弹性元件和减震器
第23讲、减振器和弹性元件
4、分类
双向作用筒式减振器 单向作用筒式减振器（伸张行程）
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（1）双向作用筒式减振器
结构：
伸张阀 活塞杆 储油桶 工作缸 防尘罩
流通阀
导向座
活塞 压缩阀 补偿阀
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工作原理
压缩行程：
车轮靠近车架
伸张阀
容积减少，油压 升高，油液打开 流通阀，经过流 通阀流入上腔。
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车架
车桥
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第二节 弹性元件
汽车上常用的弹性元件有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆 弹簧和气体弹簧等。
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1、钢板弹簧 作用： 既有弹性元件的作用，又可起到导向和减振作用 。 结构： 套管 螺栓 钢板弹簧 中心螺栓 弹簧夹
卷耳
螺母
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普通钢板弹簧的构造及布置形式
2、螺旋弹簧 制造： 用弹簧钢棒料卷制而成。 特点：无需润滑、抗污染、安装所需空间小、质量轻。 性能： 没有减振作用，必须另加减震器。 用途：轿车前轮独立悬架
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应用：
桑塔纳轿车的前悬架
当车轮转向跳动时， 车轮延主销转动。
弹簧套在减震器外边， 节省了安装空间，空 余的大量空间便于安 装发动机
扭杆
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4、气体弹簧 分为空气弹簧和油气弹簧两种 在一个密封的容器中充人压缩气体，利用气体的可压缩性 实现其弹簧作用
空气弹簧的刚度是可变的
结构复杂、制造成本高 只能承受轴向载荷，故气体弹簧悬架中必须设置纵向和横 向推力杆的导向机构 空气弹簧悬架中还必须有减振器
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3、扭杆弹簧
汽车减震
汽车减震系统的物理结构、原理及措施班级：农机1206 姓名：唐政伟学号：12110304206一．摘要汽车是现代社会中最主要也是最重要的交通工具之一，随着社会文明的进步，人们对汽车舒适性要求越来越高，汽车减震系统也越来越得到人们重视，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，汽车悬架是组成汽车减震系统的主要组成成分。
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。
它们共同作用达到给汽车减震的目的。
二．正文悬架系统是指车身、车架和车轮之间的一个连接结构系统，而这个结构系统包含了避震器、悬架弹簧、防倾杆、悬吊副梁、下控臂、纵向杆、转向节臂、橡皮衬套和连杆等部件。
当汽车行驶在路面上时因地面的变化而受到震动及冲击，这些冲击的力量其中一部份会由轮胎吸收，但绝大部分是依靠轮胎与车身间的悬架装置来吸收的。
悬架作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。
同时，汽车悬架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。
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。
弹性元件种类包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧等。
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。
减振器的类型有筒式减振器，阻力可调式新式减振器，充气式减振器。
传力装置是指车架的上下摆臂等叉形刚架、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。
悬架系统介绍
工作过程:
主动悬架系统的控制中枢是一个微电脑控制模块，在整车行驶过程中，悬架上 的多种传感器分别收集各种行车信息（车速、制动力、踏板速度、车身垂直方向 的振幅及频率、转向盘角度及转向速度等数据 ），电脑不断接收这些数据并与预 先设定的临界值进行比较，选择相应的悬架状态。 同时，微电脑独立控制每一只车轮上的执行元件，通过动力装置产生的作用 力控制执行单元相应的功能特性，从而能在任何时候、任何车轮上产生符合要求 的悬架运动。 另外，主动悬架具有控制车身运动的功能。当汽车制动或拐弯时的惯性引起 弹簧变形时，主动悬架会产生一个与惯性力相对抗的力，减少车身位置的变化。 例如当车辆拐弯时悬架传感器会立即检测出车身的倾斜和横向加速度，电脑根据 传感器的信息，与预先设定的临界值进行比较计算，立即确定在什么位置上将多 大的负载加到悬架上，使车身的倾斜减到最小。
４）多连杆式独立悬架 所谓多连杆悬挂，顾名思义就是通过各种连杆配置把车轮与车身相连的 一套悬挂机构。而连杆数量在3根以上才称为多连杆，目前主流的连杆数量 为5连杆。因此其结构要比双叉和麦弗逊复杂很多。
减震 原理
减震原理
减震器是一种用于减少机械设备振动和冲击的装置，通过吸收、分散或减弱振动和冲击的能量，保护机械设备的安全稳定运行。
减震器的原理包括两个方面：一是利用弹性元件吸收振动能量，二是利用流体介质减小或消散冲击力。
弹性元件是减震器中的重要组成部分。
它可以是弹簧、橡胶等具有一定弹性能力的材料。
当机械设备发生振动时，弹性元件可以通过弹性变形来吸收部分振动能量，使得振动幅度减小。
同时，弹性元件还可以起到缓冲的作用，使振动更加平稳。
流体介质也是减震器中常用的原理之一。
流体介质可以是气体、液体等，在机械设备中起到缓冲、减震、消散冲击力的作用。
当机械设备发生冲击时，流体介质可以通过在其内部流动和压缩来吸收和消散冲击力，减小对机械设备的影响。
减震器在工程领域中有着广泛的应用。
例如，在汽车领域中，减震器被用于降低行驶时车身的振动和冲击，提高乘坐舒适性和操控性能。
在建筑领域中，减震器被用于减少地震震动对建筑物的影响，保护建筑物和人员的安全。
总之，减震器通过利用弹性元件和流体介质的原理，能够减少机械设备的振动和冲击，提高设备的稳定性和安全性。
学习任务10 悬架
哈尔滨工业大学出版社
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4、气体弹簧（如图10-4） 气体弹簧主要有空气弹簧和油气弹簧两种。气体 弹簧是以空气做弹性介质，即在一个密闭的容器 内装入压缩空气（气压为0.5～1MPa），利用气 体的可压缩性实现弹簧的作用。 这种弹性元件叫空气弹簧，它 分为囊式和膜式空气弹簧。空 气弹簧在轿车上有采用尤其在 主动悬架中被采用。这种弹簧 随着载荷的增加，容器内压缩空气压力升高，使 其弹簧刚度也随之增加，载荷减少，弹簧压力也 随空气压力减少而下降，因而这种弹簧有其理想 的弹性特性。
图10-5油气弹簧
哈尔滨工业大学出版社
汽车底盘构造与维修
二、减振器 汽车在不平的路面行驶时，四个车轮在垂直方向会受到不 同力的作用，悬架系统中由于弹性元件受冲击产生振动， 为改善汽车行驶平顺性，悬架中与弹性元件并联安装减振 器。 为衰减振动，汽车悬架系统中采用减振器多是液力减振器， 其工作原理是当车架（或车身）和车桥间受振动出现相对 运动时，减振器内的活塞上下移动，减振器腔内的油液便 反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔 壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼 力，使汽车振动能量转化为油液热能，再由减振器吸收散 发到大气中。在油液通道截面和等因素不变时，阻尼力随 车架与车桥（或车轮）之间的相对运动速度增减，并与油 液粘度有关。减振器与弹性元件承担着缓冲击和减振的任 务，阻尼力过大，将使悬架弹性变坏，甚至使减振器连接 件损坏。因面要调节弹性元件和减振器这一矛盾。
减振器零件材料分类
减振器零件材料分类
减振器是一种用于减少机械系统振动和冲击的装置，它通常由多种材料组成。
根据其功能和用途，减振器的零件材料可以分为以下几类：
1. 金属材料，金属材料通常用于减振器的结构部分，以提供强度和稳定性。
常见的金属材料包括钢、铝合金、铜合金等。
这些材料具有良好的机械性能和耐腐蚀性，适用于减振器的支撑结构和连接部件。
2. 弹性材料，弹性材料用于制造减振器的缓冲部分，以吸收振动和冲击能量。
常见的弹性材料包括橡胶、聚氨酯、弹簧钢等。
这些材料具有较好的弹性和耐磨性，能够有效减少机械系统的振动传递。
3. 润滑材料，润滑材料通常用于减振器的摩擦部分，以降低摩擦阻力和磨损。
常见的润滑材料包括润滑油、润滑脂、聚四氟乙烯等。
这些材料能够减少摩擦热和磨损，提高减振器的使用寿命和性能稳定性。
4. 吸音材料，吸音材料用于减振器的消声部分，以降低噪音和
声波传播。
常见的吸音材料包括泡沫塑料、玻璃纤维、吸音板等。
这些材料能够有效吸收声波能量，减少机械系统产生的噪音和震动。
综上所述，减振器的零件材料主要包括金属材料、弹性材料、
润滑材料和吸音材料，它们各自发挥着重要的作用，共同构成了减
振器的功能和性能。
摩托车减震器工作原理
摩托车减震器工作原理
摩托车减震器的工作原理可以分为两个方面：弹性元件和液压阻尼。
首先，摩托车减震器使用弹性元件来减小行驶时遇到的颠簸和震动。
弹性元件通常是由弹簧制成，它们连接到车辆的底部和车轮之间的重要链接部位。
当摩托车通过不平的地面时，弹簧会压缩和释放，以吸收和减少震动。
这些弹簧的硬度和弹性特性对摩托车的行驶舒适性和稳定性有很大影响。
其次，摩托车减震器还采用液压阻尼来控制减震活动。
液压阻尼系统通常由阻尼器、活塞和油箱组成。
当摩托车通过颠簸路面时，弹簧的压缩和释放会使阻尼器内的活塞来回移动。
活塞上装有阻尼油，当活塞移动时，阻尼油通过阻尼孔进出。
通过控制阻尼孔的大小和数量，可以控制减震器的行程和阻尼力。
这样，摩托车减震器能够在一定程度上吸收和分散来自路面的能量，提升行驶的平稳性和舒适性。
综上所述，摩托车减震器的工作原理在于通过弹性元件和液压阻尼来减少路面震动，提供更平稳和舒适的行驶体验。
第13讲 减振器和弹性元件
·油液流经这些阀时，产生了阻尼力
·伸张阀弹簧刚度和预紧力比压缩阀的大，伸张行程油液的流通面积也比压缩行程小，减振器在伸张行程所产生的最大阻尼力远远大于压缩行程的最大阻尼力
·压缩行程是弹性元件起主要作用；伸张行程是减振器起主要作用
3、减振器的类型
·悬架广泛采用液力减振器，原理是利用液体流动的阻力来消耗振动的能量
·在压缩和伸张两行程内均能起减振作用的减振器称为双向作用式减振器
·另有一种减振器仅在伸张行程内起作用，称为单向作用式减振器。目前汽车上广泛采用双向作用筒式减振器。
4、双向作用筒式减振器
（1）结构：双向作用筒式减振器一般都具有四个阀，即压缩阀、伸张阀、流通阀和补偿阀。
·悬架一般由弹性元件、导向装置和减振器等组成
1）弹性元件的作用是承受和传递垂直载荷，缓冲并抑制不平路面所引起的冲击
2）减振器用以加快振动的衰减，使车身和车轮的振动得以控制
3）导向装置是用来传递纵向力、侧向力及其力矩，并保证车轮有正确的运动关系
4）横向稳定器是一种辅助弹性元件，以防止车身在不平路面上行驶或转向时发生过大的横向倾斜
·非独立悬架的特点：结构简单，成本低，车轮上下跳动时定位参数变化小，在货车和一些大客车上普遍采用，部分轿车后悬架也有采用
2)独立悬架
·独立悬架是每一侧车轮单独通过悬架与车桥相连，每个车轮能独立上下运动而无相互影响。
·车桥是断开式
·独立悬架车轮接地性好，行驶平顺性和操纵稳定性都优于非独立悬架，前轮定位角可以调节，在轿车上得到广泛应用
（2）工作原理(视频)
1）压缩行程
·车身下降，减振器受压缩，活塞下移，工作缸下腔减小，上腔增大。下腔油压高于上腔，油液压开流通阀进入上腔
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2、对减振器的要求
·减振器的阻尼力愈大，振动消除得愈快，但却使并联的弹性元件的作用不能充分发挥，同时，过大的阻尼力还可能导致减振器连接零件及车架损坏。为解决弹性元件与减振器之间的这一矛盾，对减振器提出如下要求：
1)在悬架压缩行程(车桥与车架相互移近的行程)内，减振器阻尼力应较小，以便充分利用弹性元件的弹性，以缓和冲击；
此过程应抓住其相同点和它本身的特点进行分析，注意强调使用注意事项。
四、启发性提问
1、汽车上为什么要安装弹性元件？
2、汽车上采用的弹性元件有哪几种？各有何特点？
五、总结并布置课后作业
弹性元件有哪几种？各有何特点？
六、结束
由老师引导思路对本次课内容作一个系统回顾。
主
要
教
学
内
容
一、悬架的概说
1、悬架的功用：
·压缩行程是弹性元件起主要作用；伸张行程是减振器起主要作用
5、新型减振器（以充气式减振器为例）
1）结构：
·结构特点是在缸筒的下部装有一个浮动活塞，在浮动活塞与缸筒一端形成的密闭气室中，充有高压的氮气。在浮动活塞的上面是减振器油液。
·工作活塞上装有随其运动速度大小而改变通道截面积的压缩阀和伸张阀。此二阀均由一组厚度相同，直径不等，由大到小而排列的弹簧钢片组成。
2)当悬架刚度一定时，簧载质量愈大，则悬架垂直变形愈大，而频率愈低。故空车行驶时的车身自然振动频率要比满载行驶时的高。簧载质量变化范围愈大，则频率变化范围也愈大。
·为了使簧载质量从相当于汽车空载到满载的范围内变化时或变化很小，就需要将悬架刚度做成可变的，即空车时悬架刚度小，而载荷增加时，悬架刚度随之增加
·在压缩和伸张两行程内均能起减振作用的减振器称为双向作用式减振器
·另有一种减振器仅在伸张行程内起作用，称为单向作用式减振器。目前汽车上广泛采用双向作用筒式减振器。
主
要
教
学
内
容
4、双向作用筒式减振器
（1）结构：一般具有四个阀，即压缩阀、伸张阀、流通阀和补偿阀。
1）流通阀和补偿阀是一般的单向阀，其弹簧很弱，当阀上的油压作用力与弹簧力同向时，阀处于关闭状态，完全不通液流；而当油压作用力与弹簧力反向时，只要有很小的油压，阀便能开启。
主
要
教
学
内
容
4、悬架的分类
·悬架按导向装置的型式(汽车两侧车轮运动的相互关系)可分为两大类：非独立悬架和独立悬架
1）非独立悬架
·车轮安装在一根整体式车桥两端，车桥通过弹性元件与车架相连。当一侧车轮跳动时，要影响另一侧车轮，也叫相关悬架
·非独立悬架的特点：结构简单，成本低，车轮上下跳动时定位参数变化小，在货车和一些大客车上普遍采用，部分轿车后悬架也有采用
2）压缩阀和伸张阀是卸载阀，其弹簧较强，预紧力较大，只有当油压增高到一定程度时，阀才能开启：而当油压减低到一定程度时，阀即自行关闭
（2）工作原理
1）压缩行程
·车身下降，减振器受压缩，活塞下移，工作缸下腔减小，上腔增大。下腔油压高于上腔，油液压开流通阀进入上腔
·活塞杆占去上腔部分容积，导致下腔油液不能全部流入上腔，多余的油液从压缩阀进入贮油缸筒
·这些阀的流通面积不大，造成一定阻尼力
2）伸张行程
·车身上升，活塞上移，使上腔容积减小，下腔容积增大，上腔油压高于下腔，油液推开伸张阀流入下腔
·由于活塞杆的存在，使下腔产生一定的真空度，贮油筒内的油液在真空吸力的作用下打开补偿阀流入下腔。
·油液流经这些阀时，产生了阻尼力
·伸张阀弹簧刚度和预紧力比压缩阀的大，伸张行程油液的流通面积也比压缩行程小，减振器在伸张行程所产生的最大阻尼力远远大于压缩行程的最大阻尼力
2)在悬架伸张行程(车桥与车架相对远离的行程)内，减振器的阻尼力应大，以求迅速减振；
3)当车桥(或车轮)与车架的相对速度过大时，减振器应当能自动加大液流通道截面积，使阻尼力始终保持在一定限度之内，以避免承受过大的冲击载荷
3、减振器的类型
·悬架广泛采用液力减振器，原理是利用液体流动的阻力来消耗振动的能量
·连接车桥和车架；
·传递二者之间的各种作用力和力矩；
·抑制并减小由于路面不平而引起的振动，保持车身和车轮之间正确的运动关系，保证汽车的行驶平顺性和操纵稳定性(缓冲、减振、导向及稳定)
2、悬架的结构组成
·悬架一般由弹性元件、导向装置和减振器等组成
1）弹性元件的作用是承受和传递垂直载荷，缓冲并抑制不平路面所引起的冲击
·g—重力加速度；f—悬架垂直变形(挠度)；M—悬架簧载质量；c(Mg／f )—悬架刚度：指使车轮中心相对于车架和车身向上移动的单位距离(即使悬架产生单位垂直压缩变形)所需加于悬架上的垂直载荷。
1)在悬架所受垂直载荷一定时，悬架刚度愈小，则自然振动频率愈低。但悬架刚度愈小，在一定载荷下悬架垂直变形就愈大，即车轮上下跳动所需要的空间愈大，如簧载质量大的货车
2）减振器用以加快振动的衰减，使车身和车轮的振动得以控制
3）导向装置是用来传递纵向力、侧向力及其力矩，并保证车轮有正确的运动关系
4）横向稳定器是一种辅助弹性元件，以防止车身在不平路面上行驶或转向时发生过大的横向倾斜
3、悬架的性能指标
·车身自然振动频率(亦称振动系统的固有频率)是影响汽车行驶平顺性的悬架重要性能指标之一
2)独立悬架
·独立悬架是每一侧车轮单独通过悬架与车桥相连，每个车轮能独立上下运动而无相互影响。
·车桥是断开式
·独立悬架车轮接地性好，行驶平顺性和操纵稳定性都优于非独立悬架，前轮定位角可以调节，在轿车上得到广泛应用
主
要
教学内容 Nhomakorabea二、减振器
1、减振器的功用
·为加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车的行驶平顺性，在大多数汽车的悬架系统内都装有减振器。
教
学
过
程
结
构
设
计
一、用提问的方式复习上次课的内容
1、车桥有哪几种？有何作用？
2、何为车轮定位？各参数的作用是什么？
二、讲解弹性元件的功用、工作原理、构造及特点
抓住每种类型的特点，同时注意总结其异同点。在讲解弹性元件的构造时可以多进行动画演示以助于学生理解和掌握。
三、分析钢板弹簧、螺旋弹簧和气体弹簧的功用和工作原理
汽车底盘构造与维修课程教案
课题
弹性元件和减震器
课时
周次
授课日期
周次
授课方式
及手段
讲授、演示、讨论、多媒体
教
学
目
标
知识点
1、气体弹簧的工作原理
2、钢板弹簧、螺旋弹簧的结构及特点
减震器的类型及结构
能力点
能分析不同类型的弹性元件特点
能分析不同类型减震器的特点
教
学
重
难
点
重点：钢板弹簧、螺旋弹簧结构特点。
难点：钢板弹簧、螺旋弹簧结构特点。