汽车悬架知识专题：各类弹性元件详述
悬架设计指南
设计指南（弹簧、稳定杆）不管悬架的类型如何演变，从结构功能而言，它都是有弹性元件、减振装置和导向机构三部分组成。
一 弹性元件弹性元件主要作用是传递车轮或车桥与车架或车身之间的垂直载荷，并依靠其变形来吸收能量，达到缓冲的目的。
在现用的弹性元件中主要有三种；（1）钢板弹簧，（2）扭杆弹簧，（3）螺旋弹簧。
钢板弹簧设计板弹簧具有结构简单，制造、维修方便；除作为弹性元件外，还兼起导向和传递侧向、纵向力和力矩的作用；在车架或车身上两点支承，受力合理；可实现变刚度，应用广泛。
(一) 钢板弹簧布置方案1.1钢板弹簧在整车上布置(1) 横置；这种布置方式必须设置附加的导向传力装置，使结构复杂，质量加大，只在少数轻、微车上应用。
(2) 纵置；这种布置方式的钢板弹簧能传递各种力和力矩，结构简单，在汽车上得到广泛应用。
1.2 纵置钢板弹簧布置(1) 对称式；钢板弹簧中部在车轴（车桥）上的固定中心至钢板弹簧两端卷耳中心之间的距离相等，多数汽车上采用对称式钢板弹簧。
(2) 非对称式；由于整车布置原因，或者钢板弹簧在汽车上的安装位置不动，又要改变轴距或通过变化轴荷分配的目的时，采用非对称式钢板弹簧。
(二)钢板弹簧主要参数确定初始条件：1G ~满载静止时汽车前轴（桥）负荷2G ~满载静止时汽车后轴（桥）负荷1U G ~前簧下部分荷重2U G ~后簧下部分荷重1W F =(G 1-G 1U )/2 ~前单个钢板弹簧载荷2W F =(G 2-G 2U )/2 ~后单个钢板弹簧载荷c f ～悬架的静挠度；d f －悬架的动挠度1L ～汽车轴距；1、 满载弧高a f满载弧高指钢板弹簧装在车轴（车桥）上，汽车满载时钢板弹簧主片上表面与两端（不包括卷耳孔半径）连线间的最大高度差。
a f 用来保证汽车具有给定的高度。
当a f =0时，钢板弹簧在对称位置上工作。
为在车架高度已确定时得到足够的动挠度，常取a f = 10～20mm 。
2、 钢板弹簧长度L 的确定L —指弹簧伸直后两卷耳中心间的距离（1）钢板弹簧长度对整车影响当L 增加时：能显著降低弹簧应力，提高使用寿命；降低弹簧刚度，改善汽车平顺性；在垂直刚度C 给定的条件下，明显增加钢板弹簧纵向角刚度；减少车轮扭转力矩所引起的弹簧变形；原则上在总布置可能的条件下，尽可能将钢板弹簧取长些。
汽车悬架的性能开发专题资料集锦(二)
基于ADAMS的Z型悬架性能分析及四轮定位优化.pdf
建立Z型后悬架的ADAMS模型,分析了其悬架运动学和弹性运动学特性,将四轮 定位角动态变化与试验值做了对标,并且介绍了利用虚拟样机技术虚拟优化四 轮定位的方法。
基于ADAMS的刚柔耦合汽车悬架性能分析.pdf 在ADAMS软件中建立柔性体的方法;建立了刚柔耦合的汽车麦式独立前悬架与
悬架构件的柔性在建模中是不可忽略的, 建立刚柔耦合的悬架模型进行性能 分析是可行的并且是必要的。
悬架性能研究相关案例： 弹性元件对悬架性能的影响.pdf
随着现代轿车性能的不断提高，对悬架系统的缓冲、减振和导向性能的要求
愈加严格。轿车悬架中广泛采用的弹性元件的力学特性及其测试方法。对悬
架的空间弹性运动学问题进行了讨论，提出了处理此类问题的思路和方法， 为进一步分析整车行驶性能提供了依据。
轿车悬架性能对车身影响的分析与测试.pdf
微型汽车悬架的动态仿真方法.pdf 建立了微型汽车的两种四自由度动力学模型．其中，一种考虑车身纵向角振
动；另一种不考虑车身纵向角振动．推导出了计算公式，编制了悬挂系统特
性仿真计算的程序，并以长安微车为实例对加速度、相对动载、动挠度功率 谱和加速度均方根值进行了不同路面的模拟计算．
双连杆独立后悬架系统模型;对悬架系统进行运动学分析,并通过仿真结果与
实测数据的比较,证明了刚柔耦合悬架模型比刚体悬架模型更为准确。
乘用车前悬架的综合性能研究.rar
通过CATIA、ADAMS软件建立了半主动悬架的仿真模型、并依据悬架性能的评
定标准对悬架模型进行仿真分析,在与理论结果比较的基础上,实现了悬架性 能的改善。主要工作和成果如下:(1)首先对悬架系统的结构、控制及研究现 状与趋势进行了分析,阐明了本课题研究的意义。(2)在车辆行驶平顺性相关 的性能指标对比的基础上,分析了以车身加速度为评价指标的评价方法,最后, 建立了综合指标的平顺性评价函数。(3)应用CATIA、ADAMS分别建立了前后悬 架、转向系、发动机以及车身等各个子系统模型,并通过建立或修改信号交换 器将各个子系统组装成整车模型,为悬架系统性能的仿真分析做好准备。(4) 对所建模型进行车轮定位参数、前悬架刚度、前悬架侧倾性能的仿真分析,并 在此基础上进行了相应的参数优化,最后对悬架系统在整车中的性能发挥进行 了仿真分析。通过以上建模分析,将ADAMS仿真软件应用于汽车悬架系统仿真,
弹性元件和减震器
汽车底盘结构与维修课程教学设计课题弹性元件和减震器课时周次讲课日期周次讲课方式解说、演示、议论、多媒体及手段知识点教1、气体弹簧的工作原理学2、钢板弹簧、螺旋弹簧的结构及特色目减震器的种类及结构标能力点能剖析不一样种类的弹性元件特色能剖析不一样种类减震器的特色教学要点：钢板弹簧、螺旋弹簧结构特色。
重难点：钢板弹簧、螺旋弹簧结构特色。
难点教一、用发问的方式复习上一次课的内容学 1 、车桥有哪几种？有何作用？过程2、何为车轮定位？各参数的作用是什么？二、解说弹性元件的功用、工作原理、结构及特色结抓住每种种类的特色，同时注意总结其异同点。
在解说弹性元件的结构构时能够多进行动画演示以助于学生理解和掌握。
设三、剖析钢板弹簧、螺旋弹簧随和体弹簧的功用和工作原理计此过程应抓住其相同点和它自己的特色进行剖析，注意重申使用注意事项。
四、启迪性发问1、汽车上为何要安装弹性元件？2、汽车上采纳的弹性元件有哪几种？各有何特色？五、总结并部署课后作业弹性元件有哪几种？各有何特色？六、结束由老师指引思路对本次课内容作一个系统回首。
一、悬架的概说主1、悬架的功用：要教学内容·连结车桥和车架；·传达两者之间的各样作使劲和力矩；·克制并减小因为路面不平而惹起的振动，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控稳固性(缓冲、减振、导向及稳固)2、悬架的结构构成·悬架一般由弹性元件、导向装置和减振器等构成1）弹性元件的作用是蒙受和传达垂直载荷，缓冲并克制不平路面所惹起的冲击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）导向装置是用来传达纵向力、侧向力及其力矩，并保证车轮有正确的运动关系4）横向稳固器是一种协助弹性元件，以防备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·车身自然振动频次(亦称振动系统的固有频次)是影响汽车行驶平顺性的悬架重要性能指标之一·g—重力加快度； f —悬架垂直变形 (挠度 )；M —悬架簧载质量；c(Mg ／f ) —悬架刚度：指派车轮中心有关于车架和车身向上挪动的单位距离(即便悬架产生单位垂直压缩变形 )所需加于悬架上的垂直载荷。
第六章_悬架设计
第一节 概述
功用 1. 传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩，并且缓和路面传给车架(或车身)的冲击载荷， 衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺性； 2. 保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性；
三、双横臂式独立悬架导向机构设计
1．纵向平面内上、下横臂的布置方案 第1、2、6方案的主销后倾角变化规律是比较好的
2．横向平面内上、下横臂的布置方案
三、双横臂式独立悬架导向机构设计
3．水平面内上、下横臂动轴线的布置方案
三、双横臂式独立悬架导向机构设计
水平面内上、下横臂动轴线的布置方案
一、概述
功用 3. 保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力。 组成 由弹性元件、导向装置、减振器、缓冲块和横向稳定器等组成。
一、概述
二 各组成元件功用
弹性元件: 缓和路面传给车架(或车身)的冲击载荷。 导向装置：导向装置由导向杆系组成，用来决定车轮相对于车架(或车身)的运动特性并传递除弹性元件传递的垂直力以外的各种力和力矩。当用纵置钢板弹簧作弹性元件时，它兼起导向装置作用。
为了使轮胎在遇到凸起路障时能够使轮胎一面上跳，一面向后退让，以减少传到车身上的冲击力，还为了便于布置发动机，大多数前置发动机汽车的悬架下横臂轴M—M的斜置角α1为正，而上横臂轴N—N的斜置角α2则有正值、零值和负值三种布置方案，如车轮上跳、下横臂斜置角αl为正、上横臂斜置角α2为负值或零值时，主销后倾角随车轮的上跳而增大。如组合方案为上、下横臂斜置角α1、α2都为正值，如图6—33a所示，则主销后倾角随车轮的上跳较少增加甚至减少(当α1<α2时)。
它对簧上质量的侧倾角有影响： 此外，还要求汽车转弯行驶时，在0.4g的侧向加速度作用下，前、后轮侧偏角之差δ1-δ2应当在1°～3°范围内。 而前、后悬架侧倾角刚度的分配会影响前、后轮的侧偏角大小，从而影响转向特性，所以设计时还应考虑悬架侧倾角刚度在前、后轴上的分配。
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。
汽车悬架知识ppt课件
减震器
减振器
前桥
弹簧
车桥
弹性元件
纵向导向杆
三：振动频率：
据力学分析可知，如将汽车看成一个在弹性悬架上作单自由度 振动的质量，则其自振动率：
C=M×g / f
f：悬架垂直变形挠度 M：悬架簧载质量 簧载质量 悬架的性能指标体现在：自振频率（n）：取决于 悬架刚度
要求在设计悬架时，其自振频率应与人体步行时身体上、下 运动的频率相接近，在1～1.6HZ 的理想范围内。
3、当车桥与车架之间的相对速度过大时，减振器应能自动加大液流通道截面积，
使阻尼力保持在一定限度内。
车架
减震器
三、 减振器的分类：
按其作用方式不同分为：
车桥
弹性元件
1：双向作用减振器：在压缩、伸张两行程中均起减振作用。 2：单向作用减振器：仅在伸张行程中起减振作用。
1、双向作用筒式减振器
结构：
活塞杆 储油钢桶
伸张行程：当汽车掉入凹坑时，车轮下跳，
减振器受拉伸活塞上移。
上腔容积减少，油压 升高，油液推开伸张 阀，流入下腔。
车架 减震器
车桥
弹性元件
由于活塞杆占去一 定空间，所以自上 腔流入的油液不足 以充满下腔容积的 增加。储油缸中油 液推开补偿阀流入 下腔补充。
由于各阀门的节流作 用，便造成对悬架伸 张运动的阻力，使振 动能量衰减。
防尘罩 导向座
伸张阀
流通阀
活塞
压缩阀
补偿阀
工作原理
压缩行程：当汽车滚上凸起或滚出凹坑时，车轮靠近车架。
下腔容积减少， 油压升高，油液 推开压缩阀，流 入储油缸。
车架 减震器
车桥
弹性元件
容积减少，油压升 高，油液打开流通 阀，经过流通阀流 入上腔。
汽车构造-- 悬架 ppt课件
根据汽车载荷的变化，调整减振 器的节流孔的流通面积，进而调 整阻尼。
当载荷增加时，节流孔流通面积 减小，阻尼力增大。载荷减小时 的情况相反。
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第四节 非独立悬架
特点：
结构简单，工作可靠； 采用钢板弹簧非独立悬架时，省去导向结构，方便布置。 广泛引用簧载质量
为使汽车从空载到满载的范围变化时，车 f 悬架的垂直变形 身自然振动频率基本保持不便，要求悬架刚
度是可调的。
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7
三、悬架的分类
非独立悬架：
两侧车轮刚性连接在一起，只能共同运动的悬架 广泛应用于货车、客车和轿车后桥
独立悬架：
两侧车轮由断开式车桥连接，车轮单独通过悬架于车 架连接，可以单独跳动。
目的：通过主副簧先后起 作用，得到变刚度特性提 高汽车平顺性。
副簧在上：刚度突变，不 利于汽车平顺性。
副簧在下：副簧逐渐起作 用，具有刚度渐变的特点， 有利于汽车平顺性。
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二、螺旋弹簧非独立悬架
螺旋弹簧非独立悬架由 螺旋弹簧、减振器、纵 向推力杆和横向推力杆 组成。
常用于轿车的后悬架。
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。
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第三节 减振器
减振器作用：
加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车行驶平顺 性
减振器与弹性元件并联安装
减振器原理：
通过减振器自身的运动，消耗弹簧变形储存的能量， 将其变为热能，并散发到空气中，以衰减弹簧的振 动
PPT课件
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汽车悬架知识专题：各类弹性元件详述
汽车悬架知识专题：各类弹性元件详述悬架采用的弹性元件有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧、油气弹簧、橡胶弹簧等。
钢板弹簧钢板弹簧又叫叶片弹簧，它是由若干不等长的合金弹簧片叠加在一起组合成一根近似等强度的梁。
如图下右侧所示。
钢板弹簧3的第一片（最长的一片）称为主片，其两端弯成卷耳1，内装青铜或塑料或橡胶。
粉沫冶金、制成的衬套，用弹簧销与固定在车架上的支架、或吊耳作铰链连接。
钢板弹簧的中间用U 形螺栓与车桥固定。
中心螺栓4用来连接各弹簧片，并保证各片的装配时的相对位置。
中心螺栓到两端卷耳中心的距离可以相等，也可以不相等如下图所示。
为了增加主片卷耳的强度，将第二片末端也弯成半卷耳，包在主片卷耳和外面，且留有较大的间隙，使得弹簧在变形时，各片间有相对滑动的可能。
钢板弹簧在载荷作用下变形，各片之间因相对滑动而产生摩擦，可促使车架的振动衰减。
各片间的干摩擦，车轮将所受冲击力传递给车架，且增大了各片的摩损。
所以在装合时，各片间涂上较稠的润滑剂（石墨润滑脂），并应定期保养。
1. 卷耳；2. 弹簧夹；3. 钢板弹簧；4. 中心螺栓；钢板弹簧本身还兼起导向机构的作用，可不必单设导向装置，使结构简化，并且由于弹簧各片之间摩擦引起一定减振作用。
有些高级轿车的后悬架采用钢板弹簧作弹性元件。
目前一些国家汽车上采用变厚度的单片或二至三片的钢板弹簧，可以减少片与片间的干摩擦，减小动刚度，还提高使用应力，同时减轻重量。
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。
有些轿车后轮非独立悬架也有采用螺旋弹簧作弹性元件的。
由于螺旋弹簧只承受垂直载荷，它用做弹性元件的悬架要加设导向机构和减振器。
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。
扭杆弹簧扭杆弹簧总成用铬钒合金弹簧钢制成，它的表面经过加工很光滑。
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汽车悬架知识专题：各类弹性元件详述
悬架采用的弹性元件有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧、油气弹簧、橡胶弹簧等。
钢板弹簧
钢板弹簧又叫叶片弹簧，它是由若干不等长的合金弹簧片叠加在一起组合成一根近似等强度的梁。
如图下右侧所示。
钢板弹簧3的第一片（最长的一片）称为主片，其两端弯成卷耳1，内装青铜或塑料或橡胶。
粉沫冶金、制成的衬套，用弹簧销与固定在车架上的支架、或吊耳作铰链连接。
钢板弹簧的中间用U形螺栓与车桥固定。
中心螺栓4用来连接各弹簧片，并保证各片的装配时的相对位置。
中心螺栓到两端卷耳中心的距离可以相等，也可以不相等如下图所示。
为了增加主片卷耳的强度，将第二片末端也弯成半卷耳，包在主片卷耳和外面，且留有较大的间隙，使得弹簧在变形时，各片间有相对滑动的可能。
钢板弹簧在载荷作用下变形，各片之间因相对滑动而产生摩擦，可促使车架的振动衰减。
各片间的干摩擦，车轮将所受冲击力传递给车架，且增大了各片的摩损。
所以在装合时，各片间涂上较稠的润滑剂（石墨润滑脂），并应定期保养。
1. 卷耳；
2. 弹簧夹；
3. 钢板弹簧；
4. 中心螺栓；
钢板弹簧本身还兼起导向机构的作用，可不必单设导向装置，使结构简化，并且由于弹簧各片之间摩擦引起一定减振作用。
有些高级轿车的后悬架采用钢板弹簧作弹性元件。
目前一些国家汽车上采用变厚度的单片或二至三片的钢板弹簧，可以减少片与片间的干摩擦，减小动刚度，还提高使用应力，同时减轻重量。
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。
有些轿车后轮非独立悬架也有采用螺旋弹簧作弹性元件的。
由于螺旋弹簧只承受垂直载荷，它用做弹性元件的悬架要加设导向机构和减振器。
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。
扭杆弹簧
扭杆弹簧总成用铬钒合金弹簧钢制成，它的表面经过加工很光滑。
通常为保护扭杆表面，在其上涂有环氧树脂，并包一层玻璃纤维，再涂一层环氧树脂，最后涂上沥青和防锈油漆，以防摩蚀和损坏表面，从而提高扭杆弹簧的使用寿命。
如下图所示。
扭杆弹簧是一根由弹簧钢制的杆1。
扭杆断面常为圆形，少数是矩形或管形，扭杆一端固定在车架上，（另一端上的）摆臂2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，以保证车轮与车架的弹性联接。
扭杆弹簧在制造时，经热处理后施加一定的扭转力矩载荷，使它有一个永久
变形，而具有一定的预应力，这样可以在实际工作中减小工作时的实际应力，有利于延长扭杆弹簧的寿命。
但应注意左右扭杆由于施加应力有方向性，装在车上后承受工作载荷时扭转的方向应与所预加在扭杆上的扭转方向相一致，因而左右扭杆做有标记，安装时应加以注意。
采用扭杆弹簧做弹性元件的悬架要设导向机构和减振器。
扭杆弹簧与钢板弹簧相比质量轻于钢板弹簧，而且不需润滑，保养维修简便。
气体弹簧
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。
如下图所示。
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。
囊式空气弹簧由夹有帘线的橡胶组成的气囊和密闭在其中的压缩空气构成。
气囊外展由耐油橡胶制成单节或多节，节数越多弹簧越软，节与节之间围有钢质腰环，防止两节之间摩擦。
气囊上下盖板将空气封于室内。
膜式空气弹簧，它由橡胶模片和金属压制件组成。
它比囊式空气弹簧的弹性曲线更为理想，固有频率更低些，且尺寸小，便于布置因而多用于轿车上，但造价贵，寿命较短。
油气弹簧以气体（氮-惰性气体）作为弹性介质，用油液作为传力介质。
油气弹簧类型有简单式油气弹簧，不带隔膜式的油气弹簧。
带隔膜式油气弹簧，它将气体和液体分开，便于充气并防油液乳化。
如下图右侧所示是带反压气室式油
气弹簧，它有一个反压气室，相当于在简单油气弹簧上加上一个方向相反的小筒单油气弹簧，用以提高空载时弹簧刚度，使空载满载自然振动频率变化不大。
目前此种弹簧多用于重型车和部分小客车上。
油气弹簧简图
空气和油气弹簧用在悬架中，由于它们只能承受轴向载荷，因此悬架中必须加设导向机构和减振器。