第二十二章悬架 教学提要 目的与要求：1.本课程的学习要注重理论联系实际， 提高学生动手能力、分析问题、解决问题 的能力。 2.通过本课程的学习，引导学生综合应用基 础课程所学的知识， 3.深刻的了解和掌握汽车机械部分的构成、 电器和电路的工作原理。 内容：1.概述 2.弹性元件与减振器 3.非独立悬架与独立悬架 4.多轴汽车的平衡悬架 5.主动悬架和半主动悬架 方法：1、理论教学与实践教学相结合的教学方法 2、以讲授为主，结合拆装实习、参观和作业练习， 以最佳效果掌握所学知识。 3、结合基本原理学习构造，通过对实物的拆装、观 察分析结构特点，加深理解基本原理和工作过程。 时间：4学时（或5学时为增加部分内容） 地点：多媒体专业教室 器材保障：独立悬架与非独立悬架总成
1 第二十二章 悬架 教学提要 目的与要求：1．本课程的学习要注重理论联系实际， 提高学生动手能力、分析问题、解决问题 的能力。 2．通过本课程的学习，引导学生综合应用基 础课程所学的知识， 3．深刻的了解和掌握汽车机械部分的构成、 电器和电路的工作原理。 内容：1．概述 2．弹性元件与减振器 3．非独立悬架与独立悬架 4．多轴汽车的平衡悬架 5．主动悬架和半主动悬架 方法：1、理论教学与实践教学相结合的教学方法 2、以讲授为主，结合拆装实习、参观和作业练习， 以最佳效果掌握所学知识。 3、结合基本原理学习构造，通过对实物的拆装、观 察分析结构特点，加深理解基本原理和工作过程。 时间：4 学时（或 5 学时为增加部分内容） 地点：多媒体专业教室 器材保障：独立悬架与非独立悬架总成
教学进程 教学环节设计 第一节概述 配套课件： konr22_01_01.htm- 1.按活塞运动方式的不同，活塞式内燃机可分 kenr22_01_02.htm 为往复活塞式和旋转活塞式两种。 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： (3)利用悬架的某些传力构件使车轮按 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 教 学 进 程 教学环节设计 第一节 概述 1.按活塞运动方式的不同，活塞式内燃机可分 为往复活塞式和旋转活塞式两种。 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； （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； 配套课件： kcnr22_01_01.htm- kcnr22_01_02.htm
(2)减振元件—起减振作用； (3)传力机构或称导向机构一起传力和 导向作用： (4)横向稳定器一防止车身产生过大侧 倾。 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。 坛六 n—悬架的频率： M一簧载质量： K—悬架刚度： 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。 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
3 （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。 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； 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。 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 侧车轮可以独立跳动。 第二节弹性元件 配春课件 kenr22 02 01.hti 一、钢板弹簧 kenr22_02_06.htm 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梁，多数 情况下由多片弹簧组成。钢板弹簧的第一片也是 最长的一片为主片，其两端弯成卷耳，内装衬套， 以便用弹簧销与固定在车架上的支架或吊耳作 铰链连接。中心螺栓用以连接各弹簧片，并保证 装配时各片的相对位置。除中心螺栓以外，还有 若干个弹簧夹（亦称回弹夹）将各片弹簧连接在 起，以保证当钢板弹簧反向变形（反跳）时， 各片不致互相分开，以免主片单独承载，此外， 还可防止各片横向错动。 中心螺栓距两端卷耳中心的距离相等时，称 为对称式钢板弹簧，不相等时，称为非对称式钢
4 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。 第二节 弹性元件 一、钢板弹簧 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梁，多数 情况下由多片弹簧组成。钢板弹簧的第一片也是 最长的一片为主片，其两端弯成卷耳，内装衬套， 以便用弹簧销与固定在车架上的支架或吊耳作 铰链连接。中心螺栓用以连接各弹簧片，并保证 装配时各片的相对位置。除中心螺栓以外，还有 若干个弹簧夹（亦称回弹夹）将各片弹簧连接在 一起，以保证当钢板弹簧反向变形（反跳）时， 各片不致互相分开，以免主片单独承载，此外， 还可防止各片横向错动。 中心螺栓距两端卷耳中心的距离相等时，称 为对称式钢板弹簧，不相等时，称为非对称式钢 配套课件： kcnr22_02_01.htm- kcnr22_02_06.htm
板弹簧。 多片式钢板弹簧可以同时起到缓冲、减振、 导向和传力的作用，用于货车后悬架可以不装减 振器。 些轻型货车和客车采用由单片或2~3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变化的， 片宽保持不变，它可以实现汽车的轻量化。 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
5 板弹簧。 多片式钢板弹簧可以同时起到缓冲、减振、 导向和传力的作用，用于货车后悬架可以不装减 振器。 一些轻型货车和客车采用由单片或 2～3 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变化的， 片宽保持不变，它可以实现汽车的轻量化。 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。 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。 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氨为弹性介质，用 6
6 弹性变形，借以保证车轮与车架的弹性联系。 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。 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。 (1)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。 (2)单气室油气不分隔式油气弹簧 工作缸固定在车架上，管形活塞的下端与转 向节相连。该油气弹簧不仅是前悬架的弹性元件 和减振元件，而且还兼作转向主销。管形活塞内 腔以及活塞与工作缸壁间形成的环形腔内都充 满着工作油液。在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室的密封。油层上 方的空间即为高压气室，其中充满高压氮气，气 体和油液之间没有任何隔离装置。 2)双气室油气弹簧 双气室油气弹簧比单气室油气弹簧多一个 >
7 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。 （1）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。 （2）单气室油气不分隔式油气弹簧 工作缸固定在车架上，管形活塞的下端与转 向节相连。该油气弹簧不仅是前悬架的弹性元件 和减振元件，而且还兼作转向主销。管形活塞内 腔以及活塞与工作缸壁间形成的环形腔内都充 满着工作油液。在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室的密封。油层上 方的空间即为高压气室，其中充满高压氮气，气 体和油液之间没有任何隔离装置。 2）双气室油气弹簧 双气室油气弹簧比单气室油气弹簧多一个
作用力方向相反的反压气室和一个浮动活塞。 当弹簧处于压缩行程时，主气室中的活塞上 移，使主气室内的气压增高，弹簧的刚度增大。 此时浮动活塞下面的油液，在反压气室的气体压 力作用下经通道流入主气室的活塞下面，补充活 塞上移后空出的容积，而反压气室内的气压下 降。当弹簧处于伸张行程时，主活塞下移，主气 室内的气压降低，主活塞下面的油液受挤压，经 通道流回浮动活塞的下面，推动活塞上移，而使 反压气室内的气压增高，从而提高了伸张行程的 弹簧刚度。这种油气弹簧消除了在伸张行程中活 塞与缸体底部发生撞击的可能性。 3)两级压力式油气弹簧 两级压力式油气弹 簧的特点是，在工作活塞的上方设有两个并列的 气室，但两个气室的工作压力不同。主气室内的 气压与单气室油气弹簧的气压相近，而补偿气室 内的气压则较高，从而具有了变刚度特性。 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
8 作用力方向相反的反压气室和一个浮动活塞。 当弹簧处于压缩行程时，主气室中的活塞上 移，使主气室内的气压增高，弹簧的刚度增大。 此时浮动活塞下面的油液，在反压气室的气体压 力作用下经通道流入主气室的活塞下面，补充活 塞上移后空出的容积，而反压气室内的气压下 降。当弹簧处于伸张行程时，主活塞下移，主气 室内的气压降低，主活塞下面的油液受挤压，经 通道流回浮动活塞的下面，推动活塞上移，而使 反压气室内的气压增高，从而提高了伸张行程的 弹簧刚度。这种油气弹簧消除了在伸张行程中活 塞与缸体底部发生撞击的可能性。 3）两级压力式油气弹簧 两级压力式油气弹 簧的特点是，在工作活塞的上方设有两个并列的 气室，但两个气室的工作压力不同。主气室内的 气压与单气室油气弹簧的气压相近，而补偿气室 内的气压则较高，从而具有了变刚度特性。 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 配套课件： konr22_03_01.htm 液力减振器的作用原理是：当车架与车桥作往 kenr22 03 02 htm 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。 由于活塞杆进出而引起的缸简容积的变化 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
9 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。 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。 配套课件： kcnr22_03_01.htm- kcnr22_03_02.htm
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。 第四节非独立悬架 配套课件： konr22_04_01.htm- 一、纵置板簧式非独立悬架 kenr22_04_04.htm 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。 东风EQ1108G系列汽车前悬架钢板弹簧的 后端采用滑板式支承，前端为固定铰链连接。钢
10 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。 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。 东风 EQ1108G 系列汽车前悬架钢板弹簧的 后端采用滑板式支承，前端为固定铰链连接。钢 配套课件： kcnr22_04_01.htm- kcnr22_04_04.htm