概述汽车自动悬架原理及检修分析

汽车悬架的基本构造及检修分析目录一、摘要………………………………………二、前言………………………………………三、正文………………………………………四、结论………………………………………五、感谢………………………………………六、参考文献…………………………………摘要舒适性是轿车最重要的使用性能之一。舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。所以，汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。同时，汽车悬架做为车架(或车身)与车轴(或车轮)之间作连接的传力机件，又是保证汽车行驶安全的重要部件。因此，汽车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表，作为衡量轿车质量的指标之一。汽车悬架把车架与车轮弹性地联系起来，关系到汽车的多种使用性能。从外表上看，轿车悬架仅是由一些杆、筒以及弹簧组成，但千万不要以为它很简单，相反轿车悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成，这是因为悬架既要满足汽车的舒适性要求，又要满足其操纵稳定性的要求，而这两方面又是互相对立的。比如，为了取得良好的舒适性，需要大大缓冲汽车的震动，这样弹簧就要设计得软些，但弹簧软了却容易使汽车发生刹车“点头”、加速“抬头”以及左右侧倾严重的不良倾向，不利于汽车的转向，容易导致汽车操纵不稳定等前言悬架是现代汽车的重要总成之一。它是车架与车桥之间的一切传力连接装置的总称。典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。汽车悬架包括弹性元件，减振器和传力装置等三部分，这三部分分别起缓冲，减振和力的传递作用。弹性元件用力传递垂向力，并缓和由路面不平度引起的冲击和振动。从轿车上来讲，弹性元件多指螺旋弹簧，它只承受垂直载荷，缓和及抑制不平路面对车体的冲击，具有占用空间小，质量小，无需润滑的优点，但由于本身没有摩擦而没有减振作用。减振器指液力减振器，是为了加速衰减车身的振动，它是悬架机构中最精密和复杂的机械件。传力装置是指车架的上下摆臂等刚架、转向节等元件，用来传递纵向力，侧向力及力矩，并保证车轮相对于车架(或车身)有确定的相对运动规律。正文（1）结构。悬架主要由弹性元件。减震器和导向装置三部分组成，一些悬架还设有辅助弹性元件、横向稳定器等，它们分别起到缓冲、减震、导向和力的传递等作用。（2）主要作用。悬架的主要作用是把车架与车桥弹性地连接在一起，吸收和缓和路面对车架的冲击，衰减承载系统的振动，把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向反力以及这些反力所形成的力矩传递到车架上，以保证汽车平顺地行驶和乘坐的舒适。（3）类型。根据汽车两侧车轮运动是否相互关联,汽车悬架可分为非独立悬架和独立悬架两种型式。一些汽车悬架使用螺旋弹簧作为弹性元件，需加设横向稳定器。独立悬架的前轮可调整其定位,故在轿车上被广泛应用,而非独立悬架因结构简单、制造和维修方便,故中、重型汽车普遍采用。二、弹性元件汽车悬架的弹性元件分为钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧和橡胶弹簧等。一般载货汽车的独立悬架采用钢板弹簧;大多数轿车的独立悬架应用螺旋弹簧和扭杆弹簧;而在重型载货汽车上气体弹簧得到广泛的应用。1.钢板弹簧顾名思义，钢板弹簧就是用钢板做弹簧。钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种弹性元件。它由若干片长度不等、曲率半径不同、厚度相等或不等的弹簧钢片叠合在一起组成的一根近似等强度的弹性梁。钢板弹簧的中部通过U型螺栓固定在车桥上，其两端用钢板弹簧销铰接在车架的支架上。这样，通过钢板弹簧将车桥与车身连接起来，起到缓冲、减振、传力的作用。在车架加载弹簧变形时,钢板弹簧各片之间产生相对滑动进而产生摩擦，此时钢板弹簧本身具有一定的减振作用。如果钢板弹簧各片之间干摩擦时,轮胎所受到的冲击要直接传给车架,并直接使钢板弹簧各片磨损,故安装钢板弹簧时,应在各片之间涂上适量的石墨润滑剂。2螺旋弹簧螺旋弹簧是用弹簧钢钢棒料卷制而成，它们有刚度不变的圆柱形螺旋弹簧和刚度可变的圆锥形螺旋弹簧。螺旋弹簧大多应用在独立悬架上，尤以前轮独立悬架采用广泛。它与钢板弹簧相比具有不需润滑，防污性强，占用纵向空间小，弹簧本身质量小的特点，因而现代轿车上广泛采用。出于乘坐舒适性的考虑，希望对于频率高且振幅小的地面冲击，弹簧能表现得柔软一点，而当冲击力大时，又能表现出较大的刚性，减小冲击行程，因此需要弹簧同时具有两种甚至两种以上的刚度。可采用钢丝直径不等的弹簧或螺距不等的弹簧，它们的刚度随负载的增加而增加。螺旋弹簧本身没有减振作用,因此在螺旋弹簧悬架中必须另装减振器。此外,螺旋弹簧只能承受垂直载荷，故必须装设导向机构以传递垂直力以外的各种力和力矩。3.扭杆弹簧扭杆弹簧是利用具有扭曲刚性的弹簧钢制成的长杆。其断面一般为圆形,少数为矩形或管形。它的两端可以做成花键、方型、六角形或带平面的圆柱等，一端固定于车身，一端与悬架上臂相连，车轮上下运动时，扭杆发生扭转变形，起到弹簧的作用。采用扭杆弹簧做弹性元件的悬架要设导向机构和减振器。扭杆是用锘钒合金弹簧钢制成,表面经过加工后很光滑。为保护其表面,通常涂以沥青和防锈油漆或者包裹一层玻璃纤维布,以防碰撞、刮伤和腐蚀。扭杆具有预扭应力,安装时左右扭杆预加扭转的方向都与扭杆安装在车上后承受工作载荷时扭转的方向相同,不能互换,为此，在左右扭杆上刻有不同的标记。扭杆弹簧的质量轻于钢板弹簧，而且不需润滑，保养维修简便。4.气体弹簧气体弹簧是在一个密封的容器中充入压缩气体,利用气体的可压缩性实现其弹性作用的。这种弹簧的刚度是可变的,因为作用在弹簧上的载荷增加时,容器内的定量气体气压升高,弹簧的刚度增大。反之,当载荷减小时,弹簧内的气压下降,刚度减小,故它具有较理想的弹性特性。气体弹簧有空气弹簧和油气弹簧两种(1)空气弹簧空气弹簧是利用压缩空气作弹簧的。根据压缩空气所用容器的不同,又有囊式和膜式两种型式。(2)油气弹簧在密闭的容器中充入压缩气体和油液,利用气体的可压缩性实现弹簧作用的装置称油气弹簧。油气弹簧以惰性气体(氮气)作为弹性介质,用油液作为传力介质,一般是由气体弹簧和液压缸所组成的。空气弹簧和油气弹簧都同螺旋弹簧一样，只能承受轴向载荷，因此气体弹簧悬架中要设置纵向和横向推力杆等导向机构,同时还必须设有减振器。气体弹簧可以通过专门的高度控制阀自动调节气室中的原始充气压力,以调节车身与地面的高度。5.橡胶弹簧橡胶弹簧是利用橡胶本身的弹性来缓和冲击、减小振动的。它可以承受压缩载荷与扭转载荷。橡胶弹簧的优点是:单位质量的储能量较金属弹簧多,隔音性能好,多用在悬架的副簧和缓冲块。三．减振器汽车行驶中如受到冲击力，弹性元件受力后产生的振动将持续一段时间，直到冲击能量完全被耗尽为止，故乘坐舒适性差。现在，大多数汽车中都装有减振器。减振器和弹性元件是并联安装的。（1）主要作用。减振器的作用是吸收钢板弹簧起落时车辆的振动，使其迅速恢复平稳的状态,以改善汽车行驶的平稳性（2）类型。减振器根据作用所在行程的不同，可分为单向（只在伸张行程中起作用）作用式减振器和双向（在压缩行程和伸张行程均起作用）作用式减振器；根据其减振介质不同，可分为液力减振器和油气减振器两种。目前，使用较多的是液力减振器。根据液力减振器的结构不同，又可分为摆臂式和筒式两种。（3）工作原理。汽主悬架系统中广泛采用液力减振器。其作用原理是利用液体流动的阻力来消耗振动的能量。当车架与车桥相对运动时,活塞在缸筒上下移动,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。此时孔壁与油液间的摩擦及液体分子内磨擦便形成对振动的阻尼,使车身和车架的振动能量转化为热能而被油液和减振器壳体所吸收,最后散到大气中去。减振器的阻尼力大小随车架与车桥的相对运动速度的增减而增减,并且与油液的粘度有关。1双向作用筒式减振器双向筒式减振器。液力减振器是在压缩和伸张行程中均能起减振作用的减振器，故称为双向作用式减振器。如仅能在伸张行程内起作用的，则称为单向作用式减振器。目前，使用较多的为双向作用式减振器。双向筒式减振器的基本工作原理：（a）压缩行程。当车轮与车架靠近时，减振器被压缩，活塞由上往下运动，活塞下腔内的油压升高，推开流通阀进入活塞上腔室，在此过程中产生一定的阻尼效果，并由于上腔室的容积小于下腔室的容积，致使下腔室的油液不能全部流入上腔室，多出的油液推开压缩阀，通过阀杆上的径向孔流入储油筒。此时，补偿阀和伸张阀关闭。（b）伸张行程。当车轮与车架的距离被拉开时，活塞由下往上运动，使活塞上方的压力升高，上腔室的油液经活塞内圈孔（较流通阀的孔小）并推开伸张阀流入下腔室，此时阻尼效果较压缩行程时强。由于活塞上腔室的容积小于下腔室的容积，上腔室的油量不足以补充下腔室容积，致使储油缸内的油压高于下腔室的油压，补偿阀打开，储油缸筒内的油流入工作筒（活塞下腔室）。此时，流通阀和压缩阀关闭。2充气式减振器(1)充气式减振器充气式减振器作为一种新型减振器,与双向作用筒式减振器相比,具有以下优点:①由于采用浮动活塞,不需要贮油缸筒还减少了一套阀门系统,使结构大为减化;②在防尘罩直径相同的条件下,充气式减振器工作缸筒及活塞直径大,可以产生更大的阻尼力;③减振器中的高压氮气能减少车轮遇到冲击力时产生的高频振动,且有助于消除噪声;④充气式减振器由于浮动活塞的存在,消除了油液的乳化现象。充气式减振器的缺点是:对油封要求高;充气工艺复杂,修理困难;当缸筒受到冲击而变形时,减振器就不能工作。(2)阻力可调式减振器阻力可调式减振器的悬架系统采用了刚度可变的空气弹簧。其工作原理是,当汽车载荷增加时,空气囊中的气压升高,与之相通的气室内的气压也随之升高,促使膜片向下移动与弹簧产生压力相平衡。同时,膜片带动与它相连的柱塞杆和柱塞下移,因而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面积,也就是减小了油液流经节流孔的流量,从而增加了油液的流动阻力。当汽车载荷减小时,柱塞上移,增大了节流孔的通道截面面积,结果减小了油液的流动阻力,达到了随汽车载荷的变化而改变减振器阻力的目的,保证了悬架系统具有良好的振动特性。某些高级轿车上装用了阻力可调式减振器。四、非独立悬架非独立悬架的结构特点是汽车两侧车轮分别安装在一根整体式的车轴两端,车轴则通过弹性元件与车架相连接。当一侧车轮受冲击力时会直接影响到另一侧车轮上，当车轮上下跳动时定位参数变化小。目前广泛应用于货车和大客车上，有些轿车后悬架也有采用的。非独立悬架由于非簧载质量比较大，高速行驶时悬架受到冲击载荷比较大，平顺性较差。一般载货汽车均采用钢板弹簧作为弹性元件的非独立悬架,因钢板弹簧既有缓冲、减振的功能,又起传力和导向的作用,使得悬架结构大为简化。而采用螺旋弹簧或气体弹簧则需要有较复杂的导向机构。1.纵置板簧式非独立悬架在板簧式非独立悬架中,钢板弹簧一般是纵向安置的,它与车桥的连接绝大多数是用两个U形螺栓,将钢板弹簧的中部刚性地固定在车桥上部。钢板弹簧两端通过钢板弹簧销与车架支座活动饺接,以起传力和导向作用。2.螺旋弹簧非独立悬架因为螺旋弹簧作为弹性元件，只能承受垂直载荷，所以其悬架系统要加设导向机构和减振器。螺旋弹簧非独立悬架一般只用作轿车的后悬架。后悬架中,导向元件横向推力杆,下连后桥,上连车身,用来传递车桥和车身之间的横向作用力及其力矩。加强杆也是下连车桥,上连车身,此杆的作用是加强横向推力杆的安装强度,并可减轻车重和使车身受力均匀。3空气弹簧非独立悬架汽车在行驶时由于载荷和路面的变化，要求悬架刚度随着变化。当空车时车身被抬高，满载时车身则被压得很低，会出现撞击缓冲块的情况。因而对于不同类型汽车提出不同的要求，矿山及大型客车要求其空车与满载时的车身高度变化不大；对于轿车要求在好路上降低车身高度，提高车速行驶；在坏路上提高车身，可以增大通过能力。因而要求车身高度随使用要求可以调节。空气弹簧非独立悬架可以满足要求。采用空气弹簧悬架时,可以通过车身高