汽车悬架概述

悬架 转 向
钢板弹簧在载荷作用下变形时，各片之间会相对滑动而产生摩擦，可以帮助衰减 车架的振动。但各片间的干摩擦，将使车轮所受的冲击在很大的程度上传给车架，降 低了悬架缓和冲击的能力，并使弹簧各片加速磨损，这是不利的。
钢板弹簧 的特性：
一般来说，钢板弹簧越长就越软。钢板弹簧中钢板数目越多，其承重 能力越强，但弹簧会变硬而有损乘坐舒适。
悬架 转 向
以油气弹簧为例简述气体弹簧的结构原理，如图所示。球形室固定 在工作缸上，室的内腔用橡胶油气隔膜隔开，充入高压氮气的一侧为气 室；与工作缸相通并充满油液的一侧为油室。工作缸内装有活塞、阻尼 阀及其阀座。
油气弹簧简图
工作过程
悬架 转 向
当载荷增加且车架与车桥相互靠近时，活塞上移，使工作缸内容积减小，油压 升高，油液顶开阻尼阀进人球形室，推动隔膜向气室方向移动，使气室容积减少， 氮气压力升高，油气弹簧的刚度增大。 当载荷减小时，在高压氮气的作用下隔膜向油室方向移动，室内油液经阻尼阀 流回工作缸，推动活塞下移，这时气室容积增大，氮气压力下降，弹簧刚度减小。 当氮气压力通过油液传递作用在活塞上的力与载荷平衡时，活塞便停止移动。
转 向 1.钢板弹簧 钢板弹簧 又叫叶片弹簧，它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。钢板弹簧3的第一片（最长的一片）称为主片，其两端弯成卷耳1，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。
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1. 卷耳；2. 弹簧夹；3. 钢板弹簧；4. 中心螺栓
悬架 转 • 三、类 型 向
•
汽车悬架可分为两大类：非独立悬架和独立悬架。
一侧车轮因 路不平等车 架的位置发 生变化，另 一侧车轮的 位置也发生 变化
1) 非独立悬架 非独立悬架(如图)的结构特点是 两侧车轮安装在一根整体式车桥 上，车轮和车桥一起通过弹性元 件悬挂在车架(或车身)下面。 ( 图中左侧车轮摆动)。 2)独立悬架 独立悬架(如图)则是两侧车轮各 自独立地通过弹性元件悬挂在车 架下面，其配用的车桥都是断开 式车桥。 a.非独立悬架b. 独立悬架
伸张行程
悬架 转 向
减振器与螺旋弹簧的配合
2．减振器类型 ．
悬架 转 向 (1)减振器按工作原理分为
单向作用式减振器 双向作用式减振器。 在压缩和伸张两个行程中均能起减振作用的减振器称为双向 作用式减振器，只在伸张行程中起减振作用的减振器称为单向作 用式减振器。
(2)按结构可分
双筒式减振器 单筒式减振器。
悬架系统的概述
悬架 转 二、组 成 • 向
•
悬架系统由弹性元件、减振器、导向装置和横向稳定杆三部件组 悬架系统由弹性元件、减振器、导向装置和横向稳定杆三部件组 弹性元件 成，如图所示
(1)弹性元件 弹性元件：承受并传递垂直载荷，缓 弹性元件 和不平路面引起的冲击，使车架(或承载 式车身)与车桥(或车轮)之间保持弹性连 接。 (2)减振器 减振器：用于衰减振动，提高乘坐舒 减振器 适性 (3)导向装置 导向装置(包括横向导杆和纵向推力 导向装置 杆)：用来传递除垂直力以外的各种力和 力矩，并确定车轮相对于车架(或车身) 的运动关系
3．扭杆弹簧 ．
悬架 转 向
扭杆弹簧一般是用弹簧钢制成的杆件，如图所示。
悬架 转 向
扭杆弹簧两端可以做成花键、方形、六角形或带平面的圆 柱形等，以便一端固定在车架或车身上，另一端固定在悬架的 摆臂上。摆臂则与车轮相连。当车轮跳动时，摆臂便绕着扭杆 曲线而摆动，使扭杆产生扭转弹性变形，来保证车轮与车架的 弹性关系。 悬架摆臂
边梁式车架
工字梁
二、车桥
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车桥通过悬架与车架连接，支承着汽车大部份重量，并将车轮的牵引 力或制动力，以及侧向力经悬架传给车架。 为了便于与不同悬架相配合，汽车的车桥分为整体式和断开式两种。 按使用功能划分，车桥又可分为转向桥、转向驱动桥、驱动桥和支持 桥。转向驱动桥和驱动桥的内容已放在传动系中，这里主要介绍从动的 转向桥和支持桥。
车架
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扭杆弹簧具有如下特点： 结构简单，便于布置，维修方便；与其他弹簧相比，其单位质量的能量吸 收率较高，所以可减轻悬架的质量；与螺旋弹簧一样，扭杆弹簧也没有减振 作用，所以需要与减振器—起使用。
4．橡胶弹簧 ．
悬架 转 向
橡胶弹簧是利用橡胶本身的弹性来起作用的弹性元件，它可以承受 压缩载荷和扭转载荷。当橡胶弹簧在外力作用下而变形时，便产生内 部摩擦，以吸收振动。
悬架 转 向
钢板弹簧具有如下特点： 钢板弹簧具有如下特点：
由于弹簧有足够的刚性使车桥适当定位，所以不需要导向 装置；钢板之间的摩擦可控制弹簧自身的振荡；适用于重载， 寿命长；由于片间的摩擦，很难吸收来自路面的微小振颤。所 以，钢板弹簧一般用在货车和大型客车上。
2．螺旋弹簧 ．
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螺旋弹簧广泛用于独立悬架。但有些轿车，其后轮非独立悬 架也采用螺旋弹簧作为弹性元件。
(2)弹簧刚度。弹性元件的变形程度与对它施加的力 (载荷)成正比。作用力除以变形量所得到的常数称 为弹簧刚度。
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• (3)弹簧振动。当车轮驶过凸 起路面时，弹性元件迅速压缩。由于每个弹性元件有弹性， 要立即恢复原状，就会回弹，使车身向上运动。
二、弹性元件的类型
悬架 汽车悬架系统所使用的弹性元件分为金属弹簧(如钢板弹簧、螺旋弹簧和 扭杆弹簧)和非金属弹簧(如橡胶弹簧和气体弹簧)。
减震器与弹性元件 的安装示意图
减振器外观图
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1．基本工作原理 ．
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在汽车中广泛使用液力减振器。如图所示为一种液力减振器 的工作原理示意图。其基本工作原理是利用油液流动产生的阻力 来消耗冲击振动的能量。
悬架 转 向
其基本工作原理是 利用油液流动产生的阻力来消耗冲击振动的能量。当车架与 车桥作往复相对运动时，减振器内的油液反复地从一个腔室通过 一些窄小的孔隙流入另一个腔室。此时，孔隙与油液间的摩擦以 及抽液分子间的内摩擦便形成了对车架振动的阻尼力，从而使车 架、车身的振动能量转化为热能，并被油液和减振器壳体所吸收， 然后散发到大气中。
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悬架系统
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行驶系概述
悬架 转 向 汽车的车架、车桥、车轮和悬架等组成了行驶系，行驶系的功用是：
1.接受传动系的动力，通过驱动轮与路面的作用产生牵引力，使汽车正常行驶； 2.承受汽车的总重量和地面的反力； 3.缓和不平路面对车身造成的冲击，衰减汽车行驶中的振动，保持行驶的平顺性； 4.与转向系配合，保证汽车操纵稳定性。
(1)在悬架压缩行程(车桥与车架互相移近的行程)内，减振器阻尼力应较小，以 便充分利用弹性元件的弹性，以缓和冲击； (2)在悬架伸张行程(车架与车桥相对远离的行程)内，减振器的阻尼力应较大， 以便迅速减振； (3)当车桥(或车轮)与车架的相对速度过大时，减振器应当能自动加大液流通道 截面积，使阻尼力始终保持在一定限度内，以避免承受过大的冲击载荷。 压缩行程
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阻尼力的大小随着车架与车桥相对运动速度的增减而增减，并且与 油液粘度、孔道截面面积等因素有关。 阻尼力越大，振动衰减的也越快，但却使与其并联安装的弹性元件 的缓冲作用不能充分发挥。另外，过大的阻尼力还可能导致减振器连接 零件及车架损坏。为解决弹性元件和减振之间的这一矛盾，对减振器有 如下要求：
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螺旋弹簧是由特殊的弹簧钢杆卷制而成，可以做成圆柱形 螺旋弹簧 或圆锥形，也可以做成等螺距或不等螺距(如图)。圆柱形等螺 距螺旋弹簧的刚度不变，圆锥形或不等螺距螺旋弹簧的刚度可 变的。在螺旋弹簧上施加载荷时，随着弹簧的收缩，整条钢杆 扭曲，这样便贮存了外力的能量，缓和了冲击。
与钢板弹簧相比，螺旋弹簧无需 润滑，防污能力强，质量小，单 位质量的能量吸收率较高；螺旋 弹簧本身没有减振作用，因此在 螺旋弹簧悬架中必须另装减振器； 螺旋弹簧只能承受垂直载荷，故 必须装设导向装置，以传递垂直 力以外的各种力和力矩。
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在使用空气弹簧的空气悬架中，需要使用控制空气压力的控制阀和压 缩空气的压缩机等设备，如图所示。所以悬架系统很复杂。 最近，在丰田凌志LS400型汽车上使用了一种与气体弹簧配合使用的电 子调节空气悬架，如图为其结构示意图。
丰田凌志LS400
第三节 减振器
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一、减振器概 述 汽车受到路面的冲击而产生振动时，这种振动持持续到冲击 能量完全耗犀为止。为了迅速衰减车架和车身振动，在大多数悬 架中装设了减振器。减振器和弹性元件是并联的。减振器不仅可 以提高乘坐舒适性，还可提高轮胎的方向稳定性及转向稳定性。 车架 减振器
1-车架，2-后悬架 3-驱动桥 4-后轮 5-前轮 6-从动桥 7-前悬架
一、车架
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车架是汽车上各部件的安装基础。如发动机、变速器、 车架是汽车上各部件的安装基础。如发动机、变速器、车身或 安装基础 驾驶室通过弹性支承安装于车架上； 驾驶室通过弹性支承安装于车架上；前、后桥通过悬架连接在 汽车车架上；而转向器则直接安装在车架上。 汽车车架上；而转向器则直接安装在车架上。通常车架由纵梁 和横梁组成。 和横梁组成。
二.支持桥 支持桥
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转向桥和支持桥都属于从动桥。有些单桥驱动的三轴汽车， 往往将后桥设计成支持桥,如图所示为可升降的支持桥。挂车上 的车桥也是支持桥。发动机前置前驱动轿车的后桥也属于支持 桥
悬架
转 向 一、功 用 汽车悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间一切传力装置的总 称。，它具有以下功用： (1)对不平整路面所造成的汽车行驶中的各种摇摆和振动等，与轮胎一起， 予以吸收和减缓，从而保障乘客和货物的安全，并提高驾驶稳定性。 (2)将路面与车轮之间的摩擦所产生的驱动力和制动力，传输至车架和车身。 (3)支承车桥上的车身，并使车身与车轮之间保持适当的几何关系。
橡胶弹簧的优点是： 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 于支承重载荷。所以，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、挡块及其他支承件
5．气体弹簧 ．
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气体弹簧是在一个密封的容器中充人压缩气体利用气 体的可压缩性实现其弹簧作用的弹性元件。
空气弹簧在轿车上有采用尤其在主动悬架中被采用。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。
当一侧车轮相对 于车架位置发生 变化时，另一车 轮几乎不产生影 响
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第二节 弹性元件
一、弹性元件的特点
为了缓和冲击，在汽车行驶系中，除了采用弹性的充气轮胎之外，在悬 架中还必须装有弹性元件，使车架(或车身)之间作弹性联接。弹性元件具有 以下特点：
(1)弹性。 如图所示，如果在一个用橡胶之类的材料制成的 物体上施加作用力，物体会产生变形。当作用力 消失时，物体将恢复原状。汽车弹性元件正是利 用弹性原理来缓冲路面振动。
1.解放汽车转向桥 解放汽车转向桥 解放汽车
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非独立悬架的前桥结构
1、制动鼓 2、轮毂 3、4、轮毂轴承 5、转向节 6、油封 7、衬套 8、主销 9、滚子止椎轴承 10、前轴
2.与独立悬架匹配的转向桥
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断开式转向桥的作用与非断开式转向桥一样，所不同 的是断开式转向桥与独立悬架匹配，断开式车桥为活 动关节式结构。
随着载荷的变化，气室内氮气也随之变 化，相应地活塞处于工作缸中不同位置。 可见，油气弹簧具有变刚度的特性。 此外，当油液流经阻尼阀时，产生阻尼 力，因此油气弹簧还起减振器的作用。
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油气弹簧只能承受垂直载荷。为了传递横向力、纵向力及其力矩， 悬架中必须装横向推力杆和纵向推力杆等导向装置。 气体弹簧在汽车满载和空载的情况下，都具有良好的行驶平顺性； 且体积小、质量轻。但对气体和油液的密封要求高，维护也较麻 烦。这种弹簧适用于重型汽车。
(3)按工作介质分
液压式 充气式减振器。
目前，新型汽车大多采用具有双向作用式原理的双筒或单筒式结构的液 压减振器：新型号的汽车中，开始采用充气型减振器
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1-活塞杆 2-工作缸筒 3-活塞 4-伸张阀 5-储油缸筒 6-压缩阀 7-补偿阀 8-流通 阀 9-导向座-10-防尘罩 11-油封 双向作用双筒式式减振器示意图