣囊和密閉在其中的空氣組成；膜式空氣彈簧的密閉氣囊由橡膠膜片和金屬壓制件組成。2023/12/212彈性組件空氣彈簧結(jié)構(gòu)圖(a)囊式；(b)膜式蓋板蓋板氣囊金屬座橡膠膜片2023/12/213彈性組件〔2〕油氣彈簧在密閉的容器中充入壓縮氣體和油液，利用氣體的可壓縮性實(shí)現(xiàn)彈簧作用的裝置。油氣彈簧以惰性氣體〔氮?dú)狻匙鳛閺椥越橘|(zhì)，用油液作為傳力介質(zhì)，一般是由氣體彈簧和相當(dāng)于液力減振器的液壓缸組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，可將油氣彈簧分為單氣室、雙氣室和兩級(jí)壓力式3種形式。單氣室油氣彈簧又分為油氣別離式和油氣不別離式兩種，前者可防止油液乳化，且便于充氣。2023/12/214彈性組件單氣室油氣彈簧示意圖(a)油氣別離式；(b)油氣不別離式活塞工作缸油液氣體油氣隔膜2023/12/215彈性組件5、橡膠彈簧橡膠彈簧利用橡膠本身的彈性起彈性元件的作用。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能力。橡膠彈簧多用作懸架的副簧和緩沖塊。橡膠彈簧示意圖(a)受壓縮載荷作用；(b)受扭轉(zhuǎn)載荷作用2023/12/21620.3減振器減振器的作用是吸收鋼板彈簧起落時(shí)車輛的振動(dòng)，使其迅速恢復(fù)平穩(wěn)狀態(tài)，以改善汽車行駛的平穩(wěn)性。汽車懸架系統(tǒng)中廣泛采用液力減振器。液力減振器的作用原理是：當(dāng)車架與車橋作往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減振器中的活塞在缸筒內(nèi)也作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，減振器殼體內(nèi)的油液便反復(fù)地從一個(gè)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(duì)振動(dòng)的阻尼力，使車身和車架的振動(dòng)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。減振器的阻尼力大小隨著車架與車橋相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的增減而增減，并且與油液的黏度有關(guān)。2023/12/21720.3減振器雙向作用筒式減振器2023/12/218鋼板彈簧式非獨(dú)立懸架鋼板彈簧座9中心螺栓8，10主鋼板彈簧總成7副鋼板彈簧總成6吊耳總成5鋼板彈簧減震墊3U形螺栓2鋼板彈簧銷1，420.4非獨(dú)立懸架一般載貨汽車和客車均采用鋼板彈簧作為彈性組件的非獨(dú)立懸架。鋼板彈簧既有緩沖、減震的功能，又起傳力和導(dǎo)向的作用。1、縱置鋼板彈簧式非獨(dú)立懸架2023/12/219加強(qiáng)桿橫向推力桿后橋縱擺臂后懸架CA7220型汽車螺旋彈簧式非獨(dú)立后懸架非獨(dú)立懸架2、螺旋彈簧式非獨(dú)立懸架減振器螺旋彈簧2023/12/220非獨(dú)立懸架3、空氣彈簧式非獨(dú)立懸架空氣彈簧非獨(dú)立懸架示意圖2023/12/221非獨(dú)立懸架斯堪尼亞SCANIA客車底盤結(jié)構(gòu)圖2023/12/22220.5獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)的車輪各自獨(dú)立地與車架或車身彈性連接。獨(dú)立懸架多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧作為彈性組件，需要有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。獨(dú)立懸架具有以下優(yōu)點(diǎn)：兩側(cè)車輪可以單獨(dú)運(yùn)動(dòng)互不影響，減少車輛在不平道路上行駛時(shí)的振動(dòng)，有助于消除轉(zhuǎn)向輪不斷偏擺的現(xiàn)象。減小了非彈簧承載局部的質(zhì)量，減小了懸架所受到的沖擊載荷，可提高汽車的平均行駛速度?？梢越档桶l(fā)動(dòng)機(jī)位置，降低整車重心，有利于提高汽車行駛時(shí)的穩(wěn)定性；可以減小懸架剛度，降低車身的振動(dòng)頻率，改善行駛時(shí)的平順性?？杀ＷC汽車在不平道路行駛時(shí)，車輪與路面有良好的接觸，增大驅(qū)動(dòng)力；可以增大汽車的離地間隙，提高汽車的通過性能。2023/12/223獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架按車輪的運(yùn)動(dòng)形式可分為橫臂式獨(dú)立懸架〔車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架〕、縱臂式獨(dú)立懸架〔車輪在汽車縱向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架〕、燭式或麥弗遜式獨(dú)立懸架〔車輪沿主銷移動(dòng)的懸架〕3種類型。橫臂式縱臂式燭式麥弗遜式獨(dú)立懸架示意圖2023/12/224獨(dú)立懸架1、橫臂式獨(dú)立懸架〔1〕單橫臂式獨(dú)立懸架主減振器油氣彈性組件中間支承單鉸鏈主減速器縱向推力桿螺旋彈簧半軸套管單橫臂式獨(dú)立懸架示意圖2023/12/225獨(dú)立懸架單橫臂式獨(dú)立懸架的特點(diǎn)：當(dāng)懸架變形時(shí)，車輪平面將產(chǎn)生傾斜而改變兩側(cè)車輪與路面接觸點(diǎn)間的距離——輪距，致使輪胎相對(duì)于地面?zhèn)认蚧?，破壞輪胎和地面的附著。這種懸架用于轉(zhuǎn)向輪時(shí)，會(huì)使主銷內(nèi)傾角和車輪外傾角發(fā)生較大的變化，對(duì)于轉(zhuǎn)向操縱有一定影響。目前在前懸架中很少采用。

2023/12/226獨(dú)立懸架〔2〕雙橫臂式獨(dú)立懸架雙橫臂式獨(dú)立懸架示意圖(左)擺臂等長的；(右)擺臂不等長的2023/12/227獨(dú)立懸架2023/12/228獨(dú)立懸架不等臂長雙橫臂式獨(dú)立懸架螺旋彈簧上橫臂球關(guān)節(jié)車輪轉(zhuǎn)向節(jié)下橫臂穩(wěn)定桿2023/12/229獨(dú)立懸架豐田皇冠轎車不等臂長雙橫臂式獨(dú)立懸架1制動(dòng)鉗2防塵罩3油封4內(nèi)軸承5制動(dòng)盤6外軸承7止推墊圈8螺母9蓋10轉(zhuǎn)向節(jié)臂11上擺臂12螺旋彈簧2023/12/230獨(dú)立懸架奔馳轎車不等長雙橫臂獨(dú)立懸架2023/12/231獨(dú)立懸架法拉利跑車的雙橫臂獨(dú)立懸架2023/12/232獨(dú)立懸架奧迪轎車的雙橫臂獨(dú)立懸架2023/12/233獨(dú)立懸架2、縱臂式獨(dú)立懸架〔1〕單縱臂式獨(dú)立懸架車輪上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，主銷后傾角變化很大，一般不用在前懸架中。單縱臂式前獨(dú)立懸架示意圖法國雷諾5型轎車后懸架套管擺臂軸襯套縱臂心軸車輪2023/12/234獨(dú)立懸架2023/12/235獨(dú)立懸架〔2〕雙縱臂式獨(dú)立懸架縱臂擺臂軸襯套扭桿彈簧橫梁螺釘雙縱臂式扭桿彈簧前獨(dú)立懸架2023/12/236獨(dú)立懸架四連桿型后獨(dú)立懸架零件分解圖1側(cè)控制桿2上隔熱體3螺旋彈簧4下隔熱體5上控制臂6減振器7后穩(wěn)定桿8下控制臂9鎖止片2023/12/237獨(dú)立懸架3、車輪沿主銷移動(dòng)的獨(dú)立懸架〔1〕燭式獨(dú)立懸架車輪沿固定不動(dòng)的主銷軸線移動(dòng)。通氣管6減振器5防塵罩4長套筒3防塵罩2轉(zhuǎn)向節(jié)主銷1燭式獨(dú)立懸架2023/12/238獨(dú)立懸架2023/12/239獨(dú)立懸架〔2〕麥弗遜式獨(dú)立懸架車輪沿?cái)[動(dòng)的主銷軸線移動(dòng)。橫擺臂車輪轉(zhuǎn)向節(jié)減振器車身螺旋彈簧麥弗遜式獨(dú)立懸架示意圖主銷軸線2023/12/240獨(dú)立懸架2023/12/241獨(dú)立懸架球頭銷下擺臂轉(zhuǎn)向節(jié)減振器連接桿螺旋彈簧富康轎車前懸架示意圖橫向穩(wěn)定桿前托架主銷軸線2023/12/24220.6電子控制空氣懸架在汽車行駛過程中，要求懸架系統(tǒng)能根據(jù)實(shí)際需要隨時(shí)調(diào)節(jié)懸架的剛度和阻尼力，以到達(dá)最正確的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性，電子控制空氣懸架就具有這種功能。電子控制懸架是在懸架系統(tǒng)〔彈性元件、減振器、導(dǎo)向裝置〕中附加一個(gè)可控制作用力的裝置，這種懸架具有調(diào)節(jié)車身高度、控制阻尼力和控制懸架剛度的功能。1、分類按照有無動(dòng)力源，可將電子控制懸架系統(tǒng)分為半主動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架兩大類。2023/12/243電子控制空氣懸架〔1〕半主動(dòng)懸架半主動(dòng)懸架通常是由可變特性的彈簧和減振器組成的懸架系統(tǒng)，它可以根據(jù)路面的鼓勵(lì)和車身的響應(yīng)按存儲(chǔ)在電腦內(nèi)的各種條件下彈簧和減振器的優(yōu)化參數(shù)對(duì)彈簧剛度和懸架的阻尼進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，使車身的振動(dòng)控制在某個(gè)范圍內(nèi)。安裝半主動(dòng)懸架的汽車在轉(zhuǎn)向、起動(dòng)、制動(dòng)等工況時(shí)不能對(duì)懸架剛度和阻尼力進(jìn)行控制。節(jié)流孔步進(jìn)電機(jī)電控單元閥桿閥門半主動(dòng)懸架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2023/12/244電子控制空氣懸架〔2〕主動(dòng)懸架主動(dòng)懸架是在被動(dòng)懸架系統(tǒng)〔彈性元件、減振器、導(dǎo)向裝置〕中附加一個(gè)可控制作用力的裝置。通常由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測量系統(tǒng)、反響控制系統(tǒng)和能源系統(tǒng)4局部組成。主動(dòng)懸架需要一個(gè)動(dòng)力源〔液壓泵或空氣壓縮機(jī)等〕為懸架系統(tǒng)提供連續(xù)的動(dòng)力輸入。根據(jù)汽車行駛條件的變化，主動(dòng)懸架可以主動(dòng)改變懸架的剛度和阻尼系數(shù)，在汽車行駛速度變化時(shí)以及汽車起動(dòng)、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向等工況時(shí)，主動(dòng)懸架都可以進(jìn)行有效控制。主動(dòng)懸架可以根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)整車身高度。根據(jù)懸架介質(zhì)不同，可分為油氣式主動(dòng)懸架和空氣式主動(dòng)懸架。2023/12/245電子控制空氣懸架2、結(jié)構(gòu)及工作原理電子控制空氣式主動(dòng)懸架系統(tǒng)主要由信號(hào)輸入裝置、懸架剛度及減振器阻尼力調(diào)節(jié)裝置、車身高度調(diào)節(jié)裝置及懸架電控單元等組成。2023/12/246電子控制空氣懸架空壓機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)IC調(diào)節(jié)器前懸架控制執(zhí)行器節(jié)氣門傳感器后懸架控制執(zhí)行器高度控制閥傳感器高度控制閥轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器懸架控制開關(guān)傳感器制動(dòng)開關(guān)高度控制閥高度控制閥傳感器枯燥器和排氣閥電子控制主動(dòng)懸架系統(tǒng)布置示意圖2023/12/247電子控制空氣懸架(1)空氣懸架剛度的調(diào)節(jié)通過改變主、副氣室之間氣體通路的大小，使主氣室被壓縮的空氣量發(fā)生變化，從而改變空氣懸架的剛度。空氣懸架氣動(dòng)缸工作示意圖2023/12/248電子控制空氣懸架(2)空氣懸架阻尼力的調(diào)節(jié)通過改變減振器阻尼孔截面積的大小來實(shí)現(xiàn)?？諝鈶壹茏枘崃φ{(diào)節(jié)原理2023/12/249電子控制空氣懸架(3)懸架控制執(zhí)行器懸架控制執(zhí)行器除了控制減振器的轉(zhuǎn)閥進(jìn)行阻尼調(diào)節(jié)外，還同時(shí)驅(qū)動(dòng)主副氣室的氣閥進(jìn)行懸架剛度的調(diào)節(jié)。電