汽车底盘构造悬架
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第二十三章 悬架
孟庆雨
第一节 概述
悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的所有传力连接装置的总称。 1．悬架的功用和组成
1）悬架的功用
（1）把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所 造成的力矩传递到车架（或承载式车身）上，保证汽车的正常行驶，即起传力作 用；
（2）利用弹性元件和减振器起到缓冲减振的作用；
小的孔隙流入另一内腔。孔壁与油液间的摩擦及液体
分子内的摩擦便形成对振动的阻尼力，使车身和车架
的振动能量转化为热能，被油液和减振器壳体所吸收，
并散到大气中。
一、双向作用筒式减振器
二、新型减振器 1．充气式减振器 充气式减振器的结构特点是：在缸筒的下部装有一个浮动
活塞，浮动活塞与缸筒形成的密闭气室中，充有高压氮气。浮 动活塞之上是减振器油液。浮动活塞上装有大断面的O形密封 圈，把油和气完全分开，此活塞亦称封气活塞。
（3）利用悬架的某些传力构件使车轮按一定轨迹相对于车架或车身跳动，即 起导向作用；
（4）利用悬架中的辅助弹性元件横向稳定器，防止车身在转向等行驶情况下 发生过大的侧向倾斜。
2）悬架的组成 （1）弹性元件——起缓冲作用； （2）减振元件——起减振作用； （3）传力机构或称导向机构——起传力和导向作用； （4）横向稳定器——防止车身产生过大侧倾。
五.橡胶弹簧
橡胶弹簧利用橡胶本身的弹性起弹性元 件的作用。它可以承受压缩载荷和扭转载荷， 由于橡胶的内摩擦较大，橡胶弹簧还具有一 定的减振能力。橡胶弹簧多用作悬架的副簧 和缓冲块。
第三节 减振器
液力减振器的作用原理是：当车架与车桥作往复
相对运动时，减振器中的活塞在缸筒内也作往复运动，
减振器壳体内的油液便反复地从一个内腔通过一些窄
第五节 独立悬架
独立悬架具有以下优点： 1）两侧车轮可以单独运动互不影响； 2）减小了非簧载质量，有利于汽车的平顺性； 3）采用断开式车桥，可以降低发动机位置，降低整车重心； 4）车轮运动空间较大，可以降低悬架刚度，改善平顺性。
独立悬架的类型如下：
1）横臂式独立悬架 车轮在汽车横向平 面内摆动的悬架； 2）纵臂式独立悬架 车轮在汽车纵向平 面内摆动的悬架；
2．悬架系统的自然振动频率 悬架系统的频率与汽车的平顺性（也称舒适性）有直接关系。
n——悬架的频率； M——簧载质量； K——悬架刚度； f——悬架桡度 悬架频率 n 随簧载质量的变化而变化，人体最舒适的频率范围为1～1.6Hz， 如果要将汽车行驶过程中的频率保持在1～1.6Hz内，最好采用变刚度悬架。
副簧置于主簧之下的渐变刚度钢板弹簧。 载荷小时，主簧起作用，当载荷增加到 一定值时，副簧开始与主簧接触，悬架 刚度随之相应提高，弹簧特性变为非线 性。当副簧全部接触后，弹簧特性又变 为线性。
二、螺旋弹簧非独立悬架
螺旋弹簧非独立悬架由螺旋弹簧、 减振器、纵向推力杆和横向推力杆组成。 常用于பைடு நூலகம்车的后悬架。
由于活塞杆进出而引起的缸筒容积的变化由浮动活塞的上 下运动来补偿。因此这种减振器不需储液缸筒，所以亦称单筒 式减振器。
2．阻力可调式减振器
阻力可调式减振器的工作过程是，当汽车 的载荷增加时，空气囊中的气压升高，则气室 内的气压也随之升高，使膜片向下移动与弹簧 产生的压力相平衡。与此同时，膜片带动与它 相连的柱塞杆和柱塞下移，使得柱塞相对空心 连杆上的节流孔的位置发生变化，结果减小了 节流孔的通道截面积，即减少了油液流经节流 孔的流量，从而增加了油液流动阻力。
四、气体弹簧
气体弹簧是在一个密封的容器中充入压 缩气体，利用气体可压缩性实现弹簧的作用。 气体弹簧的特点是，作用在弹簧上的载荷增 加时，容器中气压升高，弹簧刚度增大；反 之，当载荷减小时，气压下降，刚度减小。 气体弹簧具有理想的变刚度特性。
1．空气弹簧 1）囊式空气弹簧 囊式空气弹簧由夹有帘线的橡胶气囊和密闭在其中的压 缩空气所组成。气囊有单节和多节式，节数越多，弹性越好， 但密封性越差。
3．汽车悬架的类型
1）非独立悬架
非独立悬架的特点是：两侧车轮通过整体式车桥相连，车桥通过悬 架与车架或车身相连。如果行驶中路面不平，一侧车轮被抬高，整体式 车桥将迫使另一侧车轮产生运动。
2）独立悬架
独立悬架的特点是：车桥是断开的，每一侧车轮单独地通过悬架与 车架（或车身）相连，每一侧车轮可以独立跳动。
2）膜式空气弹簧 膜式空气弹簧的密闭气囊由橡胶膜片和金属压制件组成。
与囊式相比，其刚度较小，车身自然振动频率较低；尺寸较 小，在车上便于布置，故多用在轿车上。
2．油气弹簧
油气弹簧一般以惰性气体氮为弹性介质， 用油液作为传力介质，由气体弹簧和相当于减 振器的液压缸组成。
1）单气室油气弹簧
单气室油气弹簧分油气分隔式和油气不分 隔式两种，前者可防止油液乳化，且便于充气。
第四节 非独立悬架
一、 纵置板簧式非独立悬架
板簧式非独立悬架主要由钢板弹簧和减振器组成
钢板弹簧的中部用两个U形螺栓固定在车桥上。
弹簧前端卷耳用钢板弹簧销与前支架相连，形成
固定铰链支点；后端卷耳通过钢板弹簧吊耳销与吊耳
相连接。由于吊耳可以前后摆动，保证了弹簧变形时
两卷耳中心线间的距离可以改变。
前悬架钢板弹簧的后端采用滑板式支承， 前端为固定铰链连接。钢板弹簧变形时， 主片与弧形滑块的接触点是变动的，从 而使弹簧工作长度发生变化，刚度略有 变化。第二片弹簧后端带有直角弯边， 防止弹簧中部下落时钢板弹簧从支架中 脱出。
第二节 弹性元件
一、钢板弹簧
二、螺旋弹簧
螺旋弹簧用弹簧钢棒料卷制而成，常用于各种独立悬架。其特点是 没有减振和导向功能，只能承受垂直载荷。在螺旋弹簧悬架中必须另装 减振器和导向机构，前者起减振作用，后者用以传递垂直力以外的各种 力和力矩，并起导向作用。
三、扭杆弹簧
扭杆弹簧本身是一根由弹簧钢制成的杆。扭杆断面 通常为圆形，少数为矩形或管形。其两端形状可以做成 花键、方形、六角形或带平面的圆柱形等等，以便一端 固定在车架上，另一端固定在悬架的摆臂上。摆臂还与 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，借以保证车轮与车架的弹性 联系。
孟庆雨
第一节 概述
悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的所有传力连接装置的总称。 1．悬架的功用和组成
1）悬架的功用
（1）把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所 造成的力矩传递到车架（或承载式车身）上，保证汽车的正常行驶，即起传力作 用；
（2）利用弹性元件和减振器起到缓冲减振的作用；
小的孔隙流入另一内腔。孔壁与油液间的摩擦及液体
分子内的摩擦便形成对振动的阻尼力，使车身和车架
的振动能量转化为热能，被油液和减振器壳体所吸收，
并散到大气中。
一、双向作用筒式减振器
二、新型减振器 1．充气式减振器 充气式减振器的结构特点是：在缸筒的下部装有一个浮动
活塞，浮动活塞与缸筒形成的密闭气室中，充有高压氮气。浮 动活塞之上是减振器油液。浮动活塞上装有大断面的O形密封 圈，把油和气完全分开，此活塞亦称封气活塞。
（3）利用悬架的某些传力构件使车轮按一定轨迹相对于车架或车身跳动，即 起导向作用；
（4）利用悬架中的辅助弹性元件横向稳定器，防止车身在转向等行驶情况下 发生过大的侧向倾斜。
2）悬架的组成 （1）弹性元件——起缓冲作用； （2）减振元件——起减振作用； （3）传力机构或称导向机构——起传力和导向作用； （4）横向稳定器——防止车身产生过大侧倾。
五.橡胶弹簧
橡胶弹簧利用橡胶本身的弹性起弹性元 件的作用。它可以承受压缩载荷和扭转载荷， 由于橡胶的内摩擦较大，橡胶弹簧还具有一 定的减振能力。橡胶弹簧多用作悬架的副簧 和缓冲块。
第三节 减振器
液力减振器的作用原理是：当车架与车桥作往复
相对运动时，减振器中的活塞在缸筒内也作往复运动，
减振器壳体内的油液便反复地从一个内腔通过一些窄
第五节 独立悬架
独立悬架具有以下优点： 1）两侧车轮可以单独运动互不影响； 2）减小了非簧载质量，有利于汽车的平顺性； 3）采用断开式车桥，可以降低发动机位置，降低整车重心； 4）车轮运动空间较大，可以降低悬架刚度，改善平顺性。
独立悬架的类型如下：
1）横臂式独立悬架 车轮在汽车横向平 面内摆动的悬架； 2）纵臂式独立悬架 车轮在汽车纵向平 面内摆动的悬架；
2．悬架系统的自然振动频率 悬架系统的频率与汽车的平顺性（也称舒适性）有直接关系。
n——悬架的频率； M——簧载质量； K——悬架刚度； f——悬架桡度 悬架频率 n 随簧载质量的变化而变化，人体最舒适的频率范围为1～1.6Hz， 如果要将汽车行驶过程中的频率保持在1～1.6Hz内，最好采用变刚度悬架。
副簧置于主簧之下的渐变刚度钢板弹簧。 载荷小时，主簧起作用，当载荷增加到 一定值时，副簧开始与主簧接触，悬架 刚度随之相应提高，弹簧特性变为非线 性。当副簧全部接触后，弹簧特性又变 为线性。
二、螺旋弹簧非独立悬架
螺旋弹簧非独立悬架由螺旋弹簧、 减振器、纵向推力杆和横向推力杆组成。 常用于பைடு நூலகம்车的后悬架。
由于活塞杆进出而引起的缸筒容积的变化由浮动活塞的上 下运动来补偿。因此这种减振器不需储液缸筒，所以亦称单筒 式减振器。
2．阻力可调式减振器
阻力可调式减振器的工作过程是，当汽车 的载荷增加时，空气囊中的气压升高，则气室 内的气压也随之升高，使膜片向下移动与弹簧 产生的压力相平衡。与此同时，膜片带动与它 相连的柱塞杆和柱塞下移，使得柱塞相对空心 连杆上的节流孔的位置发生变化，结果减小了 节流孔的通道截面积，即减少了油液流经节流 孔的流量，从而增加了油液流动阻力。
四、气体弹簧
气体弹簧是在一个密封的容器中充入压 缩气体，利用气体可压缩性实现弹簧的作用。 气体弹簧的特点是，作用在弹簧上的载荷增 加时，容器中气压升高，弹簧刚度增大；反 之，当载荷减小时，气压下降，刚度减小。 气体弹簧具有理想的变刚度特性。
1．空气弹簧 1）囊式空气弹簧 囊式空气弹簧由夹有帘线的橡胶气囊和密闭在其中的压 缩空气所组成。气囊有单节和多节式，节数越多，弹性越好， 但密封性越差。
3．汽车悬架的类型
1）非独立悬架
非独立悬架的特点是：两侧车轮通过整体式车桥相连，车桥通过悬 架与车架或车身相连。如果行驶中路面不平，一侧车轮被抬高，整体式 车桥将迫使另一侧车轮产生运动。
2）独立悬架
独立悬架的特点是：车桥是断开的，每一侧车轮单独地通过悬架与 车架（或车身）相连，每一侧车轮可以独立跳动。
2）膜式空气弹簧 膜式空气弹簧的密闭气囊由橡胶膜片和金属压制件组成。
与囊式相比，其刚度较小，车身自然振动频率较低；尺寸较 小，在车上便于布置，故多用在轿车上。
2．油气弹簧
油气弹簧一般以惰性气体氮为弹性介质， 用油液作为传力介质，由气体弹簧和相当于减 振器的液压缸组成。
1）单气室油气弹簧
单气室油气弹簧分油气分隔式和油气不分 隔式两种，前者可防止油液乳化，且便于充气。
第四节 非独立悬架
一、 纵置板簧式非独立悬架
板簧式非独立悬架主要由钢板弹簧和减振器组成
钢板弹簧的中部用两个U形螺栓固定在车桥上。
弹簧前端卷耳用钢板弹簧销与前支架相连，形成
固定铰链支点；后端卷耳通过钢板弹簧吊耳销与吊耳
相连接。由于吊耳可以前后摆动，保证了弹簧变形时
两卷耳中心线间的距离可以改变。
前悬架钢板弹簧的后端采用滑板式支承， 前端为固定铰链连接。钢板弹簧变形时， 主片与弧形滑块的接触点是变动的，从 而使弹簧工作长度发生变化，刚度略有 变化。第二片弹簧后端带有直角弯边， 防止弹簧中部下落时钢板弹簧从支架中 脱出。
第二节 弹性元件
一、钢板弹簧
二、螺旋弹簧
螺旋弹簧用弹簧钢棒料卷制而成，常用于各种独立悬架。其特点是 没有减振和导向功能，只能承受垂直载荷。在螺旋弹簧悬架中必须另装 减振器和导向机构，前者起减振作用，后者用以传递垂直力以外的各种 力和力矩，并起导向作用。
三、扭杆弹簧
扭杆弹簧本身是一根由弹簧钢制成的杆。扭杆断面 通常为圆形，少数为矩形或管形。其两端形状可以做成 花键、方形、六角形或带平面的圆柱形等等，以便一端 固定在车架上，另一端固定在悬架的摆臂上。摆臂还与 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，借以保证车轮与车架的弹性 联系。