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1、
懸架
概述
一、定義:
車架(或承載式車身)與車橋(或車輪)之間的一切傳力連接裝置的總稱。
二、功用
①. 保證車輪與地面的附著;
②. 傳遞載荷(車輪與車架間);
③. 緩和沖擊,衰減振動;
④. 保持行駛中車輪、車身運動姿態(tài)。
三、組成
彈性元件(緩和沖擊)、減振器(阻尼元件)、導(dǎo)向機構(gòu)、橫向穩(wěn)定器。
四、懸架系統(tǒng)的固有頻率
其中,M:懸架簧載質(zhì)量(sprung mass/weight)被懸掛系統(tǒng)支承的所以汽車零件的質(zhì)量。
補充:非簧載質(zhì)量:簧下質(zhì)量,不是由懸掛系統(tǒng)支承的那些汽車部件質(zhì)量,而是直接由輪胎和車輪總成支承,并隨車輪一起運動的這部分的質(zhì)量。
2、C:,懸架剛度(不一定等于彈性元件的剛度),指使車輪中心相對于車架和車身向上移動的單位距離(懸架產(chǎn)生單位垂直壓縮變形)所需加于懸架上垂直載荷。
:懸架垂直變形(撓度)
人習慣的垂直振動頻率是步行時身體上下運動的頻率,約為1~1.6Hz。人最敏感的加速度頻率范圍:垂直振動頻率:4~8 Hz,水平振動頻率:2 Hz以下。
① 當MC,這樣才能保證n為常數(shù),懸架為變剛度懸架。
② 根據(jù),若C為一定,故M,則n。說明空車行駛車身自然振動頻率比滿載行駛時的要高。
③ M一定時,C越小,n越低,但垂直變形越大。
五、懸架分類
按結(jié)構(gòu)特征分:非獨立懸架(兩側(cè)車輪由一整體式車橋相連,車輪和車橋一
3、起通過彈性懸架懸掛在車架下面)、獨立懸架(每一側(cè)的車輪單獨地通過彈性懸架懸掛在車架下,車橋是斷開的)
從彈性元件分:螺旋彈簧懸架、鋼板彈簧懸架、扭桿彈簧懸架、氣體彈簧懸架;
被動懸架、半主動懸架、主動懸架(根據(jù)使用狀態(tài),固定和調(diào)整懸架參數(shù),一般由電腦改變剛度和阻尼)。
第二節(jié) 減振器
一、液力減振器的基本原理:
當車架和車橋做往復(fù)運動時,而活塞在缸筒內(nèi)往復(fù)移動時,減振器殼內(nèi)的油液反復(fù)從一個內(nèi)腔通過一些窄小的孔隙流入另一腔,孔壁與油液間的摩擦與液體分子內(nèi)摩擦形成對振動的阻尼力,使車身和車架的振動能量轉(zhuǎn)化為熱能,被油液和減振器殼體吸收,散到大氣中。
二、對減振器的要求:
① 在懸架
4、壓縮行程(車橋車架相互移近)內(nèi),減振器阻尼力應(yīng)較小,以便充分利用彈性元件的彈性,緩和沖擊;
② 在懸架伸張行程減振器阻尼力應(yīng)大,迅速減振,但應(yīng)盡可能防止車輪跳離地面;
③ 當車輪(車橋)與車架的相對速度過大時,減振器應(yīng)能自動加大液流通道截面積,使阻尼力始終保持在一定限度范圍內(nèi),避免承受過大的載荷。
三、分類
雙向作用式減振器:在壓縮和伸張兩行程內(nèi)均減振;
單向作用式減振器:僅在伸張行程內(nèi)起減振作用。
一 雙向作用筒式減振器
構(gòu)成:上工作腔、下工作腔、儲油腔、4個閥(伸張閥4、流通閥8、壓縮閥、補償閥)、活塞+連桿
l 油壓和簧力同向時,閥關(guān)閉;油壓和簧力反向時,閥開啟。
5、
l 伸張閥和壓縮閥彈簧較強,預(yù)緊力大,是卸載閥(只有當油壓增加到一定程度,閥才能開啟,而當油壓減低到一定程度,閥自動關(guān)閉);流通閥和補償閥彈簧弱,是一般的單向閥。
(1) 壓縮行程:當車輪滾上凸起或駛離凹坑時,工作缸筒上升,相應(yīng)的活塞下移,減振器受壓,下腔體積減少,油液經(jīng)8流通閥進入上腔,由于活塞桿的存在,上腔內(nèi)增加的容積小于下腔減少的容積,故一部分油經(jīng)壓縮閥6流回儲油缸。
(2) 伸張行程:車輪滾進凹坑或駛離凸起時,同理,減振器受拉,活塞向上移動。上腔油壓升高,流通閥關(guān)閉。上腔油液經(jīng)伸張閥4流入下腔。同樣,由于活塞桿的存在,來自上腔和油不夠充滿下腔增加的容積,產(chǎn)生一定的真空度,此時打開
6、補償閥7。閥以及一些常通的縫隙的節(jié)流作用造成懸架伸張運動的阻尼力。
(3) 伸張閥彈簧剛度和預(yù)緊力比壓縮閥的大,在同樣的油壓下,伸張閥和補償閥常通孔截面積之和小于流通閥+壓縮閥+常通孔截面積之和。這保證了減振器在伸張行程內(nèi)的阻尼力比壓縮行程產(chǎn)生的阻尼力大的多。
(4) 壓縮閥的節(jié)流作用應(yīng)隨活塞運動速度而變化。當活塞速度很慢(車架車身振動很慢)時,油壓不足以克服壓縮閥的彈簧力,此時多余部分的油通過常通的縫隙流回儲油缸;活塞速度很大時(車身劇振),油壓劇增,打開壓縮閥,油在很短時間內(nèi)通過大通道流回儲油缸,使油壓和阻尼力不超過一定限度。同樣伸張過程阻尼力隨速度的變化保持在一定限度內(nèi)。
二、新型
7、減振器
充氣式減振器——單筒式減振器
由于活塞桿進出引起的缸筒容積的變化,則由浮動活塞的上下運動來補償。浮動的活塞將油氣(2~3Mpa的N2)分開。優(yōu)點:
① 由于浮動活塞,減少了一套閥門系統(tǒng),結(jié)構(gòu)大為簡化;
② 減振器內(nèi)有高壓氣體,有效減少突然沖擊產(chǎn)生的高頻振動,并有助于消除噪聲;
③ 在防塵罩直徑相同的情況下,充氣式采用單筒直徑大,單位長度流經(jīng)閥的流量大,阻尼力大;
④ 由于油氣分開,消除了油的乳化現(xiàn)象;
缺點:對油缸要求高,充氣工藝復(fù)雜,不能修理。
第三節(jié) 彈性元件
分類:
金屬彈簧:鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧
非金屬彈簧:氣體彈簧、橡膠彈簧。
一、
8、螺旋彈簧
廣泛用于獨立懸架。剛度不可變。
優(yōu)點:無需潤滑,不忌泥污,安裝所需縱向空間不大,這樣可給轉(zhuǎn)向論很大空間。
缺點:只能承受垂直載荷,還需另設(shè)導(dǎo)向和減振機構(gòu)。
二、 扭桿彈簧:一端固定在車架上,另一端固定在懸架的擺臂上。
優(yōu)點:質(zhì)量小,無需潤滑,可調(diào)節(jié)車身高度,懸架剛度可變;
缺點:加工復(fù)雜,無阻尼導(dǎo)向作用。左右不能互換。(扭簧產(chǎn)生時有預(yù)加扭力,扭力方向與實際,扭力方向與實際工作承受扭轉(zhuǎn)方向相同,這樣減少工作)
三、 氣體彈簧(空氣彈簧、油氣彈簧)
優(yōu)點:彈簧剛度可變。載荷增加,剛度大;載荷減少,剛度小,易實現(xiàn)對汽車懸架的控制。
缺點:高度尺寸較少,難布置,密封環(huán)節(jié)多,
9、易漏氣。
四、 橡膠彈簧
優(yōu)點:可承受壓縮與扭轉(zhuǎn)載荷。單位質(zhì)量的儲能比金屬彈簧的多,隔音性能好,可兼用作懸架副彈簧和緩沖塊。
缺點:不能承受拉伸載荷,不能用作導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。
第四節(jié) 非獨立懸架
類型:鋼板彈簧、螺旋彈簧、空氣彈簧、油氣彈簧非獨立懸架。
鋼板彈簧非獨立懸架
彈簧支承方式:固定卷耳、活動吊耳、滑板支承、橡膠支承
類型:縱置板簧式非獨立懸架,用于一般的前后懸架;
主副鋼板彈簧并聯(lián)式縱置板簧式非獨立懸架,一般用于貨車后懸架,適應(yīng)載荷大幅度變化,EQ1090E
漸變剛度鋼板彈簧式縱置板簧式非獨立懸架,也是由主副彈簧組成,副簧是逐漸起作用,懸架剛度變化較平穩(wěn),改善了行駛平
10、順性。
鋼板彈簧不僅起到彈性元件作用,還起到導(dǎo)向機構(gòu)作用。
主副彈簧布置形式:上置副簧,下置副簧
螺旋彈簧非獨立懸架:一般只用于轎車的后懸架,同時需導(dǎo)向機構(gòu)。
空氣/油氣彈簧非獨立懸架:容易實現(xiàn)車身高度的調(diào)節(jié),主要特點是懸架具有可變剛度特性。結(jié)構(gòu)自學。
第五節(jié) 獨立懸架
優(yōu)點:
(1) 在懸架彈性元件一定的變形范圍內(nèi),兩側(cè)車輪可以單獨運動,互不影響,在不平路上行駛時可減少車架和車身的振動,有助于消除轉(zhuǎn)向輪不斷偏擺的不良現(xiàn)象;
(2) 減少了汽車的非簧載質(zhì)量。在道路條件和車速條件相同的情況下,非簧載質(zhì)量愈小,則懸架所受的沖擊載荷愈小,可提高汽車的平均行駛速度;
(3) 采用斷
11、開式橋,發(fā)動機總成的位置可降低和前移,使汽車重心降低,提高汽車行駛穩(wěn)定性;
(4) 某些越野車全部使用獨立懸架,可使車輪與路面良好接觸。
(5) 可提高汽車的離地間隙,提高通過性。
缺點:結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本高。一般情況下,車輪跳動時由于車輪外傾角與車距變化較大,輪胎磨損嚴重。
分類:(按車輪運動形式分)
(1) 車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動的懸架(橫擺臂式)
單擺臂式獨立懸架:轉(zhuǎn)向輪小用,最影響車輪外傾或主銷內(nèi)傾角。
雙橫擺臂獨立懸架:
等長的:等長的擺臂在上下跳動時,輪距變化很大,增加了車輪側(cè)滑的可能性。
不等長的:采用不等長的,設(shè)計得當,外傾角、輪距變化小。
(2) 車輪在
12、汽車縱向平面內(nèi)擺的懸架(縱擺臂式,國外又叫拖曳式)
單縱臂式獨立懸架:不用轉(zhuǎn)向輪,影響主銷后傾角。雷諾-5轎車后懸架,一般配有扭桿減振器;
雙縱臂式獨立懸架:等長,保持后傾角不變,結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
(3) 車輪沿主銷移動的懸架
燭式懸架:車輪沿固定不動的主銷軸線運動,定位參數(shù)變化不大,適于轉(zhuǎn)向輪。側(cè)向力由主銷上的長套筒與主銷承受,主銷磨損嚴重。
麥弗遜式(滑柱連桿式)懸架:車輪沿擺動的主銷軸線移動,增加了兩前輪內(nèi)側(cè)的空間,便于發(fā)動機和其他機件的布置。Audi100,一汽高爾夫,桑塔納等
橫向穩(wěn)定器
減少側(cè)傾,增大側(cè)傾剛度,來調(diào)整汽車的轉(zhuǎn)向特性(不足、過度和中性轉(zhuǎn)向)
由于現(xiàn)代汽車的懸架一般較軟,在高速轉(zhuǎn)向時,車身會產(chǎn)生很大的很向傾斜和橫向角振動,為減少橫向傾角,一般在懸架中添加橫向穩(wěn)定器——桿式橫向穩(wěn)定器,工作原理類似于扭桿彈簧。