《汽车底盘构造与维修（高职版）》教案 第19课 悬架 （一）.docx

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1、课题认识悬架课时2 课时(90 min )教学目标知识技能目标：掌握悬架的功用、构造及分类思政育人目标：（1 ）培养团结协作的意识（2 ）培养分析问题、解决问题的能力（3）培养民族责任心教学重难点教学重点：掌握悬架的功用、构造及分类 教学难点：掌握悬架的分类教学方法任务引入法、问答法、讨论法、实践操作法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第1节课：课前任务- 考勤（2 min ）一案例导入（5 min ）一传授新知（28 min ）一课堂讨论（10 min ） 第2节课：传授新知（30 min ）课堂讨论（10 min ）课堂小结（3 min ）作业布宜（2 min ）教学过程主要教

2、学内容及步骤设计意图第一节课课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，组织学生下载任务工单悬架拆装，并根据任务工单进行组内分工，同时提醒同学通过文旌 课堂APP或其他学习软件，收集悬架的功用.构造及分类的相关资料【学生】提前上网观看相关资料，熟悉教材通过课前的 预热，让学生了 解所学课程的 大概内容，激发 学生的学习欲 望考勤(2 min)【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到培养学生的 组织纪律性，掌 握学生的出勤 情况案例导入（5 min）【教师】讲述悬架的案例，然后提出以下问题：（1 ）不同的车型的悬架是不是都相同？（2）认一认卜图中的悬架？以情景故事 引出

3、该案例的 重要知识点，激 发学生的学习 兴趣，让学生初 步了解将要学 习的知识及需 要掌握的技能横向稳定杆的中间部分通过两个橡胶套筒支撑在车身上,两端通过支杆与车轮 相连，其工作原理如下。(1 )当车身受到振动、两侧悬架变形情况相同时，横向稳定杆在橡胶套筒内自 由转动，不起作用。(2 )当两侧悬架变形情况不向，车身发生侧向倾斜时,横向稳定杆中间部分相 对车身没有相对运动，而具两端的纵向部分会向不同方向偏转，于是横向稳定杆便 产生了内部扭转力矩,也就阻碍了弹簧元件的变形，从而减小了车身的侧向倾斜和 侧向角振动。【学生】聆听.思考.理解、记忆课堂讨论(10 min) 【教师】组织学生以小组为单位讨

4、论以下问题：(1 )说一说减震器的作用？(2 )减震器出现故障，对车辆会有什么影响？ 【学生】聆听、思考、小组讨论，由小组代表发表讨论结果 【教师】与学生一起评价各组的发言通过课堂讨 论，激发学生的 学习兴趣，加深 学生对所学知 识的理解课堂小结 (3 min)【教师】简要总结本节课的要点本节课学习了悬架的功用、分类及构造；希望大家课下能多加复习,对悬架有 一定的认识，并能正确、熟练的掌握悬架的功用、分类及构造【学生】总结回顾知识点总结知识点， 巩固印象作业布置 (2 min)【教师】布置课后作业复习所学知识，掌握悬架的功用、分类及构造【学生】完成课后任务复习巩固学 到的知识，并能 学以致用教

5、学反思本节课环节完整，但学生主动性不高。教学按老办法、老观念去教，还是那样刻板，教学手段单一， 学生的学习动机定会下降。让学习动机成为推动学生参与学习活动心理动因。教师应创设情境，开成连 动的整体情境，学生学习的积极性、主动性能在引入情境后被激起。【学生】聆听思考、举手回答【教师】通过大家的发言，引入新知，讲解悬架的功用、分类及构造悬架是汽车车架(或车身)与车桥(或车轮)之间一切传力连接装置的总称。9.1.1 悬架的功用悬架具有以下功用。(I )与轮胎一起吸收和缓冲汽车行驶过程中由于路面不平整造成的各种冲 击、摇摆、振动等，同时隔离来自路面、轮胎的噪声，从而提高行驶安全性、稳 定性和舒适性。(

6、2 )将路面作用于车轮的支撑力、轮胎与地面间摩擦产生的驱动力和制动力 以及侧向反力等传递至车架(或车身)。通过讲解、图 片展示、课堂互 动等教学方法， 让学生了解悬 架的功用、分类 及构造(3 )支撑车身，并使车身与车轮之间保持适当的动态几何关系，保证汽车具 有良好的行驶平顺性和操纵稳定性。9.1.2 悬架的分类传授新知(28 min)1 .按控制形式不同分类按控制形式不同，悬架可分为被动式悬架、主动式悬架和半主动式悬架。被动式悬架是指刚度和阻尼在设计时就已确定，不能根据行驶条件进行动态 调节的悬架。主动式悬架是指能够根据行驶条件自动调节刚度和阻尼，从而使汽车能主动 控制垂直振动状态和车架状态

7、的悬架。半主动式悬架是指能够根据行驶条件的变化，在一定范围内自行调节阻尼的 悬架。【课堂互动】随机挑选学生回答以下问题：什么是电控悬架？【学生】聆听、思考、回答问题【教师】总结学生的回答主动式悬架和半主动式悬架也统称为电控悬架。2 .按悬架左、右两端车轮跳动关联度不同分类按悬架左、右两端车轮跳动关联度不同，悬架可分为非独立悬架和独立悬架 等，如图所示。非独立悬架和独立悬架悬架的构造悬架一般由弹性元件、减振器、导向机构、横向稳定杆等部分组成，如图所ZFo弹性元件：用来承受并传递垂直载荷，缓和不平整路面造成的冲击，使车架 （或车身）与车桥（或车轮）之间保持弹性连接。减振器：用于衰减振动，提高乘车舒

8、适性。导向机构：用于传递除垂直方向以外各方向的力和力矩（主要包括纵向载荷 和横向载荷），并保证车轮横向和纵向的运动轨迹，防止车身纵倾。上图中的横 向推力杆和纵向推力杆均属于导向机构。横向稳定杆：用于防止车身侧倾。【课堂互动】随机挑选学生回答以下问题：是不是每一个悬架系统都必须具备上述所有部分？【学生】聆听、思考、回答问题【教师】总结学生的回答主需要注意的是，并不是每一个悬架系统都必须具备上述所有部分。例如， 在弹性元件为钢板弹簧的汽车上，若钢板弹簧在汽车上纵向安置，且一端与车架 固定较接，便不必再设置导向机构。这是由于钢板弹簧既能起到缓冲作用，又可 以起到传递各方向力和力矩的作用，可替代导向机

9、构的作用。1 .弹性元件为了缓和冲击，悬架中必须装有弹性元件。悬架中常用的弹性元件有钢板弹 簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧和橡胶弹簧等。1 ）钢板弹簧钢板弹簧由一组弯曲的弹簧钢片从短至长依次叠放组成，如图所示。套管卷耳(b)装玩图钢板弹簧钢板弹簧在载荷的作用下变形时，各弹簧钢片间发生相对滑动，进而产生摩 擦，可以促使车架或车身的振动衰减。为了减少弹簧钢片的干摩擦，减缓其磨损 速度，在装合钢板弹簧时，应在各弹簧钢片之间涂上较稠的润滑脂，并定期进行 维护。钢板弹簧广泛用于商用车的非独立悬架。2)螺旋弹簧将特殊的弹簧钢杆卷成螺旋状就制成了螺旋弹簧。螺旋弹簧可制成等螺距或 变螺距的形式，也可做成非线

10、性形式，如图所示。(a)等摆距B式(b)变摞距形式)非侵性物0摞旋弹簧在螺旋弹簧上施加载荷时，螺旋弹簧的收缩便储存了外力的能量，也就缓和 了冲击。螺旋弹簧具有如下特点。(1 )无须润滑，防污能力强。(2 )单位质量的能量吸收率高。(3 )本身无减振作用，悬架必须装配减振器。(4 )只能承受垂直载荷，悬架必须装配导向机构。螺旋弹簧广泛应用于独立悬架。有些轿车后轮的非独立悬架也采用螺旋弹簧 作为弹性元件。【知识链接】拓展知识面【教师】讲述什么是凸极结构及其特征制造螺旋弹簧的弹簧钢杆直径可以是不均匀且恒定变化的。这种弹簧钢杆制成 的螺旋弹簧称为变刚度弹簧，如图所示。变刚度弹簧若弹簧钢杆直径是均匀的，

11、则整条弹簧随载荷量的改变会均匀弯曲。若使用软 弹簧，会导致刚度不足以承受重载；若使用硬弹簧，则轻载时无法吸收路面振动， 造成颠簸。若弹簧钢杆直径是恒定变化的，弹簧两端的弹簧常数低于中间的弹簧常数，这 样一来螺旋弹簧各段的刚度就是可变的。轻载时，螺旋弹簧两端收缩，可吸收路面 振动；重载时，螺旋弹簧中间部分也有足够的刚度来承担载荷。【学生】聆听.思考3）扭杆弹簧扭杆弹簧（见图）是具有扭转弹性的直线形金属杆件，其断面一般为圆形；少 数为矩形或管形，其两端可以做成花键、四方形、六角形等。扭杆弹簧的一端固定 在车架或车身上，另一端连在受到扭力载荷的部件（摆臂）上。扭杆弹簧当车轮跳动时，摆臂会绕着扭杆弹簧

12、曲线摆动，使扭杆弹簧产生扭转弹性变形, 从而保证车轮与车架的弹性联系。扭杆弹簧结构简单、便于布置、维修方便，与其 他弹性元件相比，其单位质量的能量吸收率较高，所以可减小悬架的质量。与螺旋 弹簧一样，扭杆弹簧也没有减振作用，需要与减振器一起使用。4）气体弹簧气体弹簧是以空气作为弹性介质，在密封的容器中充入压缩气体，利用气体的 可压缩性实现弹簧功能的弹性元件。气体弹簧分为空气弹簧和油气弹簧两种。（1 ）空气弹簧。空气弹簧可分为囊式空气弹簧和膜式空气弹簧两种，如图所示。(a ) 簧(b )融 簧空气弹簧空气弹簧在工作时，随着载荷增加，容器内压缩空气压力升高，其刚度也随之 增加；载荷减小时，刚度随空气

13、压力降低而下降。因此，空气弹簧具有理想的变形 刚度。(2 )油气弹簧。油气弹簧是指以特殊气体(如氮气等惰性气体)作为弹性介质、以油液作为传动介质的气体弹簧，如图所示。一气体显展二二二F11帛-1 (b ”师不分没式油黄油气弹簧的工作过程如下。载荷增加时载荷增加一活塞向上移动一工作缸内油压升高一阻尼阀打开一 活塞推动气室内气体压缩一油压升高T弹簧刚度增加。载荷减小时载荷减小一气室内气体伸张一油液通过阻尼阀流回工作缸一活 塞下移一油压降低一弹簧刚度下降。油气弹簧可以使汽车具有良好的行驶平顺性，而且体积小、质量小，但是它对 密封性要求很高。【知识链接】拓展知识面【教师】讲述悬架中为什么必须装配减振器

14、和导向机构由于气体弹簧只能承受垂直载荷，因此悬架中必须装配减振器和导向机构。【学生】聆听、思考5)橡胶弹簧橡胶弹簧是指利用橡胶本身的弹性来发挥作用的弹性元件，它可以承受压缩载 荷和扭转载荷，如图所示。当橡胶弹簧在外力作用下变形时，会产生内部摩擦，以 吸收振动。(a )斑(b)般凝我荷椽狡弹簧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 簧不适于支撑重载荷，所以主要用作辅助弹簧，或用作悬架部件的衬套、垫片、垫 块、挡块及其他支撑件。 【学生】聆听、思考、理解、记忆通过课堂讨 论，激发学生的 学习兴趣，加深 学生对所学知 识的理解 【教师】组织学生以小组为单位讨论以下问题：

15、课堂讨论(10 min)等螺距形式的螺旋弹簧与变螺距形式的螺旋弹簧的刚度有什么不同？ 【学生】聆听、思考.小组讨论，由小组代表发表讨论结果 【教师】与学生一起评价各组的发言第二节课 【教师】总结上节课知识点，引入新知，讲解悬架的构造2 .减振器汽车受到不平整路面的冲击会产生振动，这种振动将持续到冲击能量完全耗尽 为止。为了迅速衰减车架和车身振动，大多数悬架都需要安装减振器。减振器和弹 性元件是并联安装的，可以提高汽车行驶的平顺性，如图所示。传授新知(30 min )藏振器与弹性元件并联安装通过讲解、图 片展示、课堂互 动等教学方法， 让学生了解悬 架的构造1 )减振器的基本工作原理汽车悬架系统

16、中多采用液力减振器，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。当车架与车桥做往复相对运动时，减振器内的油液反复地通过一些窄小的孔隙从一个腔室流入另一个腔室。此时，孔隙与油液间的摩擦以 及油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。2)减振器应满足的要求为保证减振器与弹性元件协调工作，减振器必须满足以下要求。(I )在悬架的压缩行程中，即车桥和车架相互靠近时，减振器阻尼力应较小, 以便充分发挥弹性元件的弹性作用。(2 )在悬架的伸张行程中，即车桥和车架相互远离时，减振器阻尼力应较大, 以便

17、迅速减振。(3 )当车桥与车架间的相对速度过大时，减振器应能自动加大液流量，使阻尼 力始终保持在一定限度内，以免车架或车身承受过大的冲击载荷。3)减振器的分类(1 )按工作原理不同，减振器可分为单向作用式减振器和双向作用式减振器。 单向作用式减振器：是指只在伸张行程中起减振作用的减振器。双向作用式减振器：是指在压缩和伸张两个行程中均能起减振作用的减振器。(2 )按结构外形不同，减振器可分为筒式减振器和支柱式减振器。(3 )按有无储油缸筒，筒式减振器又可分双筒式减振器和单筒式减振器。目前，双向作用双筒式减振器使用较为广泛。4)双向作用双筒式减振器双向作用双筒式减振器如图所示。工隹筒双向作用双筒式

18、减旅器双向作用双筒式减振器的工作过程如下。在压缩行程中，减振器压缩，活塞向下移动，下腔油压升高，大部分油液冲开 流通阀流入上腔。由于活塞杆占去了上腔一部分空间，因而上腔增加的容积小于下 腔减小的容积，于是另一部分油液就推开压缩阀，流回储油缸筒内。油液流经上述 阀孔时，会受到一定的节流阻力，克服这种阻力时会消耗振动能量，使振动衰减。在伸张行程中，减振器拉伸，活塞向上移动，上腔油压升高，流通阀被关闭， 上腔油液会压开伸张阀流入下腔。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，促使下腔产生一定的真空度，这时储油缸筒中的油液推开补偿 阀，流进下腔进行补充。流过这些阀孔时受到的节流作用就

19、会起到阻尼作用。【知识链接】拓展知识面【教师】讲述减振器是如何达到迅速减振要求的由于伸张阀上弹簧的刚度和预紧力比压缩阀的大，而且处于伸张行程时油液的 通道截面也比处于压缩行程时小，所以减振器在伸张行程产生的阻尼力比在压缩行 程产生的阻尼力大得多，从而满足迅速减振的要求。【学生】聆听.思考3 .导向机构导向机构是悬架系统中能够传递除垂直方向外各方向的力和力矩，引导车轮按 一定规律相对于车架或车身运动的机构。它可用来决定车轮相对车架或车身的运动 关系，并传递纵向力、侧向力及其引起的力矩。导向机构可分为纵置钢板弹簧和导向杆系两类，如图所示。(a )织置钢板弹舂(b )导向杆合导向机构纵置钢板弹簧类的导向机构一端通过固定较链与车架连接，另一端通过吊耳与 车架连接。导向杆系类的导向机构主要由摆臂和推力杆组成。4 .横向稳定杆对于悬架刚度较小的汽车，汽车高速行驶转弯时，车身会产生较大的侧向倾斜 和侧向角振动。为了减小侧向倾斜和侧向角振动，常需要在悬架中加设横向稳定杆, 如图所示。横向稳定杆