第二十章懸架

第9章懸架第一節(jié)：概述第二節(jié)：彈性元件和減振器第三節(jié)：非獨立懸架第四節(jié)：獨立懸架第五節(jié)：電子控制懸架第一節(jié)：概述功用：連接車橋與車架，并傳遞二者之間的相互作用力和力矩，抑制并減小由于路面不平而引起的振動；保持車身和車輪之間正確的運動關系，保證汽車的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。(緩沖、減振、導向及穩(wěn)定)

組成：減震器—加快振動的衰弱。彈性元件—承受和傳遞垂直載荷，減小路面的沖擊導向裝置—傳遞縱向力、側向力及其力矩，并保證車輪相對于車身有正確的運動關系。橫向穩(wěn)定器：防止車身橫向過度傾斜。分類獨立懸架：每一側車輪單獨通過懸架與車架相連，兩側車輪能獨立上下跳動而互不影響。特點：車輪接地性好，行駛平順性和操縱穩(wěn)定性都優(yōu)于非獨立懸架，前輪定位角可以調節(jié)，在轎車上得到廣泛應用

非獨立懸架：左右車輪安裝在一根整體車橋兩端，車橋則通過彈性元件與車架相連。特點：結構簡單，成本低，車輪上下跳動時定位參數(shù)變化小，在貨車和一些大客車上普遍采用，部分轎車后懸架也有采用

車橋彈性元件車架斷開式車橋要求合適的n=1~1.6Hz。M變化，要求c也變化。第二節(jié)：彈性元件和減振器一、彈性元件：鋼板彈簧；橡膠彈簧；扭桿彈簧；螺旋彈簧；氣體彈簧。二、減振器：雙作用筒式減振器；充氣式減振器；阻力可調式減振器；1.鋼板彈簧

鋼板彈簧由若干個片長度不同、等寬等厚（或厚度不等）的彈簧鋼片迭成，構成整體上近似于等強度的彈性梁。作用：既有彈性元件的作用，又可起到導向和減振作用。結構：鋼板彈簧套管螺栓螺母中心螺栓卷耳彈簧夾單片彈簧和少片彈簧特點：斷面尺寸沿長度方向變化；減輕重量，節(jié)約材料。鋼板彈簧的安裝減振器在彈簧片之間涂上較稠的潤滑劑，可以減少磨損在彈簧片之間夾入塑料墊片，可減少噪聲。彈簧片之間的摩擦力可起到衰減振動和導向的作用。板簧與車架的連接螺旋彈簧制造：用彈簧鋼棒料卷制而成。

特點：無需潤滑、抗污染、安裝所需縱向空間小、彈簧本身質量輕。性能：沒有減振作用且只能承受垂直載荷，必須另加減震器以衰減振動，并安裝導向機構以傳遞垂直力以外的各種力和力矩。用途：轎車前輪獨立懸架及某些轎車的后輪非獨立懸架應用：桑塔納轎車的前懸架麥弗遜式獨立懸架彈簧套在減震器外邊，節(jié)省了安裝空間，空余的大量空間便于安裝發(fā)動機當車輪轉向跳動時，車輪沿主銷轉動。扭桿彈簧功用：當車輪跳動時，擺臂便繞著扭桿軸線擺動，使扭桿產(chǎn)生扭轉變形，以保證車輪與車架彈性連接。特點：質量輕、結構簡單，不需潤滑、保養(yǎng)維修簡便，易實現(xiàn)車身高度的自動調節(jié)。安裝：左右不可裝反。擺臂扭桿扭桿彈簧是一根具有扭轉彈性的金屬桿，其斷面為圓形，少數(shù)為矩形或管形。兩端可制成花鍵、方形、六角形或帶平面的圓柱形。

扭桿彈簧的裝配擺臂扭桿將扭桿的固定端轉過一個角度，則擺臂的初始位置將改變，可借此調節(jié)車身的高度。特點：質量小，不需潤滑氣體彈簧特點：質量小、壽命長、彈簧剛性可變，可實現(xiàn)車身高度自動調節(jié)；高度尺寸較大，布置困難；密封環(huán)節(jié)多，容易漏氣；結構復雜，制造成本高囊式氣體彈簧膜式氣體彈簧在一個密封的容器中充入壓縮氣體(氣壓為0.5—1MPa)，利用氣體的可壓縮性實現(xiàn)其彈簧作用。其剛度是可變的，因為作用在彈簧上的載荷增加時，容器中的定量氣體受壓縮，氣壓升高，彈簧的剛度增大；反之亦然。應用：高檔大客車油氣彈簧特點：以空氣和油液作為工作介質。體積和質量都較鋼板彈簧小，具有可變剛度特性，需加裝導向裝置和減振器，對加工和裝配精度要求和對相對滑動的工作表面的表面粗糙度和耐磨性要求都很高。油氣不分割式油氣分隔式以惰性氣體（氮氣）作為彈性介質．用油液作為傳力介質實現(xiàn)彈簧作用。應用：重型汽車橡膠彈簧優(yōu)點：是單位質量的儲能量較金屬彈簧多，隔聲性能好，工作無噪聲，不需要潤滑。具有一定的減震能力，多用作懸架的副簧和緩沖塊。利用橡膠本身的彈性來緩和沖擊、減小振動?？梢猿惺軌嚎s載荷和扭轉載荷。小結：·一般載貨汽車的非獨立懸架廣泛采用鋼板彈簧·大多數(shù)轎車的獨立懸架應用螺旋彈簧和扭桿彈簧·在重型載貨汽車和客車上氣體彈簧得到廣泛的應用·橡膠彈簧多用在懸架的副簧和緩沖塊。二、減振器功用：加速車架與車身振動的衰減，改善汽車行駛的平順性。目前，汽車懸架系統(tǒng)中采用液壓減振器較多。原理：當汽車振動時，減振器殼體內(nèi)的油液反復從一個內(nèi)腔通過一些窄小的空隙流入另一內(nèi)腔，由孔壁與油液間的摩擦和液體分子內(nèi)摩擦便形成阻尼力，同時，摩擦力把振動能量轉化為熱能，被油液、減振器吸收后散失到大氣中。彈性元件減震器車架半軸性能要求在懸架壓縮行程內(nèi)，減振器阻尼力應較小，以便充分利用彈性元件的彈性，緩和沖擊。在懸架伸張行程，減振器阻尼力應大，以求迅速減振。在車橋與車架相對速度過大時，減振器應當能自動加大液流通道截面積，使阻尼力始終保持在一定限度之內(nèi)，避免過大的沖擊載荷。分類雙向作用筒式減振器充氣式減震器（單筒式）阻力可調式減震器雙向作用筒式減振器結構：伸張閥流通閥壓縮閥補償閥活塞桿防塵罩活塞儲油鋼桶導向座工作原理壓縮行程：車輪靠近車架容積減少，油壓升高，油液打開流通閥，經(jīng)過流通閥流入上腔。由于上腔容積被活塞桿用去部分空間，所以油液一部分油液打開壓縮閥流入儲油缸由于各閥門的節(jié)流作用，便造成對懸架壓縮運動的阻力，使振動能量衰減。伸張行程車輪下跳，減振器受拉伸，活塞上移上腔容積減少，油壓升高，油液推開伸張閥，流入下腔。由于活塞桿占去一定空間，所以自上腔流入的油液不足以充滿下腔容積的增加。儲油缸中油液推開補償閥流入下腔補充。由于各閥門的節(jié)流作用，便造成對懸架伸張運動的阻力，使振動能量衰減。減振器工作過程伸張閥彈簧的剛度和預緊力比壓縮閥的大，在同樣油壓作用下，伸張行程產(chǎn)生阻尼力遠大于壓縮行程的阻尼力。充氣式減震器（單筒式）

結構特點：其結構特點是在缸筒的下部裝有一個浮動活塞，在浮動活塞與缸筒一端形成的一個密閉氣室種充有高壓氮氣。在浮動活塞上裝有大斷面的O型密封圈，它把油和氣完全分開。工作活塞上裝有隨其運動速度大小而改變通道截面積的壓縮閥和伸張閥。

工作原理當車輪上下跳動時，減震器的工作活塞在油液種做往復運動，使工作活塞的上腔和下腔之間產(chǎn)生油壓差，壓力油便推開壓縮閥和伸張閥而來回流動。由于閥對壓力油產(chǎn)生較大的阻尼力，使振動衰減。

與雙向作用筒式減振器比較1.結構簡單，質量輕2.可消除噪聲3.可靠性更強4.沒有乳化現(xiàn)象阻力可調式減震器基本結構一般用剛度可變的空氣彈簧作為彈性元件。

工作原理空氣彈簧若氣壓升高，則減震器氣室內(nèi)的壓力也升高，由于壓力的改變而使油液的節(jié)流孔徑發(fā)生改變，從而達到改變阻尼剛度的目的。橫向穩(wěn)定器現(xiàn)代轎車懸架很軟，即固有頻率很低，為提高懸架的側傾角剛度，減小橫向傾斜，常在懸架中添設橫向穩(wěn)定器（桿），保證良好操縱穩(wěn)定性。結構工作原理當兩則懸架變形相同時，橫向穩(wěn)定器不起作用。當兩側懸架變形不等時，車身相對路面橫向傾斜時，車架一側移近彈簧支座，穩(wěn)定桿的同側末端就隨車架向上移動，而另一側車架遠離彈簧座，相應橫向穩(wěn)定桿的末端相對車架下移，橫向穩(wěn)定桿中部對于車架沒有相對運動，而穩(wěn)定桿兩邊的縱向部分向不同方向偏轉，于是穩(wěn)定桿被扭轉。彈性的穩(wěn)定桿產(chǎn)生扭轉內(nèi)力矩就阻礙懸架彈簧的變形，減少了車身的橫向傾斜和橫向角振動。

第三節(jié)非獨立懸架特點：結構簡單、工作可靠應用：貨車、客車的前后懸架，轎車后懸架舉例：板簧非獨立懸架（單個板簧、雙板簧）螺旋彈簧非獨立懸架空氣彈簧非獨立懸架（可實現(xiàn)車身高度自動調節(jié)少用）油氣彈簧非獨立懸架（礦用自卸車）一、縱置鋼板彈簧式非獨立懸架1)基本結構2)變剛度鋼板彈簧懸架空載或裝載質量小時，主簧單獨工作，懸架剛度小；重載或滿載時，主、副簧同時參加工作，懸架剛度大。3)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。二、螺旋彈簧非獨立懸架三、空氣彈簧非獨立懸架四、油氣彈簧非獨立懸架第四節(jié)獨立懸架獨立懸架的優(yōu)點：

1.減少車架和車身在不平路面上行駛時的振動，且有助于消除轉向輪不斷偏擺現(xiàn)象。

2.減輕了非簧載質量從而減少了懸架所受沖擊載荷，提高汽車平均行駛速度。

3.采用斷開式車橋，發(fā)動機位置可降低和前移并使汽車重心下降，提高汽車行駛穩(wěn)定性，同時給車輪較大跳動空間，有利于降低車身振動頻率，改善行駛平順性。

4.可保證汽車再不平路面上行駛時車輪與地面的良好接觸，增大驅動力。

5.對于特殊要求的越野車，采用獨立懸架科提高離地間隙，提高通過性。類型：1.車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動的懸架——橫臂式獨立懸架

2.車輪在汽車縱向平面內(nèi)擺動的懸架——縱臂式獨立懸架

3.車輪沿主銷移動的懸架，燭式懸架—車輪沿固定不動的主銷上下移動，所以懸架變形時，主銷定位角不變，但因主銷承受側向力，磨損嚴重。麥弗遜式懸架—車輪沿擺動的主銷軸線移動，廣泛用于FF轎車的前懸架，較燭式懸架滑動磨損減少。結構特點:兩側的車輪各自獨立地與車架或車身彈性連接。一、橫臂式獨立懸架用于紅旗CA7560、豐田皇冠2800、凌志400型轎車。1．單橫臂式獨立懸架

其特點是當懸架變形時，車輪平面將產(chǎn)生傾斜而改變兩側車輪與路面接觸點間的距離——輪距，致使輪胎相對于地面?zhèn)认蚧疲茐妮喬ズ偷孛娴母街?。此外，這種懸架用于轉向輪時，會使主銷內(nèi)傾角和車輪外傾角發(fā)生較大的變化，對于轉向操縱有一定影響，故目前在前懸架中很少采用。戴姆勒-奔馳轎車單橫臂后獨立懸架示意圖2．雙橫臂式獨立懸架

1）兩擺臂等長的懸架2）兩擺臂不等長的懸架上下擺臂選擇合適的長度比例，可使車輪和主銷的角度及輪距變化不大。有利于減少輪胎磨損，提高汽車行駛平順性和方向穩(wěn)定性。缺點：輪距變化大，車輪易側滑優(yōu)點：主銷內(nèi)傾角和車輪外傾角不變化兩擺臂不等長的雙橫臂獨立懸架廣泛應用于中高級轎車。法拉利轎車不等長雙橫臂獨立懸架奔馳轎車不等長雙橫臂獨立懸架上擺臂轉向節(jié)下擺臂減振器螺旋彈簧轉向橫拉桿奧迪A4轎車不等長雙橫臂螺旋彈簧獨立懸架車架前橫梁下擺臂上擺臂彈簧減震器轉向節(jié)萬向傳動裝置大眾途銳雙橫臂獨立懸架優(yōu)點：橫向剛度大、抗側傾性能優(yōu)異、抓地性能好、路感清晰；缺點：制造成本高、懸架定位參數(shù)設定復雜；雙叉臂式懸掛運動性出色，為法拉利、瑪莎拉蒂等超級跑車F1方程式賽車所運用。車型實例：前懸——廣州本田雅閣、一汽轎車馬自達6以及北京奔馳-戴克的克萊斯勒300C、一汽豐田皇冠、銳志、奧迪的豪華SUVQ7、大眾途銳等。后懸——東風本田思域。不同廠家對這種懸掛的稱謂不同：如：縱臂扭轉梁獨立懸掛，縱臂扭轉梁非獨立懸掛，H型縱向擺臂懸掛等等。歸根結底他們都是同一種懸掛結構--拖曳臂式懸掛，只是調教稍有不同。優(yōu)點：結構簡單實用、占用空間最小、制造成本低。左右兩輪的空間較大，而且車身的外傾角沒有變化，避震器不發(fā)生彎曲應力，所以摩擦小。缺點：承載性能差、抗側傾能力較弱、減震性能差、舒適性和操控性均有限。車型實例：東風標致206、廣州本田飛度、一汽豐田卡羅拉、上海大眾桑塔納等。二、縱臂式獨立懸架二、縱臂式獨立懸架1．單縱臂式獨立懸架，又叫拖曳臂式懸掛

缺點：主銷后傾角產(chǎn)生很大變化。一般多用于不轉向的后輪。優(yōu)點：使后橋產(chǎn)生隨動效應，提高了高速行駛操縱穩(wěn)定性。富康轎車的單縱臂式扭桿彈簧后懸架2.雙縱臂獨立懸架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。車輪上下跳動時，主銷的后傾角保持不變，這種形式的懸架適用于轉向輪。扭桿彈簧縱臂襯套橫梁縱臂軸螺釘三、車輪沿主銷移動的懸架1.麥弗遜式獨立懸架組成：螺旋彈簧、減震器、三角形下擺臂，橫向穩(wěn)定桿典型的麥弗遜式獨立懸架優(yōu)點：結構簡單、占用空間小、增大兩車輪內(nèi)側空間，便于發(fā)動機和其他元件布置、響應較快、制造成本低。缺點：橫向剛度小、穩(wěn)定性不佳、轉彎側傾較大。車型實例：廣本飛度、東風標致307、一汽豐田卡羅拉、上汽通用君越、一汽大眾邁騰、捷達、桑塔納、紅旗、9112.燭式懸架優(yōu)點：當懸架變形時，主銷的定位角不會發(fā)生變化，僅輪距、稍有改變；有利于汽車的轉向操縱性和行駛穩(wěn)定性。缺點：側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，這種結構形式目前很少采用。多連桿獨立懸架優(yōu)點：能實現(xiàn)主銷后傾角的最佳位置，大幅度減少來自路面的縱向反力，從而改善加速和制動時的平順性和舒適性，同時保證直線行駛的穩(wěn)定性。在車輛轉彎或制動時，多連桿懸掛結構可使后輪形成正前束，提高了車輛的操控性能，減少轉向不足的情況。通過對連接運動點的約束角度設計，多連桿懸掛在壓縮時能自動調整外傾角、前束角以及使后輪獲得一定的轉向角度，通過合理的匹配和調?？勺畲笙薅鹊陌l(fā)揮輪胎抓地力從而提高整車的操控性能。以舒適性著稱的豪華車奔馳S級采用多連桿懸掛國產(chǎn)的奔馳E級車前后懸架都采用了多連桿懸掛奔馳E級的多連桿后懸掛奔馳S級的多連桿前懸掛車型實例：北奔-戴克奔馳E級轎車、華晨寶馬的3系及5系轎車、一汽大眾奧迪A4及A6L；采用多連桿前懸掛的車型有上海大眾的帕薩特領馭；采用多連桿后懸掛的有長安福特?？怂?、一汽大眾速騰、廣州本田雅閣、上海通用君越、一汽豐田皇冠及銳志、一汽轎車馬自達6、東南汽車三菱戈藍等。第五節(jié)電子控制懸架作用：通過ECU主動調節(jié)懸架剛度和阻尼系數(shù)，以適應不同行駛工況的需要，提高操縱穩(wěn)定性、舒適性、平順性。類型：半主動懸架系統(tǒng)全主動懸架系統(tǒng)組成：執(zhí)行機構、測量系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)、能源系統(tǒng)

電子控制懸架是在懸架系統(tǒng)（彈性元件、減振器、導向裝置）中附加一個可控制作用力裝置。這種懸架具有車身高度調節(jié)、阻尼力控制和懸架剛度控制的功能。

主動懸架就是根據(jù)汽車的運動狀態(tài)和路面狀況，適時地調節(jié)懸架的剛度和阻尼，使其處于最佳減振狀態(tài)。

半主動懸架不考慮改變懸架的剛度，而只考慮改變懸架的阻尼。主動懸架與半主動懸架的區(qū)別：半主動懸架系統(tǒng)豐田凌志LS400轎車電控懸架系統(tǒng)主動懸架系統(tǒng)電子控制空氣式主動懸架主要由信號輸入裝置、懸架剛度及減振器阻尼力調節(jié)裝置、車身高度調節(jié)裝置及懸架電控單元ECU組成。如圖所示。車高控制的空氣彈簧由高度控制閥進行控制，當判定“車高低了”則向氣室充氣，當判定“車高高了”，則放氣，高度控制還可以保持車的水平，減少轉向時的側傾，高速時降低車高還可以減少風阻，提高穩(wěn)定性。車高控制的油氣彈簧由高度控制閥進行控制，當某一個車軸或車輪的載荷增大時，判定“車高低了”，則向油缸充油；當判定了“車高高了”則放油。高度控制還可以保持車的水平，減少轉向時的側傾，高速時降低車高還可以減少風阻，提高穩(wěn)定性。

信號輸入裝置信號輸入裝置主要由前、后車身高度傳感器、轉向盤轉角傳感器、車速傳感器、節(jié)氣門開度傳感器、懸架控制開關和制動燈開關等組成。1.車身高度傳感器安裝在車身與車橋之間，檢測車身與車橋之間的相對高度變化。2.轉向盤轉角傳感器安裝在轉向軸上，檢測轉向盤的轉角信號，間接地得到汽車轉向程度(快慢、大小