汽车基础知识大全8

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• 因而要调节弹性元件和减振器这一矛盾。 • (1) 在悬架压缩行程（车桥和车架相互靠近
），减振器阻尼力较小，以便充分发挥弹性 元件的弹性作用，缓和冲击。这时，弹性元 件起主要作用。 • (2) 在悬架伸张行程中（车桥和车架相互远 离），减振器阻尼力应大，迅速减振。这时 ，减振器起主要作用。 • (3) 当车架（或车身）与车桥间的相对速度 过大时，要求减振器能自动加大液流量，使 阻尼力始终保持在一定限度之内，以避免承 受过大的冲击载荷。
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• 2.根据悬
架系统结 构不同， 悬架种类 又可分为 独立悬架 ，非独立 悬架。
1）非独立悬架
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• 非独立悬架，其特点是两侧车轮安装于一整体式车
桥上，当一侧车轮受冲击力时会直接影响到另一侧 车轮上，当车轮上下跳动时定位参数变化小。若采 用钢板弹簧作弹性元件，它可兼起导向作用，使结 构大为简化，降低成本。目前广泛应用于货车和大 客车上，有些轿车后悬架也有采用的。非独立悬架 由于非簧载质量比较大，高速行驶时悬架受到冲击 载荷比较大，平顺性较差。
6.橡胶弹簧
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• 当橡胶弹簧由于外力而变形时，便产生内部
摩擦，以吸收振动。橡胶弹簧的优点包括： 可以制成任何形状；使用时无噪声；不需要 润滑。
• 但橡胶弹簧不适于支
撑重载荷。橡胶弹簧 主要用作辅助弹簧， 或用作悬架部件的衬 套、垫片、垫块、挡 块及其他支撑件。
六、减振器
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• 悬架系统中由于弹性元件受冲击产生振动，
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汽车机械基础
四川教育学院 汽车应用技术学院 何强
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第五节
悬架
一、定义
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• 汽车车架（或车身）若直接安装于车桥（或
车轮）上，由于道路不平，地面冲击使货物 抖动、人会感到十分不舒服，这是因为没有 悬架装置的原因。汽车悬架是车架（或车身 ）与车轴（或车轮）之间的弹性联结装置的 统称。 • 悬架结构形式和性能参数的选择合理与否， 直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适 性有很大的影响。由此可见悬架系统在现代 汽车上是重要的总成之一。
• 螺旋弹簧是用弹簧钢
钢棒卷制而成，它们 有等螺距或变螺距螺 旋弹簧，也有刚度不 变的圆柱形螺旋弹簧 和刚度可变的圆锥形 螺旋弹簧。
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• 螺旋弹簧大多应用在独立悬架上，尤以前
轮独立悬架采用广泛。有些轿车后轮非独 立悬架也有采用螺旋弹簧作弹性元件的。 • 由于螺旋弹簧本身没有减振作用，并且只 承受垂直载荷，它用做弹性元件的悬架要 加设导向机构和减振器。 • 它与钢板弹簧相比具有不需润滑，防污性 强，占用纵向空间小，弹簧本身质量小的 特点，因而现代轿车上广泛采用。
四、悬架的类型
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• 1.按控制形式不同，分为被动式悬架和主动
式悬架。目前多数汽车上都采用被动悬架， 也就是汽车姿态（状态）只能被动地取决于 路面及行驶状况和汽车的弹性元件、导向机 构以及减振器这些机械零件。80年代以来主 动悬架开始在一部分汽车上应用，并且目前 还在进一步研究和开发中。主动悬架可以根 据路面和行驶工况自动调整悬架刚度和阻尼 ，主动地控制垂直振动及其车身姿态。
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• 3.导向机构用来传递车轮与车身间的力和力
矩，同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身 跳动，通常导向机构由控制摆臂式杆件组成 。种类有单杆式或多连杆式的。钢板弹簧作 为弹性元件时，可不另设导向机构，它本身 兼起导向作用。 • 4.有些轿车和客车上，为防止车身在转向等 情况下发生过大的横向倾斜，在悬架系统中 加设横向稳定杆，目的是提高横向刚度，改 善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。
三、组成
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• 一般悬架由弹性元件、导向机构、减振器和
横向稳定杆组成。 • 1.弹性元件用来承受并传递垂直载荷，缓和 由于路面不平引起的对车身的冲击。弹性元 件种类包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧 、空气弹簧、油气弹簧和橡胶弹簧。 • 2.减振器用来衰减由于弹性系统引起的振动 ，限制弹簧的自由振荡，提高乘坐舒适性。 减振器的类型有筒式减振器，阻力可调式减 振器，充气式减振器。
二、作用
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• 1.弹性地连接车桥和车架（或车身），缓和
行驶中车辆受到的冲击力。保证货物完好和 人员舒适；衰减由于弹性系统引起的振动， 使汽车行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳 定性； • 2. 传递各种力（牵引力和制动力）以及这些 力所造成的力矩作用到车架（或车身）上， 以保证汽车行驶平顺； • 3.当车轮相对车架跳动时，特别在转向时， 车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架 还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向 作用。
3.扭杆弹簧
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• 扭杆弹簧是一根由弹簧钢制的杆。扭杆断面常为
圆形，少数是矩形或管形，扭杆一端固定在车架 上，（另一端上的）摆臂与车轮相连。当车轮跳 动时，摆臂便绕着扭杆轴线摆动，使扭杆产生扭 转弹性变形，以保证车轮与车架的弹性联接。
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• 扭杆弹簧总成用铬钒合金弹簧钢制成，它
的表面经过加工很光滑。通常为保护扭杆 表面，在其上涂有环氧树脂，并包一层玻 璃纤维，再涂一层环氧树脂，最后涂上沥 青和防锈油漆，以防腐蚀和损坏表面，从 而提高扭杆弹簧的使用寿命。 • 采用扭杆弹簧做弹性元件的悬架要设导向 机构和减振器。扭杆弹簧与钢板弹簧相比 质量轻于钢板弹簧，而且不需润滑，保养 维修简便。
•
5.油气弹簧
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• 油ຫໍສະໝຸດ Baidu弹簧以气体
（氮-惰性气体） 作为弹性介质， 用油液作为传力 介质。油气弹簧 类型有简单式油 气弹簧：不带隔 膜式的油气弹簧 ；带隔膜式油气 弹簧：它将气体 和液体分开，便 于充气并防油液 乳化。
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• 如图(c)所示是带反压气室式油气弹簧，它
有一个反压气室，相当于在简单油气弹簧上 加上一个方向相反的小筒单油气弹簧，用以 提高空载时弹簧刚度，使空载满载自然振动 频率变化不大。 • 油气弹簧具有良好的行驶平顺性，而且体积 小，质量轻，但对密封性要求高，维护麻烦 。目前此种弹簧多用于重型车和部分小客车 上。 • 空气和油气弹簧用在悬架中，由于它们只能 承受轴向（垂直）载荷，因此悬架中必须加 设导向机构和减振器。
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• 囊式空气弹簧由夹有帘线的
橡胶组成的气囊和密闭在其 中的压缩空气构成。气囊外 层由耐油橡胶制成单节或多 节，节数越多弹簧越软，节 与节之间围有钢质腰环，防 止两节之间摩擦。气囊上下 盖板将空气封于室内。 膜式空气弹簧，它由橡胶片 和金属压制件组成。它比囊 式空气弹簧的弹性曲线更为 理想，固有频率更低些，且 尺寸小，便于布置因而多用 于轿车上，但造价贵，寿命 较短。
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• 由于伸张阀弹簧的刚度和预紧力设计的大
于压缩阀，在同样力的作用下，伸张阀及 相应的常通缝隙的通道截面积总和小于压 缩阀及相应常通缝隙通道截面积总和。这 使得减振器的伸张行程产生的阻尼力大于 压缩行程的阻尼力，达到迅速减振的要求。 • 有的汽车悬架系统还采用新式减振器，它 包括充气式减振器和阻力可调式减振器。
2.减振器工作要求
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• 减振器与弹性元件承担着缓冲击和减振的任
务，阻尼力过大，将使悬架弹性变坏，甚至 使减振器连接件损坏。一般汽车在行驶中可 能处于3种状态： • 1.在良好路面上行驶，此时要求弹性元件充 分发挥作用。 • 2.相对于汽车承受中等强度的振动，减振器 起主导作用。 • 3.车辆受到剧烈振动，这时与车轮的接地性 有密切关系。
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• 钢板弹簧本身还兼起导向机构的作用，可不
必单设导向装置，使结构简化。有些高级轿 车的后悬架采用钢板弹簧作弹性元件。目前 一些国家汽车上采用变厚度的单片或二至三 片的钢板弹簧，可以减少片与片间的干摩擦 ，减小动刚度，还提高使用应力，同时减轻 重量。
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2.螺旋弹簧
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3.双向作用筒式减振器
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• 在汽车悬架
系统中广泛 采用的是筒 式减振器， 且在压缩和 伸张行程中 均能起减振 作用叫双向 作用式减振 器。
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• 双向作用筒式减振器工作原理说明。在压缩行程时
，指汽车车轮移近车身，减振器受压缩，此时减振 器内活塞向下移动。活塞下腔室的容积减少，油压 升高，油液流经流通阀流到活塞上面的腔室（上腔 ）。上腔被活塞杆占去了一部分空间，因而上腔增 加的容积小于下腔减小的容积，一部分油液于是就 推开压缩阀，流回贮油缸。这些阀对油的节流形成 悬架受压缩运动的阻尼力。减振器在伸张行程时， 车轮相当于远离车身，减振器受拉伸。这时减振器 的活塞向上移动。活塞上腔油压升高，流通阀关闭 ，上腔内的油液推开伸张阀流入下腔。由于活塞杆 的存在，自上腔流来的油液不足以充满下腔增加的 容积，使下腔产生一真空度，这时储油缸中的油液 推开补偿阀流进下腔进行补充。由于这些阀的节流 作用对悬架在伸张运动时起到阻尼作用。
4.空气弹簧
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• 气体弹簧主要有空气弹簧和油气弹簧两种。 • 气体弹簧是以空气做弹性介质，即在一个密闭
的容器内装入压缩空气（气压为0.5～1MPa） ，利用气体的可压缩性实现弹簧的作用。这种 弹性元件叫空气弹簧，它分为囊式和膜式空气 弹簧。这种弹簧随着载荷的增加，容器内压缩 空气压力升高，使其弹簧刚度也随之增加，载 荷减少，弹簧压力也随空气压力减少而下降， 因而这种弹簧有其理想的弹性特性。 • 空气弹簧在轿车上有采用尤其在主动悬架中被 采用。
2）独立悬架
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• 独立悬架是两侧车轮分别独立地与车架（或车身）
弹性地连接，当一侧车轮受冲击，其运动不直接影 响到另一侧车轮，独立悬架所采用的车桥是断开式 的。这样使得发动机可放低安装，有利于降低汽车 重心，并使结构紧凑。独立悬架允许前轮有大的跳 动空间，有利于转向，便于选择软的弹簧元件使平 顺性得到改善。同时独立悬架非簧载质量小，可提 高汽车车轮的附着性。
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• 钢板弹簧在载荷作用下变形时，各片之间因
相对滑动而产生摩擦，可促使车架的振动衰 减。但各片间的干摩擦，将使车轮所受冲击 力在很大程度上传递给车架，即降低了悬架 缓和冲击的能力，且增大了各片的摩损。所 以在装合时，各片间涂上较稠的润滑剂（石 墨润滑脂），并应定期保养。 • 为了在使用期间内长期储存润滑脂和防止污 染，有时将钢板弹簧装在护套内。
为改善汽车行驶平顺性，悬架中与弹性元件 并联安装减振器，以衰减振动。
1.简单原理
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• 汽车悬架系统中采用减振器多是液力减振器
，其工作原理是当车架（或车身）和车桥间 受振动出现相对运动时，减振器内的活塞上 下移动，减振器腔内的油液便反复地从一个 腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔 壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对 振动形成阻尼力，使汽车振动能量转化为油 液热能，再由减振器吸收散发到大气中。在 油液通道截面等因素不变时，阻尼力随车架 与车桥（或车轮）之间的相对运动速度增减 ，并与油液粘度、孔道多少及大小有关。
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• 扭杆弹簧在制造时，经热处理后施加一定的
扭转力矩载荷，使它有一个永久变形，而具 有一定的预应力，这样可以在实际工作中减 小工作时的实际应力，有利于延长扭杆弹簧 的寿命。但应注意左右扭杆由于施加应力有 方向性，装在车上后承受工作载荷时扭转的 方向应与所预加在扭杆上的扭转方向相一致 ，因而左右扭杆做有标记，安装时应加以注 意。
五、弹性元件
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• 悬架采用的弹性元件有钢板弹簧、螺旋弹簧
、扭杆弹簧、空气弹簧、油气弹簧、橡胶弹 簧等。
1.钢板弹簧
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• 钢板弹簧是由若干不等长的合金弹簧片叠加
在一起组合成一根近似等强度的梁。如图所 示。
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• 钢板弹簧的第一片（最长的一片）称为主片，
其两端弯成卷耳，内装青铜或塑料或橡胶、粉 沫冶金制成的衬套，用弹簧销与固定在车架上 的支架、或吊耳作铰链连接。钢板弹簧的中间 用U形螺栓与车桥固定。 • 中心螺栓用来连接各弹簧片，并保证各片的装 配时的相对位置。中心螺栓到两端卷耳中心的 距离可以相等（对称式钢板弹簧），也可以不 相等（非对称式钢板弹簧） 。为了增加主片 卷耳的强度，将第二片末端也弯成卷耳，包在 主片卷耳的外面，且留有较大的间隙，使得弹 簧在变形时，各片间有相对滑动的可能。