汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)PPT課件

1、 Part nine 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)Automobile suspension and its hydraulic system 第1頁/共41頁 1 主動(dòng)懸架的組成與工作原理2油氣彈簧與液力減振器3 34 4 Contents 汽車懸架系統(tǒng)概述主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)第2頁/共41頁第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)9.1 懸架系統(tǒng)概述l 汽車懸架的發(fā)展汽車懸架的發(fā)展1933年美國費(fèi)爾斯通公司研制成了空氣彈簧懸架。 1580年載客四輪馬車已經(jīng)使用可以減震的彈簧懸架。 1900年第一個(gè)汽車減振器出現(xiàn)在奧茲莫比爾轎車上。1921年英國利蘭汽車公

2、司生產(chǎn)第1個(gè)使用扭桿彈簧懸架的汽車。同年門羅公司研制了雙向筒液壓減振器。第3頁/共41頁9.1 懸架系統(tǒng)概述l 汽車懸架的發(fā)展汽車懸架的發(fā)展1934年通用汽車公司采用了前螺旋彈簧獨(dú)立懸架。1938年通用在別克汽車上第一次將螺旋彈簧應(yīng)用在后懸架。大衛(wèi).別克(David Buick) 威廉.杜蘭特(William Durant ) 1950年福特汽車公司的麥弗遜制成了麥弗遜式獨(dú)立懸架。第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)第4頁/共41頁9.1 懸架系統(tǒng)概述l 汽車懸架的發(fā)展汽車懸架的發(fā)展 1984年林肯大陸轎車開始采用空氣懸掛系統(tǒng)。 1956年英國利蘭、法國雪鐵龍使用液壓懸

3、掛。1987年日本田公司推出采用空氣彈簧的主動(dòng)懸架第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)第5頁/共41頁9.1 懸架系統(tǒng)概述l 汽車懸架的作用汽車懸架的作用汽車懸架是車架或車身與車轎之間的傳力連接裝置u 緩和車輛受到來自路面的沖擊力；u 衰減由于彈性系統(tǒng)引起的振動(dòng)；u 將輪胎所受側(cè)向力、縱向力傳遞至車身；u 使車輪和車身保持幾何關(guān)系。第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)第6頁/共41頁9.1 懸架系統(tǒng)概述l 汽車懸架的基本結(jié)構(gòu)汽車懸架的基本結(jié)構(gòu)懸架一般由彈性元件、導(dǎo)向裝置、減振器和橫向穩(wěn)定桿等組成。u 彈性元件 緩和沖擊u 減振器 衰減振動(dòng)u 橫向

4、穩(wěn)定桿 防止車身過度橫向傾斜u 導(dǎo)向裝置 車輪與車身正確的相對(duì)位置p 各部分功能第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng) 傳遞側(cè)向與縱向力圖9-1 懸架系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)第7頁/共41頁9.1 懸架系統(tǒng)概述l 汽車懸架的分類汽車懸架的分類非獨(dú)立懸架p 按汽車導(dǎo)向裝置分類獨(dú)立懸架 車橋做成斷開的，每側(cè)車輪可以單獨(dú)的通過彈性元件與車架或車身連接。第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)第8頁/共41頁9.1 懸架系統(tǒng)概述l 汽車懸架的分類汽車懸架的分類p 按控制能力分類u 被動(dòng)懸架 / 從動(dòng)懸架 傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)使用定剛度彈簧和定阻尼系數(shù)減震器，一旦參數(shù)選定，在行駛過

5、程中不能進(jìn)行調(diào)節(jié)。u 半從動(dòng)懸架通過操縱減振器節(jié)流口開閉來手動(dòng)改變阻尼u 半主動(dòng)懸架由ECU代替手動(dòng)來改變懸架阻尼由ECU動(dòng)態(tài)地調(diào)整彈簧剛度和減震器的阻尼。l 電控空氣懸架l 電控油氣懸架l 電控液壓懸架u 主動(dòng)懸架電控懸架第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)第9頁/共41頁9.1 懸架系統(tǒng)概述l 主動(dòng)懸架的功能主動(dòng)懸架的功能u 負(fù)載在規(guī)定的范圍內(nèi)如何變化，汽車高度均保持一定u 提高車輛的操縱穩(wěn)定性，控制車身姿態(tài) p 車高調(diào)節(jié)功能u 高速行駛時(shí)車身高度降低u 不平路面行駛時(shí)車身高度升高p 減震器阻尼力與彈簧剛度控制功能u 提高舒適性 第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)

6、汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng) 除了具備被動(dòng)懸架的所有功能之外，主動(dòng)懸架還額外地具備以下功能：第10頁/共41頁9.2 主動(dòng)懸架的組成與工作原理l 主動(dòng)懸架的組成主動(dòng)懸架的組成第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng) 主動(dòng)懸架除了具有普通懸架的基本組成部分之外，還包括傳感器、懸架控制系統(tǒng)ECU和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 u 傳感器車高傳感器、車速傳感器、加速度傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、節(jié)氣門位置傳感器等u 執(zhí)行機(jī)構(gòu)u ECU可調(diào)阻尼力減震器、可調(diào)節(jié)彈簧高度和彈性大小的彈性元件圖9-2電控空氣懸架控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第11頁/共41頁9.2 主動(dòng)懸架的組成與工作原理l 基本工作原理基本工作原理 利用傳感

7、器檢測(cè)路面和車身狀態(tài)，通過電控ECU來控制懸架系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)整剛度、減振器的阻尼及車身高度等參數(shù)，從而使汽車具有良好的舒適性和操縱穩(wěn)定性。第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)p 車身高度控制p 車身姿態(tài)控制p 路面感應(yīng)控制第12頁/共41頁9.2 主動(dòng)懸架的組成與工作原理l 基本工作原理基本工作原理第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)p 車身高度控制 懸架 ECU根據(jù)傳感器信息，利用空氣壓縮機(jī)形成壓縮空氣，并將壓縮空氣送到空氣懸架。圖9-3 空氣懸架車高控制系統(tǒng)油路圖（空氣式）第13頁/共41頁9.2 主動(dòng)懸架的組成與工作原理l 基本工作原理

8、基本工作原理第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)p 車身高度控制 懸架 ECU根據(jù)傳感器信息，利用空氣壓縮機(jī)形成壓縮空氣，并將壓縮空氣送到空氣懸架。圖9-3 空氣懸架車高控制系統(tǒng)油路圖（空氣式）第14頁/共41頁9.2 主動(dòng)懸架的組成與工作原理l 基本工作原理基本工作原理第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)p 車身高度控制 懸架 ECU根據(jù)傳感器信息，通過電機(jī)控制液壓泵，切換油路實(shí)現(xiàn)各輪舉升油缸的升降。圖9-4液壓式車高控制系統(tǒng)油路圖（液壓式）u 車高上升第15頁/共41頁9.2 主動(dòng)懸架的組成與工作原理l 基本工作原理基本工作原理第第9章章 汽

9、車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)p 車身高度控制 懸架 ECU根據(jù)傳感器信息，通過電機(jī)控制液壓泵，切換油路實(shí)現(xiàn)各輪舉升油缸的升降。圖9-4液壓式車高控制系統(tǒng)油路圖（液壓式）u 車高下降反轉(zhuǎn)第16頁/共41頁9.2 主動(dòng)懸架的組成與工作原理l 基本工作原理基本工作原理第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)p 車身高度控制 無論是液壓式還是空氣式懸架， ECU通常是根速度傳感器、高度傳感器和點(diǎn)火開關(guān)信號(hào)來判斷并控制車高變化。圖9-5 液壓式車高控制系統(tǒng)流程圖（液壓式）第17頁/共41頁9.2 主動(dòng)懸架的組成與工作原理l 基本工作原理基本工作原理第第9章章 汽車懸

10、架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)p 車身高度控制 通常車身高度控制所實(shí)現(xiàn)的功能具體包括以下4部分：u 高速時(shí)為減小風(fēng)阻降低車高u 車身高度大幅變化時(shí)提高車身u 切斷點(diǎn)火開關(guān)后降低車高u 控制車身的高度不受乘員和裝載質(zhì)量變化的影響第18頁/共41頁9.2 主動(dòng)懸架的組成與工作原理l 基本工作原理基本工作原理第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng) 根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器和車速傳感器信號(hào)，ECU把外側(cè)懸架阻尼和剛度調(diào)節(jié)到高層次。p 車身姿態(tài)控制u 轉(zhuǎn)向車身側(cè)傾控制圖9-6 車身姿態(tài)控制原理圖第19頁/共41頁9.2 主動(dòng)懸架的組成與工作原理l 基本工作原理基本工作原理第

11、第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng) 根據(jù)制動(dòng)燈開關(guān)與車速傳感器信號(hào)，ECU將前懸架阻尼和剛度調(diào)節(jié)至最高層次。p 車身姿態(tài)控制u 制動(dòng)點(diǎn)頭控制圖9-6 車身姿態(tài)控制原理圖第20頁/共41頁9.2 主動(dòng)懸架的組成與工作原理l 基本工作原理基本工作原理第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)p 車身姿態(tài)控制 根據(jù)車速傳感器和節(jié)氣門開度傳感器信號(hào)， ECU將后懸架阻尼和剛度調(diào)節(jié)到最高層次。u 起步車身后仰控制圖9-6車身姿態(tài)控制原理圖第21頁/共41頁9.2 主動(dòng)懸架的組成與工作原理l 基本工作原理基本工作原理第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其

12、液壓液力系統(tǒng)p 車身路面感應(yīng)控制 當(dāng)車身高度在短時(shí)間劇烈變化時(shí)， ECU將懸架阻尼和剛度調(diào)節(jié)到中層次。u 壞路響應(yīng)控制圖9-7 路面感應(yīng)控制原理圖第22頁/共41頁控制方式功能特點(diǎn)工 況懸架的剛度和阻尼普通模式運(yùn)動(dòng)模式低 中 高中 高車速路面感應(yīng)控制高速感應(yīng)車速大于110 kmh 前后車輪關(guān)聯(lián)感應(yīng)車速在30-80 kmh之間，且車高在0.03 s內(nèi)突然變化 壞路感應(yīng)車速在40-100 kmh之間，且車高在0.5 s內(nèi)大幅變化 車速大于100 kmh，且車高在05 s內(nèi)多次大幅變化 9.2 主動(dòng)懸架的組成與工作原理l 綜合控制策略綜合控制策略第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液

13、力系統(tǒng)表9-1 主動(dòng)懸架綜合控制策略表1第23頁/共41頁9.2 主動(dòng)懸架的組成與工作原理l 綜合控制策略綜合控制策略第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)控制方式功能特點(diǎn)工 況懸架的剛度和阻尼/車身高度普通模式運(yùn)動(dòng)模式低 中 高中 高室身姿態(tài)控制側(cè)傾抑制急轉(zhuǎn)向點(diǎn)頭抑制車速大于60 kmh的制動(dòng)后座抑制車速小于20 kmh的急加速車身高度控制高速感應(yīng)車速大于90 kmhL HL M連續(xù)壞路行駛車速在40-90 kmh之間，且車高持續(xù)0.5 s以上大幅變化L HL M車速大于90 kmh，且車高持續(xù)0.5 s以上大幅變化M / HL M表9-2 主動(dòng)懸架綜合控制策略表2第2

14、4頁/共41頁9.3 油氣彈簧與液力減震器l 油氣彈簧油氣彈簧第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng) 在汽車滿載和空載的情況下都具有良好的行駛平順性，且體積小、質(zhì)量輕。但對(duì)氣體和油液的密封要求高，維護(hù)麻煩。圖9-8 油氣彈簧油氣彈簧具有變剛度的特性u(píng) 剛度增大u 剛度降低p 工作特性：油壓升高使氣室容積減少，氮?dú)鈮毫ι撸河鸵航?jīng)阻尼閥流回工作缸，氮?dú)鈮毫ο陆涤蜌鈴椈蛇€起減振器的作用當(dāng)油液流經(jīng)阻尼閥時(shí)，產(chǎn)生阻尼力第25頁/共41頁9.3 油氣彈簧與液力減震器l 液力減震器液力減震器第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng) 液力減振器的基本工作原理是利用油

15、液流動(dòng)產(chǎn)生的阻力來消耗沖擊振動(dòng)的能量。 p 阻尼力來源u 孔隙與油液間的摩擦u 油液分子間的內(nèi)摩擦壓縮伸張壓縮行程減振器阻尼力應(yīng)較小伸張行程減振器阻尼力應(yīng)較大圖9-9 液力減振器工作原理第26頁/共41頁9.3 油氣彈簧與液力減震器l 雙作用筒式減震器雙作用筒式減震器第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)圖9-10 雙作用筒式減震器結(jié)構(gòu)圖雙向作用筒式減振器有三個(gè)同心鋼筒: 防塵罩、儲(chǔ)油缸筒和工作缸筒。p 液壓控制閥u 流通閥u 補(bǔ)償閥u 壓縮閥u 伸張閥為普通單向閥，其彈簧很弱屬于卸載閥，其彈簧預(yù)緊力較大第27頁/共41頁9.3 油氣彈簧與液力減震器l 雙作用筒式減震器雙

16、作用筒式減震器第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)圖9-10 雙作用筒式減震器結(jié)構(gòu)圖雙向作用筒式減振器有三個(gè)同心鋼筒: 防塵罩、儲(chǔ)油缸筒和工作缸筒。p 液壓控制閥u 流通閥u 補(bǔ)償閥u 壓縮閥u 伸張閥為普通單向閥，其彈簧很弱屬于卸載閥，其彈簧預(yù)緊力較大第28頁/共41頁9.3 油氣彈簧與液力減震器l 雙作用筒式減震器雙作用筒式減震器第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)p 拉伸行程圖9-10 雙作用筒式減震器結(jié)構(gòu)圖p 壓縮行程第29頁/共41頁9.3 油氣彈簧與液力減震器l 雙作用筒式減震器雙作用筒式減震器第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車

17、懸架及其液壓液力系統(tǒng)p 壓縮行程圖9-11 雙作用筒式減震器壓縮行程u 流通閥打開 u 壓縮閥打開大部分液壓油沿流通閥進(jìn)入有桿腔少部分液壓油頂開壓縮閥進(jìn)入儲(chǔ)油缸筒第30頁/共41頁9.3 油氣彈簧與液力減震器l 雙作用筒式減震器雙作用筒式減震器第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)p 伸張行程圖9-11 雙作用筒式減震器伸張行程p 壓縮行程u 補(bǔ)償閥打開 u 伸張閥打開有桿腔中的液壓油沿伸張閥進(jìn)入無桿腔儲(chǔ)油缸筒中的液壓油頂開補(bǔ)償閥被吸入無桿腔伸張閥彈簧的剛度和預(yù)緊力比壓縮閥的大使伸張行程阻尼大于壓縮行程阻尼u 流通閥打開 u 壓縮閥打開第31頁/共41頁9.3 油氣彈簧與

18、液力減震器l 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng) 通過電動(dòng)機(jī)作為控制機(jī)構(gòu)來操縱旋轉(zhuǎn)閥，實(shí)現(xiàn)阻尼孔的開閉，從而控制減振器的阻尼變化。圖9-12 減振器執(zhí)行機(jī)構(gòu)p 變阻尼控制第32頁/共41頁9.3 油氣彈簧與液力減震器l 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng) 通過電動(dòng)機(jī)作為控制機(jī)構(gòu)來操縱旋轉(zhuǎn)閥，實(shí)現(xiàn)阻尼孔的開閉，從而控制減振器的阻尼變化。圖9-12 減振器執(zhí)行機(jī)構(gòu)u 軟阻尼 A,C油孔開通u 中等阻尼 B油孔開通u 硬阻尼 A,B,C油孔均關(guān)閉p 變阻尼控制Vedio第33頁/共41頁9.4 主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)l 主

19、動(dòng)懸架系統(tǒng)主動(dòng)懸架系統(tǒng) 主動(dòng)式懸架系統(tǒng)主要有3種類型：一種是由電動(dòng)機(jī)與電磁閥來驅(qū)動(dòng)的空氣懸架；一種是有電磁閥驅(qū)動(dòng)的油氣彈簧懸架；另一種是由電液比例閥驅(qū)動(dòng)的液壓懸架。第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)表9-3 部分配備主動(dòng)懸架的車型第34頁/共41頁9.4 主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)圖9-13 主動(dòng)式空氣懸架控制系統(tǒng)l 空氣彈簧式主動(dòng)懸架系統(tǒng)空氣彈簧式主動(dòng)懸架系統(tǒng) 利用空氣壓縮機(jī)形成壓縮空氣，并將壓縮空氣送到空氣彈簧，利用氣體的壓縮與碰撞來實(shí)現(xiàn)彈簧作用。 第35頁/共41頁9.4 主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)l 油氣彈簧式主動(dòng)懸架系統(tǒng)油氣彈簧式主動(dòng)懸架系統(tǒng)1-油氣彈簧 2- 中間氣體彈簧3-懸架剛度調(diào)節(jié)器4-電磁閥第第9章章 汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)圖9-14 雪鐵龍XM轎車油氣懸架系統(tǒng) 系統(tǒng)以油為介質(zhì)壓縮氣室中的氮?dú)?，?shí)現(xiàn)彈簧特性；以油氣彈簧中的阻尼孔以及管路中的小孔節(jié)流形成阻尼特