悬架和油气弹簧悬架

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读书笔记之汽车悬架概述

悬架定义：车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。

悬架功能：把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架或（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。

悬架组成：弹性元件、减振器和导向机构，辅设缓冲块和横向稳定器。

汽车悬架可以分两大类：非独立悬架和独立悬架

1.非独立悬架

架结构简单，工作可靠，被广泛用于货车的前后悬架。在轿车中，非独立悬架一般仅用于后悬架。

独立悬架的结构特点是两侧的车轮各自独立地与车架或车身弹性连接，因而具有以下优点: 1）在悬架弹性元件一定的弹性范围内，两侧车轮可以单独运动，而不互相影响，这样在不平道路上可以减少车架和车身的振动，而且有助于消除转向轮不断偏摆的不良现象。

2）减少了汽车非簧载质量。

此外这

7

10所

值得注意的是，在大多数超级跑车和几乎所有的方程式赛车上，减振器和螺旋弹簧的并没有直接安装在横臂或者立柱上，而是通过一个推拉杆和换向摇臂将悬架的跳动运动传递到减振器和弹簧，如图14所示，减振器和弹簧则更靠近车身轴线且通常隐藏于车壳内部。使用这种结构的原因应该有如下几点：1）便于布置，较细的推拉杆更方便布置，以免和传动轴和转向拉杆发生干涉，对于方程式赛车来说其较长的横臂使得小行程的减振器不足以连接横臂和车架，必须通过推拉杆来传递力和运动。2）减小空气阻力，这一点对方程式赛车特别重要，露在外面的推拉杆显然比粗壮的减振器和弹簧拥有更小的正投影面积，同时能够有效减小乱流。3）减小非簧载质量，减振器和弹簧的重量有它们两端的支座承受，只有推拉杆的一部分质量贡献给非簧载质量，同时由于不需连接减振器和弹簧，横臂结构也相对简化，进一步减少了非簧载质量。4）调整悬架参数，通过合理设计推拉杆和换向器结构，可以实现机构传动比的变化，从而实现悬架的线刚度的变化，即实现变刚度。当然，在普通民用车上，基于成本和使用空间的考虑，并不采用这种结构。

单纵

19所

级，B

主销的

2.3车轮沿主销移动的悬架

2.3.1烛式悬架

其优点是当悬架变形时，主销的定位角不会发生变化，仅轮距、轴距稍有改变；有利于汽车的转向操纵性和行驶

所示。

车的操控极限。但由于结构复杂，成本也非常高。

3.横向稳定器

现在轿车的悬架一般很软，在高速行驶中转向时，车身会产生很大的横向倾斜和横向角振动。为了减少这种横向倾斜，往往在悬架中加设横向稳定器。用的最多的是干事横向稳定器。杆式横向稳定器主要由U形横向稳定杆、连接杆和支座组成，支座固定在车身上，稳定杆两端通过连杆与下摆臂相连，图27所示。当车身只作垂直移动而两侧悬架

变形相等时，横向稳定杆在支座的套筒内自由转动，横向稳定杆不起作用。当两侧悬架变形不等而车身相对于路面横向倾斜时，稳定杆一端向上运动，另一端向下运动，从而被扭转。弹性稳定杆所产生的扭转内力矩妨碍了悬架弹簧的

以

同

特别

（载

性消除，而在行驶状态又能恢复其弹性。美国UET－A和UETEZ万能工程履带牵引车就具有这种性能。如采用一般的悬架，要将弹性悬架变成刚性悬架，其结构会很复杂

图30油气悬架

油气悬架的特征

1）非线性刚度

传统的悬架因弹性元件的刚度大多为线性的而使其刚度基本保持不变，而在油气悬架中，弹性元件的刚度具有非线性、渐增（减）的特点，这就可以实现车辆在平坦路面上行驶平顺，在劣质路面上因悬架吸收较多的冲击能量而使其保持一定的行驶速度。

2）非线性阻尼

可迅速抑制车架的振动，具有很好的减振性。

3）车身高度自由调节

通过悬架缸的同时或单独调节，车架高度可上下升降、前后升降或左右升降，这对改善车辆的

通过性能和行驶性能十分重要。

4）刚性闭锁

通过切断液压缸与蓄能器及其它液压元件的连接油路，利用油液压缩性较小的特点，可使油气悬架处于刚性状态，在这种条件下车辆可承受较大载荷并能缓慢移动。

5）改善车辆运动性能

通过悬架纵横交错的不同连接可以改善车辆的某些运动性能（如侧倾运动、俯仰运动），解决车辆启动和刹车时的点头现象等。

6）单位储能比大

这一特点对重型车辆特别有利，可以有效地减轻悬架质量和结构尺寸。

但油气悬架也有不足之处

1）油气悬架布置在车外，防护性较差。

，而普

类型特点工作原理图例说明

单气室油气分隔式

球形气室

中隔膜将

油气隔开，

防止油液

乳化；气室

装有充气

阀，便于充

气和维护。

活塞上行，工作液经压

缩阀等流入气室，隔膜

另一侧空气压缩，并通

过油液将弹力传出来；

活塞下行，工作也经伸

张阀回流工作缸，气室

内工作压力减小。

阀体和节流孔以及

加油孔位于工作缸

的缸盖上，而不是

随活塞一起移动；

活塞杆即活塞导向

柱，空心结构，但

其内部以及与工作

缸之间均无油液。

单气室

油气弹

簧结构

简单，工

作可靠，

加工要

求相对

较低；伸

张行程

刚度减

小，活塞

杆易脱

出，常采

用伸张

限制器

或增加

伸张阻

尼的办

法。

单气室

油气不分隔式

活塞上方

有一层工

作液，器密

封作用，液

面上方即

气室；工作

液和气体

之间没有

分隔。

活塞上行，气室压力增

加，工作液经管型活塞

杆侧壁上常通孔和单向

阀流入活塞缸和工作缸

之间的环形腔；活塞下

行，气室压力减小工作

液由环形腔经常通孔回

流；

带有拉申行程限制

器，防止活塞杆从

工作缸中滑出；活

塞杆为空心结构，

活塞杆与工作缸之

间有环形腔结构，

补偿活塞杆进出的

体积并形成液体流

动产生阻尼。

双气室反压气室式

具有主副

两气室，副

气室对主

活塞的作

用力和主

气室对主

活塞的作

用力相反。

活塞上行，主气气室被

压缩，副气室伸张，油

液通过阻尼孔从副油缸

流向主油缸；活塞下行，

主气气室伸张，副气室

被压缩，油液通过阻尼

孔从主油缸流向副油

缸；副油缸油液补偿活

塞杆进出油缸的体积。

主副油缸均为不分

隔式，通过油液和

活塞密封；阻尼孔

为与副油缸中；本

类型的油气弹簧和

单气室油气弹簧的

刚度变化均较小，

不利于适应较大的

载荷变化。

带反压

气室的

双气室

油气弹

簧能够

提高伸

张行程

的刚度，

能有效

防止活

塞在伸

张行程

与油缸

相撞；两

级式油

气弹簧

具有较

大的刚

度范围，

适应较

大的载

荷变化。

双气室两级压力式

具有主副

两气室，副

气室对主

活塞的作

用力和主

气室对主

活塞的作

用力相同。

活塞上行，载荷较小时，

工作缸油液经阻尼孔流

向第一气室，同时活塞

杆内腔油液经节流孔流

向环形腔，载荷较大时，

第二气室的通过阀启

动，工作液进入第二气

室；活塞下行，两气室

中的工作也根据载荷大

小分别回流工作缸。

两气室具有大小不

同的压力，利用通

过阀控制气室的启

用；活塞内腔的工

作也还可以通过上

面的小孔进出环形

腔，在伸张行程终

了前，小孔逐渐被

堵，形成较大阻尼

力，防止活塞脱出；

压缩行程；压缩终

了位置有限位块，

防止过度压缩。

美国WABCO（威斯汀豪斯气制动公司）从1957年起就开始设计，生产HAUL-PAKHydrair系列车辆