汽车制造悬架课件精选.ppt

1、第第1818章章 悬悬 架架横向推力杆横向推力杆弹性元件弹性元件纵向推力杆纵向推力杆横向稳定器横向稳定器 减振器减振器2 2、组成、组成（1 1）弹性元件：）弹性元件：承受和传递垂直载荷，减小路面的冲击承受和传递垂直载荷，减小路面的冲击;（2 2）导向装置：）导向装置：传递纵向力、侧向力及其力矩，并传递纵向力、侧向力及其力矩，并 保证车轮保证车轮相对于车身有正确的运动关系。相对于车身有正确的运动关系。（3 3）减振器：）减振器：加快振动的衰减，限制车身和车轮的振动。加快振动的衰减，限制车身和车轮的振动。在大部分轿车和客车上还加装横向稳定器。在大部分轿车和客车上还加装横向稳定器。并联安装的目的并

2、联安装的目的在于充分发挥减在于充分发挥减振器的减振功能振器的减振功能和弹性元件的缓和弹性元件的缓冲作用。冲作用。弹性元件弹性元件减震器减震器车架车架半轴半轴 悬架的基本结构和工作原理螺旋弹簧螺旋弹簧减震器减震器悬挂臂悬挂臂横向稳定杆分类分类非独立悬架：非独立悬架：左右车轮安装在左右车轮安装在 一根一根整体车桥两端，车桥整体车桥两端，车桥则通过弹性元件与车则通过弹性元件与车架相连。架相连。独立悬架：独立悬架：每一侧车轮单独通过每一侧车轮单独通过悬架与车架相连，每悬架与车架相连，每个车轮能独立上下跳个车轮能独立上下跳动而互不影响。动而互不影响。车桥车桥弹性元件弹性元件车架车架断开式车桥断开式车桥

3、整体悬架式独立悬架式一侧轮胎的运动会影响到另一侧轮胎的运动。左右轮胎各自独立运动。18.2 弹性元件弹性元件 18.2.1 钢板弹簧钢板弹簧除了能起除了能起缓冲作用缓冲作用外，还兼起外，还兼起传力作用传力作用，不必另设导向装置，不必另设导向装置，结构简化，使用可靠；钢板弹簧片与片之间的摩擦具有一结构简化，使用可靠；钢板弹簧片与片之间的摩擦具有一定的定的减振作用减振作用。汽车广泛采用钢板弹簧作为弹性元件。汽车广泛采用钢板弹簧作为弹性元件。钢板弹簧钢板弹簧套管套管螺栓螺栓螺母螺母中心螺栓中心螺栓卷耳卷耳弹簧夹弹簧夹 少片钢板弹簧少片钢板弹簧 少片钢板弹簧少片钢板弹簧质量小质量小。据统计，在两。据统

4、计，在两种弹簧寿命相等的情况下，少片变截面种弹簧寿命相等的情况下，少片变截面钢板弹簧可减少质量钢板弹簧可减少质量4050；无片间摩擦或片间摩擦很小，无片间摩擦或片间摩擦很小，改善了改善了汽车行驶的平顺性汽车行驶的平顺性；结构简单，节省钢材，结构简单，节省钢材，成本低成本低。所以所以少片变截面少片变截面钢板弹簧在轻、微型汽钢板弹簧在轻、微型汽车上的应用日益广泛。车上的应用日益广泛。单片弹簧和少片弹簧单片弹簧和少片弹簧特点：特点：断面尺寸延长度方向变化；断面尺寸延长度方向变化；减轻重量，节约材料。减轻重量，节约材料。钢板弹簧的安装非独立悬架非独立悬架在弹簧片之间涂上较稠的润滑剂，可以减少磨损在弹簧

5、片之间夹入塑料垫片，可减少噪声。弹簧片之间的摩擦力可起到衰减振动和导向的作用。与车架的连接与车架的连接18.2.2 螺旋弹簧螺旋弹簧制造：制造：用弹簧钢棒料卷制而成。用弹簧钢棒料卷制而成。特点：特点：无需润滑、抗污染、安装所需空间小、无需润滑、抗污染、安装所需空间小、质量轻。质量轻。性能：性能：没有减振作用，必须另加减震器。没有减振作用，必须另加减震器。应用：应用：桑塔纳轿车的前悬架麦麦弗弗逊逊式式独独立立弹弹簧簧悬悬架架弹簧套在减震器外边，节省了安装空间，空余的大量空间便于安装发动机当车轮转向跳动时，车轮沿主销转动。摆摆 臂臂 扭扭 杆杆摆摆 臂臂扭扭 杆杆将扭杆的固将扭杆的固定端转过一定端

6、转过一个角度，则个角度，则摆臂的初始摆臂的初始位置将改变，位置将改变，可借此调节可借此调节车身的高度。车身的高度。特点：特点：质量小，质量小，不需润滑不需润滑优点：车架或车身优点：车架或车身高度可以调节。悬高度可以调节。悬架的刚度可变，重架的刚度可变，重量小，不需润滑。量小，不需润滑。缺点：所占的横向缺点：所占的横向空间大。空间大。(1)为提高扭杆弹簧的使用寿命，使用中必须对扭杆弹簧为提高扭杆弹簧的使用寿命，使用中必须对扭杆弹簧表面进行很好的保护。表面进行很好的保护。(2)左、右扭杆弹簧预加了不同方向的扭转应力，安装时左、右扭杆弹簧预加了不同方向的扭转应力，安装时不可互换。不可互换。18.2.

7、4 气体弹簧气体弹簧特点：体积小、寿命长、弹簧刚性可变特点：体积小、寿命长、弹簧刚性可变囊式气体弹簧膜式气体弹簧 油气弹簧油气弹簧特点：特点：以空气和油液作为工作物质。以空气和油液作为工作物质。油气不分隔式油气不分隔式油气分隔式油气分隔式18.3 减振器减振器功用：加速车架与车身振动的衰减，改善汽车行功用：加速车架与车身振动的衰减，改善汽车行驶的平顺性。驶的平顺性。原理：原理：当汽车振动时，减振器壳体当汽车振动时，减振器壳体内的油液反复从一个内腔通过一内的油液反复从一个内腔通过一些窄小的空隙流入另一内腔，同些窄小的空隙流入另一内腔，同时，摩擦力便把振动能量转化为时，摩擦力便把振动能量转化为热能

8、，被油液、减振器吸收后散热能，被油液、减振器吸收后散失到大气中。失到大气中。1)孔隙越小，则阻尼力越大。孔隙越小，则阻尼力越大。2)相对运动速度越高，阻尼力越大。相对运动速度越高，阻尼力越大。3)油液的黏度越大，阻尼力越大。油液的黏度越大，阻尼力越大。弹性元件弹性元件减震器减震器车架车架半轴半轴性能要求：性能要求：1、在悬架、在悬架压缩行程内，减振器阻尼力应较小压缩行程内，减振器阻尼力应较小，以便充分利用弹性元件的弹性，缓和冲击。以便充分利用弹性元件的弹性，缓和冲击。2、在、在悬架伸张行程，减振器阻尼力应大悬架伸张行程，减振器阻尼力应大，以求，以求迅速减振。迅速减振。3、在车桥与车架相对速度过

9、大时，减振器应当、在车桥与车架相对速度过大时，减振器应当能自动加大液流通道截面积，使阻尼力始终保能自动加大液流通道截面积，使阻尼力始终保持在一定限度之内，持在一定限度之内，避免过大的冲击载荷避免过大的冲击载荷。分类：分类：双向作用筒式减振器双向作用筒式减振器单向作用筒式减振器（伸张行程）单向作用筒式减振器（伸张行程）18.3.1 双向作用筒式减振器双向作用筒式减振器结构：结构：伸张阀伸张阀流通阀流通阀压缩阀压缩阀补偿阀补偿阀活塞杆活塞杆防尘罩防尘罩活塞活塞储油钢桶储油钢桶导向座导向座工作原理工作原理压缩行程：车轮靠近车架压缩行程：车轮靠近车架容积减少，油压容积减少，油压升高，油液打开升高，油液

10、打开流通阀，经过流流通阀，经过流通阀流入上腔。通阀流入上腔。由于上腔容积被活由于上腔容积被活塞杆用去部分空间，塞杆用去部分空间，所以油液一部分油所以油液一部分油液打开压缩阀流入液打开压缩阀流入储油缸。储油缸。由于各阀门的节由于各阀门的节流作用，便造成流作用，便造成对悬架压缩运动对悬架压缩运动的阻力，使振动的阻力，使振动能量衰减。能量衰减。流通阀和补偿阀是单向阀，流通阀和补偿阀是单向阀，其弹簧很软，当阀上的油其弹簧很软，当阀上的油压作用力与弹簧力同向时，压作用力与弹簧力同向时，阀处于关闭状态，完全不阀处于关闭状态，完全不通液流；而当油压作用力通液流；而当油压作用力与弹簧力反向时，很小的与弹簧力反

11、向时，很小的油压，阀便开启。油压，阀便开启。伸张行程伸张行程车轮下跳，减振器车轮下跳，减振器受拉伸活塞上移。受拉伸活塞上移。上腔容积减少，上腔容积减少，油压升高，油液油压升高，油液推开伸张阀，流推开伸张阀，流入下腔。入下腔。由于活塞杆占去由于活塞杆占去一定空间，所以一定空间，所以自上腔流入的油自上腔流入的油液不足以充满下液不足以充满下腔容积的增加。腔容积的增加。储油缸中油液推储油缸中油液推开补偿阀流入下开补偿阀流入下腔补充。腔补充。由于各阀门的节流作由于各阀门的节流作用，便造成对悬架伸用，便造成对悬架伸张运动的阻力，使振张运动的阻力，使振动能量衰减。动能量衰减。压缩阀和伸张阀是卸载阀，其弹簧较

12、硬，压缩阀和伸张阀是卸载阀，其弹簧较硬，预紧力较大，只有当油压增高到一定程预紧力较大，只有当油压增高到一定程度时，阀才能开启；而当油压降低到一度时，阀才能开启；而当油压降低到一定程度时，阀即自行关闭。定程度时，阀即自行关闭。18.4 18.4 非独立非独立悬架悬架 非独立悬架结构简单，被广泛用于非独立悬架结构简单，被广泛用于小货车和客车小货车和客车的前后的前后悬架。有的轿车的后悬架也有采用非独立悬架。悬架。有的轿车的后悬架也有采用非独立悬架。18.4.1 18.4.1 纵置板簧式非独立悬架纵置板簧式非独立悬架 钢板弹簧被用做非独立悬架的弹性元件，由于它兼起钢板弹簧被用做非独立悬架的弹性元件，由

13、于它兼起导向导向机构机构的作用，使得悬架系统大为简化。的作用，使得悬架系统大为简化。应用：货车的前、后悬架中应用：货车的前、后悬架中18.4.2 18.4.2 螺旋弹簧非独立悬架螺旋弹簧非独立悬架 因为螺旋弹簧作为弹性元件，只能承受垂直载荷因为螺旋弹簧作为弹性元件，只能承受垂直载荷,所以所以其悬架系统要加设导向机构和减振器。其悬架系统要加设导向机构和减振器。应用：一般用于轿车应用：一般用于轿车18.4.3 18.4.3 气体弹簧非独立悬架气体弹簧非独立悬架应用特点：应用特点：汽车在行驶时由于载荷和路面的变化，要求悬架汽车在行驶时由于载荷和路面的变化，要求悬架刚度随着变化。刚度随着变化。比如：当

14、空车时车身被抬高，满载时车身则被压得很低，会比如：当空车时车身被抬高，满载时车身则被压得很低，会出现撞击缓冲块的情况。因而对于不同类型汽车提出不同的出现撞击缓冲块的情况。因而对于不同类型汽车提出不同的要求，矿山及大型客车要求要求，矿山及大型客车要求 其空车与满载时的车身高度变化其空车与满载时的车身高度变化不大；对于轿车要求在好路上降低车身高度，提高车速行驶；不大；对于轿车要求在好路上降低车身高度，提高车速行驶；在坏路上提高车身，可以增大通过能力。在坏路上提高车身，可以增大通过能力。压气机；压气机；2 2、7.7.空气滤清器；空气滤清器；3.3.车身高度控制阀；车身高度控制阀；4.4.控制杆；控

15、制杆；5.5.空气弹簧；空气弹簧；6.6.储气罐；储气罐；8.8.贮气筒；贮气筒；9.9.压力调节器；压力调节器；10.10.油水分离器油水分离器 用来保证汽车转弯行驶时的横向稳定性，用来保证汽车转弯行驶时的横向稳定性，避免车身发生过大的倾斜避免车身发生过大的倾斜 18.4.4 横向稳定器横向稳定器18.5 18.5 独立悬架独立悬架 独立悬架的左右车轮不是用整体车桥相连接，而是通独立悬架的左右车轮不是用整体车桥相连接，而是通过悬架分别与车架（或车身）相连，每侧车轮可独立地运过悬架分别与车架（或车身）相连，每侧车轮可独立地运动。动。轿车和载重量轿车和载重量1t1t以下的货车前悬架以下的货车前悬

16、架广为采用，轿车后广为采用，轿车后悬架上采用也在增加。悬架上采用也在增加。越野车、矿用车和大客车的前轮越野车、矿用车和大客车的前轮也也有一些采用独立悬架。有一些采用独立悬架。2 2、按弹性元件采用不同分为、按弹性元件采用不同分为：螺旋弹簧式，钢板弹簧式，：螺旋弹簧式，钢板弹簧式，扭杆弹簧式，气体弹簧式。扭杆弹簧式，气体弹簧式。1 1、根据导向机构不同的结构特点、根据导向机构不同的结构特点，独立悬架可分为：双横，独立悬架可分为：双横臂，单横臂，纵臂式，单斜臂，多杆式及滑柱（杆）连杆臂，单横臂，纵臂式，单斜臂，多杆式及滑柱（杆）连杆（摆臂）（摆臂）分类：分类：独立悬架独立悬架:1）优点：）优点：(

17、1)减少车架和车身的振动，减轻转向轮的偏摆现象。减少车架和车身的振动，减轻转向轮的偏摆现象。(2)减少了非簧载质量，使悬架所受冲击载荷减小，可减少了非簧载质量，使悬架所受冲击载荷减小，可提高车速。提高车速。(3)可降低汽车重心，提高行驶稳定性。可降低汽车重心，提高行驶稳定性。(4)车轮上、下运动空间增大，可提高其通过性能。车轮上、下运动空间增大，可提高其通过性能。(5)悬架刚度可设计的小些，车身的振动频率降低，行悬架刚度可设计的小些，车身的振动频率降低，行驶平顺性提高。驶平顺性提高。2)缺点：独立悬架结构复杂，制造成本高；维护不便；在缺点：独立悬架结构复杂，制造成本高；维护不便；在一般情况下，

18、车轮跳动时，由于车轮外倾角与轮距变化一般情况下，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。较大，轮胎磨损较严重。1)等横臂式独立悬架：相当于四连杆机构平移运动，轮胎平等横臂式独立悬架：相当于四连杆机构平移运动，轮胎平面不倾斜，车轮定位角不变，适合作转向轮悬架，但轮距变面不倾斜，车轮定位角不变，适合作转向轮悬架，但轮距变化，轮胎磨损严重。化，轮胎磨损严重。2)不等横臂式独立悬架：如果上、下臂长选用适当，则轮距不等横臂式独立悬架：如果上、下臂长选用适当，则轮距的变化和车轮定位角的变化均不大，因而在轿车前悬架中应的变化和车轮定位角的变化均不大，因而在轿车前悬架中应用广泛。用广泛。不等

19、臂双横臂式独立悬架不等臂双横臂式独立悬架 上下两摆臂不等长，选择长度比例合适，可使车轮和主上下两摆臂不等长，选择长度比例合适，可使车轮和主销的角度及轮距变化不大。销的角度及轮距变化不大。应用：应用：广泛应用在轿车前轮上广泛应用在轿车前轮上、不等臂双横臂式独立悬架、不等臂双横臂式独立悬架不等臂双横臂式独立悬架的上臂比下臂短。不等臂双横臂式独立悬架的上臂比下臂短。优点：优点：当汽车车轮上下运动时，上臂比下臂运动弧度小。这将当汽车车轮上下运动时，上臂比下臂运动弧度小。这将使轮胎上部轻微地内外移动，而底部影响很小。这种结构有利使轮胎上部轻微地内外移动，而底部影响很小。这种结构有利于减少轮胎磨损，提高汽

20、车行驶平顺性和方向稳定性。于减少轮胎磨损，提高汽车行驶平顺性和方向稳定性。双横臂式悬架 3)单纵臂式独立悬架：在纵向平面内，引起主销后倾单纵臂式独立悬架：在纵向平面内，引起主销后倾角很大的变化，因而不适于作转向轮悬架，只适于作角很大的变化，因而不适于作转向轮悬架，只适于作驱动轮悬架。驱动轮悬架。4)双纵臂式独立悬架：一般等臂，相当于四连杆机构双纵臂式独立悬架：一般等臂，相当于四连杆机构平移运动，因而主销后倾角不变，适于作转向轮悬架。平移运动，因而主销后倾角不变，适于作转向轮悬架。3 3）、斜置单臂式独立悬架）、斜置单臂式独立悬架 其摆臂绕与汽车纵轴线具有一定交角的轴线摆动，选择其摆臂绕与汽车纵

21、轴线具有一定交角的轴线摆动，选择合适的交角可以满足汽车操纵稳定性要求。合适的交角可以满足汽车操纵稳定性要求。应用：应用：适于做后悬架适于做后悬架5)烛式悬架：车轮沿固定不动的主销上下移动的悬架。主销烛式悬架：车轮沿固定不动的主销上下移动的悬架。主销的定位角不变，仅轮距、轴距稍有变化，益于改善转向操纵的定位角不变，仅轮距、轴距稍有变化，益于改善转向操纵和行驶的稳定性，但主销磨损严重。和行驶的稳定性，但主销磨损严重。麦弗逊支柱式悬架6)麦弗逊式悬架：车轮沿摆动的主销轴线上、下移动的悬架。麦弗逊式悬架：车轮沿摆动的主销轴线上、下移动的悬架。用于转向轮时，主销定位角及轮距都有极小的变化，因而转用于转向

22、轮时，主销定位角及轮距都有极小的变化，因而转向操纵稳定性好。且两前轮内侧空间较大，便于发动机及其向操纵稳定性好。且两前轮内侧空间较大，便于发动机及其他一些部件的布置，多用于前置驱动的轿车和微型汽车上。他一些部件的布置，多用于前置驱动的轿车和微型汽车上。滑柱摆臂式独立悬架（又称麦弗逊式或支柱式）滑柱摆臂式独立悬架（又称麦弗逊式或支柱式）这种悬架将双横臂上臂去掉并以橡胶做支承，允许滑柱这种悬架将双横臂上臂去掉并以橡胶做支承，允许滑柱上端作少许角位移；内侧空间大，有利于发动机布置，并降上端作少许角位移；内侧空间大，有利于发动机布置，并降低车子的重心。低车子的重心。应用：轿车中采用很多应用：轿车中采用

23、很多7 7）、多杆式独立悬架）、多杆式独立悬架 独立悬架中多采用螺旋弹簧，因而对于侧向力，垂直力以独立悬架中多采用螺旋弹簧，因而对于侧向力，垂直力以及纵向力需加设导向装置即采用杆件来承受和传递这些力。及纵向力需加设导向装置即采用杆件来承受和传递这些力。应用：应用：一些轿车上为减轻一些轿车上为减轻车重和简化结构采车重和简化结构采用多杆式悬架。用多杆式悬架。1-1-前悬架横梁前悬架横梁 2-2-前稳定杆前稳定杆 3-3-拉杆支架拉杆支架 4-4-粘滞式拉杆粘滞式拉杆 5-5-下连杆下连杆6-6-轮毂转向节总成轮毂转向节总成 7-7-第三连杆第三连杆 8-8-减振器减振器 9-9-上连杆上连杆 10

24、-10-螺旋弹螺旋弹簧簧 11-11-上连杆支架上连杆支架 12-12-减振器隔振块减振器隔振块 多连杆式悬架 体现丰田最新思路的 高性能悬架H 型悬架从正上方看上去呈H型，“H”在希腊语中读做“YITA”。轴臂轴臂悬架臂悬架臂 H H型悬架型悬架整体悬架式独立悬架式整体式的牢固整体式的牢固性性独立悬架的路面追随性独立悬架的路面追随性多桥汽车的平衡悬架多桥汽车的平衡悬架1 1.各车桥单独与车架刚性连接各车桥单独与车架刚性连接(1(1）一轮悬空（或负荷减小），可能使其他车桥过载；）一轮悬空（或负荷减小），可能使其他车桥过载；(2(2）不能全轮附着，最大牵引力减小，降低越野性；）不能全轮附着，最大

25、牵引力减小，降低越野性；(3(3）若前轮悬空，汽车操纵能力大大降低，失去操纵性；）若前轮悬空，汽车操纵能力大大降低，失去操纵性；(4(4）减振器性能差（轮胎弹性未充分发挥）。）减振器性能差（轮胎弹性未充分发挥）。若在不平道路上行驶，将带来不良后果：若在不平道路上行驶，将带来不良后果：3.3.中后桥用平衡悬架与车架连接（三桥）中后桥用平衡悬架与车架连接（三桥）将中后桥装在一副钢板弹簧的两端，钢板弹簧就相将中后桥装在一副钢板弹簧的两端，钢板弹簧就相当于一根平衡杆，而平衡杆的中部与车架作铰链连接。当于一根平衡杆，而平衡杆的中部与车架作铰链连接。由于平衡杆两臂等长，则两个车桥上的垂直载荷在由于平衡杆两

26、臂等长，则两个车桥上的垂直载荷在任何情况下都相等。任何情况下都相等。2.2.各车桥单独与车架弹性连接各车桥单独与车架弹性连接 采用独立悬架，可以保证所有车轮与地面良好地接触。采用独立悬架，可以保证所有车轮与地面良好地接触。18.6 18.6 电子控制的空气悬架电子控制的空气悬架应用于应用于高级轿高级轿车车一、分类一、分类1 1、根据有源和无源分：、根据有源和无源分：半主动悬架：汽车在转向和制动等工况时不能对悬架刚度和阻半主动悬架：汽车在转向和制动等工况时不能对悬架刚度和阻尼力进行控制。尼力进行控制。主动悬架：能对其刚度和阻尼力控制外，还可以调整车身高度。主动悬架：能对其刚度和阻尼力控制外，还可

27、以调整车身高度。2 2、按悬架介质分：、按悬架介质分：油气式主动悬架和空气式主动悬架。油气式主动悬架和空气式主动悬架。二、电子控制空气式主动悬架的结构与原理二、电子控制空气式主动悬架的结构与原理1 1、组成：、组成：1 1、空压机；、空压机；2 2、发动机、发动机ICIC调节器；调节器；3 3、前悬架控制执行器；、前悬架控制执行器；4 4、节气门开度传、节气门开度传感器；感器；5 5、后悬架控制执行器；、后悬架控制执行器；6 6、后车身高度传感器；、后车身高度传感器；7 7、2 2号高度控制阀；号高度控制阀；8 8、转向盘转角传感器；、转向盘转角传感器；9 9、悬架控制开关；、悬架控制开关；1

28、010、车高指示灯、车高指示灯、LRCLRC指示灯、指示灯、1 1号车速传感器；号车速传感器；1111、制动开关；、制动开关；1212、1 1号高度控制阀；号高度控制阀；1313、前车身高度传感、前车身高度传感器；器；1414、干燥器与排气阀、干燥器与排气阀2 2、原理：、原理：、信号输入装置：由一系列的传感器，将信号输入的装置；、信号输入装置：由一系列的传感器，将信号输入的装置；、空气悬架刚度及阻尼力调节系统：、空气悬架刚度及阻尼力调节系统：a a、空气悬架刚度的调节、空气悬架刚度的调节 b b、悬架阻尼的调节、悬架阻尼的调节 c c、悬架控制执行器、悬架控制执行器、车身高度调节：使车身高度根据汽车内乘坐人员或车辆载、车身高度调节：使车身高度根据汽车内乘坐人员或车辆载重情况自动做出调整，以保证汽车行驶所需要的高度及汽车行重情况自动做出调整，以保证汽车行驶所需要的高度及汽车行驶姿态的稳定。驶姿态的稳定。三、典型轿车上的电控空气悬架介绍三、典型轿车上的电控空气悬架介绍 （以凌志（以凌志LS400为例）为例）主节气门位主节气门位置传感器置传感器1 1号高度号高度控制阀控制阀2 2号高度控号高度控制阀制阀悬架电控单元悬架电控单元