汽车的悬架概要.pptx
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1、2023/3/26第1页第二十二章 悬架 第一节 概述 悬架是车悬架是车架(或承载式架(或承载式车身)与车桥车身)与车桥(或车轮)之(或车轮)之间的所有传力间的所有传力连接装置的总连接装置的总称。称。第1页/共48页2023/3/26第2页传递除垂直力外的其它力和全部力矩,传递除垂直力外的其它力和全部力矩,使车轮按最佳轨迹相对车身运动使车轮按最佳轨迹相对车身运动使车架与车桥之间使车架与车桥之间作弹性连接,传递作弹性连接,传递垂直力缓和冲击垂直力缓和冲击衰减、限制车轮衰减、限制车轮及车身的振动及车身的振动1、弹性元件3、导向机构防止车身发生过大横向倾斜防止车身发生过大横向倾斜4、横向稳定器 2、
2、减振器 一、悬架的功用和组成一、悬架的功用和组成第2页/共48页2023/3/26第3页二二、悬架系统的自然振动频率悬架系统的自然振动频率 悬架系统的悬架系统的振动振动频率与汽车的平顺性(也频率与汽车的平顺性(也称舒适性)有直接关系。称舒适性)有直接关系。n n 悬架的振动频率;悬架的振动频率;M M 簧载质量;簧载质量;C C 悬架刚度,悬架刚度,C=Mg/fC=Mg/f;f f 悬架垂直变形(挠度)悬架垂直变形(挠度)悬架频率悬架频率 n 随簧载质量的变化而变化,人随簧载质量的变化而变化,人体最舒适的频率范围为体最舒适的频率范围为11.6Hz,如果要将汽,如果要将汽车行驶过程中的频率保持在
3、车行驶过程中的频率保持在11.6Hz内,最好内,最好采用变刚度悬架。采用变刚度悬架。第3页/共48页2023/3/26第4页1 1、非独立悬架、非独立悬架 特点:对应整特点:对应整体式车桥,一侧车体式车桥,一侧车轮跳动必然引起另轮跳动必然引起另一侧车轮跳动。一侧车轮跳动。2 2、独立悬架、独立悬架 特点:对应断特点:对应断开式车桥,一侧车开式车桥,一侧车轮的跳动不影响另轮的跳动不影响另一侧车轮。一侧车轮。三、汽车悬架的类型三、汽车悬架的类型第4页/共48页2023/3/26第5页功用:传递垂直功用:传递垂直载荷,缓和冲击载荷,缓和冲击振动。振动。分类:分类:金属的:钢板金属的:钢板弹簧,扭杆弹
4、簧,弹簧,扭杆弹簧,螺旋弹簧;螺旋弹簧;非金属的:气非金属的:气体弹簧,橡胶弹体弹簧,橡胶弹簧簧第二节 弹性元件第5页/共48页2023/3/26第6页一、钢板弹簧一、钢板弹簧 钢板弹簧是由若干片等宽但不等长的合钢板弹簧是由若干片等宽但不等长的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁,多数情况下由多片弹簧组成,是汽车悬梁,多数情况下由多片弹簧组成,是汽车悬架中应用最广泛的一种弹性元件。架中应用最广泛的一种弹性元件。第6页/共48页2023/3/26第7页装配方法:装配方法:中心螺栓:用来连接各弹簧片,并保证各中心螺栓:用来连接各弹簧片,并保证各片装配的相
5、对位置。片装配的相对位置。弹簧夹:当钢板弹簧反向变形时,将载荷弹簧夹:当钢板弹簧反向变形时,将载荷从主片传到下面各片,防止主片单独承载,从主片传到下面各片,防止主片单独承载,并防止各片横向相对移动。并防止各片横向相对移动。铆钉:将弹簧夹接在最下一片钢板上,以铆钉:将弹簧夹接在最下一片钢板上,以免钢板弹簧变形时松脱下来,同时也要保证免钢板弹簧变形时松脱下来,同时也要保证弹簧变形时钢板可移动。弹簧变形时钢板可移动。整个钢板弹簧一般通过整个钢板弹簧一般通过U U型螺栓连接在车型螺栓连接在车桥上,用于货车后悬架可以不装减振器。桥上,用于货车后悬架可以不装减振器。第7页/共48页2023/3/26第8页
6、第8页/共48页2023/3/26第9页 一些轻型货车和客车采用由单片或一些轻型货车和客车采用由单片或2 23 3片变厚度断面的弹簧片构成的少片变截面钢片变厚度断面的弹簧片构成的少片变截面钢板弹簧,其弹簧片的断面尺寸沿长度方向是板弹簧,其弹簧片的断面尺寸沿长度方向是变化的,片宽保持不变,它可以实现汽车的变化的,片宽保持不变,它可以实现汽车的轻量化。轻量化。第9页/共48页2023/3/26第10页二、螺旋弹簧二、螺旋弹簧 螺旋弹簧用弹簧钢螺旋弹簧用弹簧钢棒料卷制而成,常用于棒料卷制而成,常用于各种独立悬架。各种独立悬架。其优点是不需润滑,其优点是不需润滑,不忌污垢,所需空间小,不忌污垢,所需空
7、间小,质量轻。缺点是只能承质量轻。缺点是只能承受垂直载荷,没有减振受垂直载荷,没有减振作用。作用。需另装减振器及导需另装减振器及导向机构。向机构。第10页/共48页2023/3/26第11页三、扭杆弹簧三、扭杆弹簧扭杆弹簧是一根由扭杆弹簧是一根由弹簧钢制成的杆,断面弹簧钢制成的杆,断面多为圆形,少数为矩形多为圆形,少数为矩形和管形。一端固定在车和管形。一端固定在车架上,另一端固定在悬架上,另一端固定在悬架的摆臂上。摆臂与车架的摆臂上。摆臂与车轮相连。当车轮跳动时,轮相连。当车轮跳动时,摆臂绕着扭杆轴线摆动,摆臂绕着扭杆轴线摆动,使扭杆产生扭转弹性变使扭杆产生扭转弹性变形,借以保证车轮与车形,借
8、以保证车轮与车架的弹性联系。架的弹性联系。第11页/共48页2023/3/26第12页四、气体弹簧四、气体弹簧 气体弹簧是在一个密封的容器中充入压气体弹簧是在一个密封的容器中充入压缩气体(气压为缩气体(气压为0.5-1Mpa0.5-1Mpa),利用气体可压),利用气体可压缩性实现弹簧的作用。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;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。反之,当载荷减小时,气压下降,刚度减小。因此,气体弹簧具有理想的变刚度特性。因此,气体弹簧具有理想的
9、变刚度特性。囊式空气弹簧膜式空气弹簧油气弹簧气体弹簧气体弹簧第12页/共48页2023/3/26第13页1 1、囊式空气弹簧、囊式空气弹簧 囊式空气弹簧由夹有帘线的橡胶气囊和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,但密封性和多节式,节数越多,弹性越好,但密封性越差。节与节之间围有钢制腰环,使中间部越差。节与节之间围有钢制腰环,使中间部分不致有径向扩张,并防止两节之间相互摩分不致有径向扩张,并防止两节之间相互摩擦。气囊的上下盖板将气囊密闭。擦。气囊的上下盖板将气囊密闭。第13页/共48页2023/
10、3/26第14页2 2、膜式空气弹簧、膜式空气弹簧 膜式空气弹簧的密闭气囊由橡胶膜片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,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。但制在车上便于布置,故多用在轿车上。但制造困难,寿命较短。造困难,寿命较短。第14页/共48页2023/3/26第15页3 3、油气弹簧、油气弹簧 油气弹簧一般以惰性气体氮为弹性介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
11、组成。相当于减振器的液压缸组成。油油气气弹弹簧簧的的形形式式有有单单气气室室,双双气气室室以以及及两两级级压压力力式式等等。单单气气室室油油气气弹弹簧簧又又分分为为油气分隔式和油气不分隔式两种。油气分隔式和油气不分隔式两种。单气室油气分隔式油气弹簧单气室油气分隔式油气弹簧 单气室油气不分隔式油气弹簧单气室油气不分隔式油气弹簧 双气室油气弹簧双气室油气弹簧 两级压力式油气弹簧两级压力式油气弹簧 第15页/共48页2023/3/26第16页(1 1)单气室油气分隔式油气弹簧)单气室油气分隔式油气弹簧 上半球室、下半球室和橡胶油气隔膜构上半球室、下半球室和橡胶油气隔膜构成了油气分隔式弹簧,工作缸、活
12、塞和阻尼成了油气分隔式弹簧,工作缸、活塞和阻尼阀等构成了减振器。阀等构成了减振器。第16页/共48页2023/3/26第17页 当悬架摆臂(或车桥)与车身(或车架)当悬架摆臂(或车桥)与车身(或车架)相对运动时,活塞和活塞导向缸便在工作缸相对运动时,活塞和活塞导向缸便在工作缸内上下滑动,而工作油液通过减振器阻尼阀内上下滑动,而工作油液通过减振器阻尼阀来回运动,起到减振器的作用。来回运动,起到减振器的作用。第17页/共48页2023/3/26第18页 工作缸固定在车架上,管工作缸固定在车架上,管形活塞的下端与转向节相连。形活塞的下端与转向节相连。该油气弹簧不仅是前悬架的弹该油气弹簧不仅是前悬架的
13、弹性元件和减振元件,而且还兼性元件和减振元件,而且还兼作转向主销。管形活塞内腔以作转向主销。管形活塞内腔以及活塞与工作缸壁间形成的环及活塞与工作缸壁间形成的环形腔内都充满着工作油液。在形腔内都充满着工作油液。在管形活塞头的上面有一油层,管形活塞头的上面有一油层,既可以润滑活塞又可以作为气既可以润滑活塞又可以作为气室的密封。油层上方的空间即室的密封。油层上方的空间即为高压气室,其中充满高压氮为高压气室,其中充满高压氮气,气体和油液之间没有任何气,气体和油液之间没有任何隔离装置。隔离装置。(2 2)单气室油气不分隔式油气弹簧)单气室油气不分隔式油气弹簧第18页/共48页2023/3/26第19页压
14、缩行程:管形活塞上移,压缩行程:管形活塞上移,一部分油液经常通孔、单向球一部分油液经常通孔、单向球阀流入环行腔。阀流入环行腔。伸张行程:管形活塞下移,伸张行程:管形活塞下移,环行容积缩小,此时单向阀关环行容积缩小,此时单向阀关闭,其油液仅经通孔流会活塞闭,其油液仅经通孔流会活塞内腔,增加了伸张行程的阻尼内腔,增加了伸张行程的阻尼力。力。设有伸张行程限位器,以设有伸张行程限位器,以防止活塞与缸体底部撞击或从防止活塞与缸体底部撞击或从缸体中脱出。缸体中脱出。第19页/共48页2023/3/26第20页 双气室油气双气室油气弹簧比单气室油弹簧比单气室油气弹簧多一个作气弹簧多一个作用力方向相反的用力方
15、向相反的反压气室和一个反压气室和一个浮动活塞。浮动活塞。(3 3)双气室油气弹簧)双气室油气弹簧第20页/共48页2023/3/26第21页 当弹簧处于压缩行当弹簧处于压缩行程时,主气室中的活塞程时,主气室中的活塞上移,使主气室内的气上移,使主气室内的气压增高,弹簧的刚度增压增高,弹簧的刚度增大。此时浮动活塞下面大。此时浮动活塞下面的油液,在反压气室的的油液,在反压气室的气体压力作用下经通道气体压力作用下经通道流入主气室的活塞下面,流入主气室的活塞下面,补充活塞上移后空出的补充活塞上移后空出的容积,而反压气室内的容积,而反压气室内的气压下降。气压下降。第21页/共48页2023/3/26第22
16、页 当弹簧处于伸张行当弹簧处于伸张行程时,主活塞下移,主程时,主活塞下移,主气室内的气压降低,主气室内的气压降低,主活塞下面的油液受挤压,活塞下面的油液受挤压,经通道流回浮动活塞的经通道流回浮动活塞的下面,推动活塞上移,下面,推动活塞上移,而使反压气室内的气压而使反压气室内的气压增高,从而提高了伸张增高,从而提高了伸张行程的弹簧刚度。行程的弹簧刚度。这种油气弹簧消除这种油气弹簧消除了在伸张行程中活塞与了在伸张行程中活塞与缸体底部发生撞击的可缸体底部发生撞击的可能性。能性。第22页/共48页2023/3/26第23页 两级压力式油气两级压力式油气弹簧的特点是,在工弹簧的特点是,在工作活塞的上方设
17、有两作活塞的上方设有两个并列的气室,但两个并列的气室,但两个气室的工作压力不个气室的工作压力不同。主气室内的气压同。主气室内的气压与单气室油气弹簧的与单气室油气弹簧的气压相近,而补偿气气压相近,而补偿气室内的气压则较高,室内的气压则较高,从而具有了变刚度特从而具有了变刚度特性。性。(4 4)两级压力式油气弹簧)两级压力式油气弹簧第23页/共48页2023/3/26第24页五、橡胶弹簧五、橡胶弹簧橡胶弹簧利用橡胶本身的弹性起弹性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,橡胶弹簧载荷,由于橡胶的内摩擦较大,橡
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