《汽車構(gòu)造課件》-懸架

1、 項目十六 懸架任務(wù)1 懸架的組成及分類1）懸架的組成懸架是車架與車橋之間一切傳力連接裝置的總稱。懸架一般由彈性元件、減振器、導(dǎo)向機構(gòu)等組成，轎車一般還有橫向穩(wěn)定器。彈性元件使車架與車橋之間做彈性連接，可以緩和由于不平路面帶來的沖擊，并承受和傳遞垂直載荷。減振器可以衰減由于路面沖擊產(chǎn)生的振動，使振動的振幅迅速減小。導(dǎo)向機構(gòu)包括縱向、橫向推力桿，用于傳遞縱向載荷和橫向載荷，并保證車輪相對于車架的運動關(guān)系。橫向穩(wěn)定器可以防止車身在轉(zhuǎn)向等情況下發(fā)生過大的橫向傾斜。1、懸架的組成與功用2）懸架的功用（1）連接車架（或車身）和車輪，把路面作用到車輪的各種力傳給車架（或車身）。（2）緩和沖擊、衰減振動，使

2、乘坐舒適，具有良好的平順性。（3）保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性。第二、三項功用與彈性元件和減振器的性能有關(guān)，具體來說是與彈性元件的剛度和減振器的阻尼力有關(guān)。只有懸架系統(tǒng)的軟、硬合適才能使車輛乘坐舒適、操縱穩(wěn)定。3）懸架的分類:汽車懸架有非獨立懸架和獨立懸架兩種類型 。非獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是兩側(cè)車輪安裝在一根整體式車橋上，一側(cè)車輪發(fā)生位置變化后會導(dǎo)致另一側(cè)車輪也發(fā)生變化。獨立懸架的結(jié)構(gòu)特點是兩側(cè)車輪分別獨立地與車架彈性相連，與其配用的車橋為斷開式車橋，所以兩側(cè)車輪是相對獨立、互不影響的。獨立懸架非獨立懸架任務(wù)二 彈性元件汽車上常用的彈性元件包括鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧和氣體彈簧等。彈性元件鋼

3、板彈簧螺旋彈簧扭桿彈簧氣體彈簧1)鋼板彈簧 由多片長度不等的彈簧鋼片疊加而成，廣泛應(yīng)用于非獨立懸架。為了防止汽車在行駛過程中各彈簧片分開，在鋼板彈簧上裝有若干彈簧夾，以免主片獨自承載。1. 結(jié)構(gòu)特點主片中心螺栓彈簧夾2. 鋼板彈簧的功用彈性元件減振器導(dǎo)向機構(gòu)2）螺旋彈簧：螺旋彈簧廣泛應(yīng)用于獨立懸架，有些轎車的后輪非獨立懸架也采用螺旋彈簧做彈性元件。由于螺旋彈簧只能承受垂直載荷，且變形時不產(chǎn)生摩擦力，所以懸架中必須裝有減振器和導(dǎo)向機構(gòu)。優(yōu)點：無需潤滑，不忌泥污；安置它所需的縱向空間不大；彈簧本身質(zhì)量小。3）扭桿彈簧：扭桿彈簧是由彈簧鋼制成的桿件。扭桿的斷面有圓形、矩形或管形，兩端制成花鍵、方形、

4、六角形等形狀，以便固定在車架和懸架的擺臂上。擺臂與車輪相連，當車輪跳動時，擺臂繞扭桿軸線擺動，使扭桿產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)彈性變形，以保證車輪與車架的彈性聯(lián)系。采用扭桿彈簧的懸架質(zhì)量較小，結(jié)構(gòu)比較簡單，也不需潤滑，并且通過調(diào)整扭桿彈簧固定端的安裝角度，易實現(xiàn)車身高度的自動調(diào)節(jié)。既可以橫向布置，也可以縱向布置，可以方便地安裝滿足設(shè)計要求長度的扭桿，以保證懸架具有良好的性能。4）氣體彈簧（1）空氣彈簧（2）油氣彈簧任務(wù)三 減振器汽車中廣泛使用液壓減振器， 液壓減振器就是利用液體流動的阻力來消耗沖擊振動的能量。 目前汽車上應(yīng)用最廣泛的是雙向作用筒式減振器，近年來，在高級轎車上有的采用充氣式減振器。減振器1-活塞桿

5、；2-工作缸筒；3-活塞；4-伸張閥；5-儲油缸筒；6-壓縮閥；7-補償閥；8-流通閥；9-導(dǎo)向座；10-防塵罩；11-油封1）雙向作用筒式減振器上連車架，下連車橋。有三個同心鋼筒，最外面為防塵罩10，中間是儲油缸5，內(nèi)部裝有一定量的減振器油最里面為工作缸2，內(nèi)部裝滿減振器油。活塞3上有伸張閥4和流通閥8，在工作缸筒下端的支座上有壓縮閥6和補償閥7。 （1）壓縮行程：活塞3下移，活塞下腔容積減少，油壓升高，油液打開流通閥8流到活塞腔。由于上腔被活塞桿1占去了一部分空間，上腔增加的容積小于下腔減小的容積，一部分油液于是就推開壓縮閥6，流回貯油缸5。這些閥對油的節(jié)流作用形成懸架受壓縮運動的阻尼力。

6、 （2）伸張行程：活塞上移，上腔油壓升高，油液推開伸張閥4流入下腔。由于活塞桿的存在，自上腔流來的油液不足以充滿下腔增加的容積，使下腔產(chǎn)生一真空度，這時儲油缸中的油液推開補償閥7流進下腔進行補充。這些閥的節(jié)流作用對懸架在伸張運動時起阻尼作用。 在缸筒的下部有一個浮動活塞2，密閉氣室1中充有高壓氮氣。浮動活塞把上面的油和下面的氣完全分開。1-密封氣室；2-浮動活塞；3-O形密封圈；4-壓縮閥；5-工作缸；6-活塞桿；7-伸張閥；8-工作活塞2）充氣式減振器 工作活塞8上裝有由一組厚度相同、直徑不等、從小到大排列的彈簧鋼片組成的壓縮閥4和伸張閥7，他們能隨工作活塞運動速度大小而改變通道截面積，從而

7、產(chǎn)生不同的阻尼力。當車輪上下跳動時，工作活塞8在油液中作往復(fù)運動。使活塞上下腔之間產(chǎn)生油壓差，壓力油便推開壓縮閥4或伸張閥7而來回流動。閥對壓力油產(chǎn)生較大的阻尼力，消耗了振動能量，使振動衰減。由于活塞桿的進出而引起的缸筒容積的變化，則由浮動活塞的上下運動來補償。1-密封氣室；2-浮動活塞；3-O形密封圈；4-壓縮閥；5-工作缸；6-活塞桿；7-伸張閥；8-工作活塞任務(wù)四 典型懸架系統(tǒng)1、非獨立懸架 1）鋼板彈簧式2）螺旋彈簧非獨立懸架2、獨立懸架 1）橫臂式獨立懸架2）縱臂式獨立懸架3）車輪沿主銷移動的獨立懸架非獨立懸架廣泛應(yīng)用于貨車的前、后懸架和轎車的后懸架。按照采用彈性元件的不同，非獨立懸

8、架可以分為鋼板彈簧式非獨立懸架和螺旋彈簧式非獨立懸架。1、非獨立懸架扭力梁縱向拖臂減振器鋼板彈簧式非獨立懸架 螺旋彈簧式非獨立懸架1） 鋼板彈簧式非獨立懸架 廣泛用于貨車的前、后懸架中。 解放CA1092汽車的前懸架1-鋼板彈簧前支架；2-鋼板彈簧端；3-U形螺栓；4-蓋板；5-緩沖塊；6-限位塊；7-減振器上支架；8-減振器；9-吊耳；10-吊耳支架；11-中心螺栓；12-減振器下支架；13-減振器連接銷后端可以自由擺動，形成活動吊耳，從而保證彈簧變形時兩卷耳之間的距離是變化的。 中部用U型螺栓將鋼板彈簧固定在車橋上。懸架前端為固定鉸鏈，也叫死吊耳。它與前支架連接在一起。變剛度鋼板彈簧 在重

9、載或滿載情況下，車架相對于車橋下移，使車架上副簧滑板式支座與副簧接觸，主、副簧共同參加工作，剛度增大。變剛度鋼板彈簧懸架1-副簧；2-主簧；3-車橋；4-U形螺栓當汽車空載和實際裝載質(zhì)量不大時，副鋼板彈簧不承受載荷,而由主鋼板彈簧單獨工作。漸變剛度鋼板彈簧懸架主簧由5片較薄的彈簧鋼片疊加而成，副簧由5片較厚的彈簧鋼片疊加而成；小載荷時，僅主簧工作；隨著載荷的增加，副簧逐漸參與工作，剛度逐漸增加。2）螺旋彈簧非獨立懸架 常用于轎車的后懸架。 1-后橋；2-縱向推力桿；3-減振器；4-彈簧下座；5-螺旋彈簧；6-彈簧上座；7-支承座 左右縱向推力桿2的前端通過帶橡膠的支承座7與車身鉸鏈，后端與輪轂

10、相連接，中部與后橋1焊成一體。 整個后橋、縱向推力桿與車輪可以繞支承座7的鉸接點連線相對于車身上下擺。應(yīng)用：轎車前懸架廣泛采用獨立懸架，后懸架上采用也在增加。載重量1t以下的貨車、越野車、礦用車和大客車的前懸架也有一些采用獨立懸架。優(yōu)點：左右車輪的運動相互獨立，減少了車身的振動；非簧載質(zhì)量小，懸架所受到的沖擊小，平順性好；與斷開式車橋配用，可降低汽車重心。2、獨立懸架獨立懸架多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧作為彈性元件，一般可分為三大類： 橫臂式獨立懸架：車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動的懸架?？v臂式獨立懸架：車輪在汽車縱向平面內(nèi)擺動的懸架。車輪沿主銷軸線移動的懸架：燭式懸架和麥弗遜式懸架。1）橫臂式獨立懸架

11、橫臂式獨立懸架分為單橫臂式和雙橫臂式兩種，目前單橫臂式獨立懸架應(yīng)用較少。雙橫臂式獨立懸架的兩個橫擺臂有等長的和不等長的兩種。擺臂等長的獨立懸架當車輪上下跳動時，雖然車輪平面不傾斜、主銷軸線的方向也不發(fā)生變化，但輪距發(fā)生較大的變化，這將引起車輪的側(cè)滑和輪胎的磨損。而擺臂不等長的獨立懸架當車輪上下跳動時，雖然車輪平面、主銷軸線、輪距都發(fā)生變化，但如果選擇長度比例合適，可使車輪和主銷的角度及輪距變化不大，這種獨立懸架被廣泛用在車型前輪上。等長雙橫臂式獨立懸架不等長雙橫臂式獨立懸架圖所示為奧迪車型不等長雙橫臂式螺旋彈簧獨立懸架。2)縱臂式獨立懸架縱臂式獨立懸架也分為單縱臂式和雙縱臂式兩種。（1）單縱臂

12、式獨立懸架如果用于前輪，車輪上下跳動時會使主銷后傾角變化很大，所以單縱臂式獨立懸架都用于后輪。單縱臂式獨立懸架示意圖 用于后輪的單縱臂式獨立懸架（2）雙縱臂式獨立懸架的兩縱擺臂一般長度相等，形成平行四連桿機構(gòu)。這種懸架當車輪上下跳動時，車輪外傾角、輪距和主銷后傾角都不發(fā)生變化，所以適用于前輪。3）車輪沿主銷移動的獨立懸架分類：燭式獨立懸架、麥弗遜式獨立懸架。（1） 燭式獨立懸架主銷的上下兩端剛性地固定在車架上。套在主銷上的套管固定在轉(zhuǎn)向節(jié)上。套管的中部固定裝著螺旋彈簧的下支座。筒式減振器的下端與轉(zhuǎn)向節(jié)相連，上端與車架相連。汽車在不平路面上行駛時，螺旋彈簧只承受垂直載荷，車輪上所受的縱向力、側(cè)向

13、力及其力矩則由轉(zhuǎn)向節(jié)、套筒經(jīng)主銷傳給車架，使得套筒與主銷之間的磨損嚴重。（2）麥弗遜式獨立懸架 螺旋彈簧與減振器裝成一體，構(gòu)成懸架的彈性支柱，支柱上端與車身撓性連接（A點），下端與轉(zhuǎn)向節(jié)剛性連接。橫擺臂的外端與轉(zhuǎn)向節(jié)下端通過球頭銷鉸接（B點），內(nèi)端與車身鉸接。車輪跳動時，B點隨橫擺臂擺動，因而主銷軸線AB也隨之擺動。 麥弗遜式懸架多應(yīng)用在中小型轎車的前懸架上，國產(chǎn)奧迪、桑塔納、捷達、夏利、富康等的前懸架均為麥弗遜式獨立懸架。 沒有傳統(tǒng)意義上的主銷實體，轉(zhuǎn)向軸線為上下鉸接中心A、B連線。前輪采用麥弗遜式獨立懸架時，一般除前束可調(diào)整外，其他參數(shù)不可調(diào)整，有的車型則規(guī)定可以調(diào)整。調(diào)整方法如下：a改變

14、轉(zhuǎn)向節(jié)與橫擺臂外端的位置。b改變彈性支柱上支座的位置。c改變轉(zhuǎn)向節(jié)上端的位置。A、桑塔納2000前懸架的組成桑塔納2000前懸架如圖所示，由雙向作用筒式減振器、螺旋彈簧、懸架柱焊接件、緩沖墊、橡膠防塵罩等組成。其特點是筒式減振器作為懸架桿系的一部分兼起主銷作用，滑柱在作為主銷的圓筒內(nèi)上下移動，減振器支柱座與車身相連。 桑塔納2000前懸架1安全轉(zhuǎn)向柱 2車輪與下擺臂的連接螺栓 3下擺臂 4下擺臂橡膠軸承 5橫向穩(wěn)定器 6副車架 7傳動軸 8前輪制動鉗 9減振器支柱 10副車架前橡膠支承 11動力轉(zhuǎn)向裝置 12轉(zhuǎn)向減振器 13轉(zhuǎn)向橫拉桿B 、桑塔納2000前懸架的檢修a減振器的檢查在車輛行駛過程

15、中，如減振器發(fā)出異常的響聲，則說明該減振器已損壞，必須更換。一般減振器是不進行修理的，如有很小的滲油現(xiàn)象不必調(diào)換，如漏油較多可通過拉伸和壓縮減振器來檢查滲油現(xiàn)象。漏出的減振器油不能再加入減振器內(nèi)重新使用，漏油的減振器不能再使用。b前懸架支柱總成的檢修在零件全部解體后，應(yīng)進行清洗、檢查，必要時測量。如有下列情況，必須更換新件：制動盤工作面嚴重磨損，超出規(guī)定，或表面出現(xiàn)裂紋；擋泥板嚴重扭曲變形；輪轂花鍵松曠，磨損嚴重；彈簧擋圈失效；車輪軸承損壞(注意：需要更換整套軸承)；前懸架支柱件任何一條焊縫出現(xiàn)裂紋或嚴重變形。任務(wù)五 電子控制懸架系統(tǒng)16.5.1系統(tǒng)的控制功能豐田的電控懸架系統(tǒng)為空氣彈簧主動懸

16、架，可以根據(jù)行駛條件自動控制彈簧剛度、減振器阻尼力及車身高度，以抑制加速時后坐、制動時點頭、轉(zhuǎn)向時側(cè)傾等汽車行駛狀態(tài)的變化，明顯改善乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。豐田凌志的電控懸架系統(tǒng)主要對車速及路面感應(yīng)、車身姿態(tài)、車身高度三個方面進行控制：1. 車速與路面感應(yīng)控制（1) 當車速高時，提高彈簧剛度和減振器阻尼力，以提高汽車高速行駛時的操縱穩(wěn)定性。(2) 當前輪遇到突起時，減小后輪懸架彈簧剛度和減振器阻尼力，以減小車身的振動和沖擊。(3) 當路面差時，提高彈簧剛度和減振器阻尼力，以抑制車身的振動。2. 車身姿態(tài)控制(1) 轉(zhuǎn)向時側(cè)傾控制：急轉(zhuǎn)向時，提高彈簧剛度和減振器阻尼力，以抑制車身的側(cè)傾。(2)

17、制動時點頭控制：緊急制動時，提高彈簧剛度和減振器阻尼力，以抑制車身的點頭。(3) 加速時后坐控制：急加速時，提高彈簧剛度和減振器阻尼力，以抑制車身的后坐。3. 車身高度控制(1) 高速感應(yīng)控制：車速超過90km/h，降低車身高度，以減少空氣阻力，提高汽車行駛的穩(wěn)定性。(2) 連續(xù)差路面行駛控制：車速在4090km/h，提高車身高度，以提高汽車的通過性；車速在90km/h以上，降低車身高度，以滿足汽車行駛的穩(wěn)定性。(3) 點火開關(guān)OFF控制：駐車時，當點火開關(guān)關(guān)閉后，降低車身高度，便于乘客的乘降。(4) 自動高度控制：當乘客和載質(zhì)量變化時，保持車身高度恒定。4系統(tǒng)操作豐田凌志的電控懸架系統(tǒng)有三個

18、操作選擇開關(guān)：高度控制ON/OFF開關(guān)、高度控制開關(guān)和LRC（模式控制）開關(guān)。高度控制ON/OFF開關(guān)安裝在汽車尾部后備箱的左邊。當高度控制ON/OFF開關(guān)處于ON位置時，系統(tǒng)可按選擇方式進行車身高度自動控制；當該開關(guān)處于OFF位置時，系統(tǒng)不執(zhí)行車身高度控制。高度控制開關(guān)和LRC（模式控制）開關(guān)安裝在駕駛室內(nèi)變速操縱桿的旁邊。高度控制開關(guān)用于選擇控制車身高度，當高度控制開關(guān)處于“HIGH(高)”位置時，系統(tǒng)對車身高度進行“高值自動控制”；當高度控制開關(guān)處于“NORM” 位置時，車身高度則進入“常規(guī)值自動控制”狀態(tài)。LRC（模式控制）開關(guān)用于選擇控制懸架的剛度、阻尼力參數(shù)。當LRC（模式控制）開

19、關(guān)處于“SPORT”位置時，系統(tǒng)進入“高速行駛自動控制”；當LRC（模式控制）開關(guān)處于“NORM”位置時，系統(tǒng)對懸架剛度、阻尼力進行“常規(guī)值自動控制”。此時，懸架ECU根據(jù)車速傳感器等信號，使懸架的剛度、阻尼力自動地處于軟、中或硬3種狀態(tài)。16.5.2 電子控制懸架系統(tǒng)的組成電子控制空氣懸架系統(tǒng)都是由傳感器、電子控制單元（ECU）和執(zhí)行器3部分組成。（1）傳感器：包括車身高度傳感器、轉(zhuǎn)向傳感器、車速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器等。傳感器將汽車行駛的車速、起動、加速、轉(zhuǎn)向、制動和路面狀況（汽車的振動）等轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，輸送給電子控制器。（2）電子控制單元：簡稱為ECU，它是將傳感器輸入的電信號進行綜合

20、分析、判斷和處理，輸出對懸架的剛度、阻尼及車身高度進行調(diào)節(jié)的控制信號。電子控制單元一般由微機和信號輸出放大電路組成。（3）執(zhí)行器：包括高度控制閥、排氣閥、懸架控制執(zhí)行器等。執(zhí)行器按照ECU的控制信號，準確及時地動作，調(diào)節(jié)懸架的剛度、阻尼性能及車身的高度調(diào)節(jié)的懸架參數(shù)。通常所用的執(zhí)行元件是電磁閥和步進電機及氣泵電動機等。電子控制懸架系統(tǒng)主要有半主動懸架和主動懸架兩種。16.5.3 半主動懸架半主動懸架可以對懸架的阻尼進行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使車身的振動被控制在一定的范圍之內(nèi)。但對轉(zhuǎn)向、起動、制動等工況不能進行有效的控制。半主動懸架的調(diào)節(jié)是無源的，控制系統(tǒng)較為簡單，因此使用較多。如圖16-28所示為半主動懸架系統(tǒng)簡圖。根據(jù)路面激勵和車身響應(yīng)，半主動懸架系統(tǒng)