汽车底盘构造与维修教案——悬架.docx

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1、教案课程名称：汽车底盘构造与维修任课教师授课班级授课时间课次课题第十章悬架课型理论课教学方法课件讲授、实物讲解教学目的1、能让学生分析不同类型的弹性元件和减震器的特点；2、能识别独立悬架和非独立悬架教学重点1、减震器的类型及结构2、钢板弹簧、螺旋弹簧结构特点3、钢板弹簧非独立悬架结构特点4、麦弗逊、烛式独立悬架结构特点教学难点1、减震器的类型及结构2、麦弗逊、烛式独立悬架结构特点课后作业1 .悬架的功用是什么？2 .悬架由哪几部分构成?各部分的功用是什么？3 .简述液力减振器的工作原理。4 .为什么汽车上广泛采用钢板弹簧作为弹性元件？5 .螺旋弹簧有什么优缺点？6、独立悬架有什么优缺点？课堂反

2、馈课次教学内容教学内容备注导入：悬架是保证汽车正 常、平稳地行 使的必要装 置。一、悬架的概说1、悬架的功用： 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、悬架的结构组成重点介绍：要求学生理解掌握悬架的结构组成 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

3、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n=（l2M）JeM）=（l2）7f g一重力加速度；f一悬架垂直变形（挠度）；小一悬架簧载质量；c（Mgf）一悬架刚度：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宜载荷。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宜变形就愈大，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）当悬架刚度一定时，簧载质量

4、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）非独立悬架重点介绍：要求学生理解掌握悬架 的类型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

5、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）独立悬架要求学生了解减振器的 功用、类型和 对其的要求。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。减振器和弹性元件是并联安装的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

6、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；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 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4、双向作用筒式减振器（I）结构：一般具有四个阀，即压缩阀、伸张阀

7、、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。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2）伸张行程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

8、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）工作原理 当车轮上下跳动时，减振器的工作活塞在油液中作往复运动。使工作活塞的上腔和下腔之间产生油压差，压力油便推开压缩阀或伸张阀而来回流动。由于阀对压力油产生较大的阻尼力，使振动衰减。 由于活塞杆的进出而引起的缸筒容积的变化，则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。而前述的双向作用筒式减振器又称双筒式减振器。3）充气式减振器的特点 由于采用浮动活塞而减少了一套阀门系统，使结构大为减化，零件数约减少15%。 由于减振器内充有高压气体，能有效地减少车轮受到突然冲击时产生的高频振动，并有助于消除噪声。

9、在防尘罩直径相同的情况下，充气式减振器的工作缸和活塞直径比双筒式减振器大，所以在每厘米行程中流经阀的流量较双筒式减振器大几倍，故在同样泄流的不利工作条件下，它比双筒式能更可靠地保证产生足够的阻尼力。 充气式减振器由于内部具有高压气体和油气被浮动活塞隔开，消除了油的乳化现象。 缺点是对油封要求高；充气工艺复杂，不能修理；以及当缸筒受到外界物体的冲击而产生变形时，减振器就不能工作。三、弹性元件 汽车悬架所用的弹性元件可分为钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧和橡胶弹簧等。 一般载货汽车的非独立悬架广泛采用钢板弹簧 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

10、应用 橡胶弹簧多用在悬架的副簧和缓冲块。1、钢板弹簧 钢板弹簧是汽车悬架中应用量广泛的一种弹性元件。（1）钢板弹簧的结构重点介绍：钢板弹簧要求学生理解掌握钢板弹簧的结构特点。（2）钢板弹簧的断面型式为了进一步改善钢板弹簧的受力状况，可采用不同形状的断面。1）矩形断面钢板弹簧（图a）结构简单，但受拉应力一面的棱角处易产生疲劳裂纹。2）（图b、c）采用上下不对称的横断面，由于断面抗弯的中性轴线上移，不但可减小拉应力，而且节省了材料。2、螺旋弹簧螺旋弹簧广泛地应用于前独立悬架。螺旋弹簧与钢板弹簧相比滑，不忌泥污，所占纵向空间不大，弹簧质量小等优点。 螺旋弹簧本身没有减振作用，因此在螺旋弹簧悬架中必须

11、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。螺旋弹簧常用弹簧钢棒料卷制而成，可做成等螺距或变螺距的，前者刚度不变，后者刚度是可变的。3、扭杆弹簧 扭杆弹簧是一根具有扭转弹性的直线金属杆件。其断面般为圆形.少数为矩形或管形。它的两端可以做成花键、方形、六角形或带干面的圆柱形等，以便将一端固定在车架上，另一端通过摆臂固定在车轮上。有的扭杆由一些矩形断面的薄扭片组合而成，更为柔软。 扭杆弹簧的特点1）扭杆是用格机合金弹簧钢制成，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。2）扭杆具有预扭应力，安装时左右扭杆预加扭转的方向

12、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标记。3）扭杆本身的扭转刚度虽然是常数，但采用扭杆的悬架刚度却是可变的。4）扭杆弹簧与钢板弹簧相比较，具有质量小，不需润滑的优点4、气体弹簧 原理：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簧作用的。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。 类型：气体弹簧有空气弹簧和油气弹簧两种。 结构特点：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

13、簧悬架中必须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面的高度（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。1）囊式空气弹簧是由夹有帘线的橡胶气囊和密闭在其中压缩空气所组成。气囊内层用气密性好的橡胶制成，而外层则用耐油橡胶制成。气囊一般做成两节，节与节之间围有钢质的腰环，使中间部分不致有径向扩张，并防止两节之间相互摩擦。气囊的上下盖板将气囊密封。2）膜式空气弹簧的密闭气囊由橡胶膜片和金属压制件组成。（2）油气弹簧原理：油气弹簧在密闭的容器中充入压缩气体和油液，利用气体

14、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相当于液力减振器的液压缸所组成的。特点：由于氮气贮存在密闭的球形气室内，其压力随外载荷的大小而变化,故油气弹簧具有变刚度的特性，同时又起液力减振器的作用。类型：根据结构的不同，油气弹簧分为单气室、双气室以及两级压力式。单气室油气弹簧又分为油气分隔式和油气不分隔式两种。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。利用与其他形式的弹簧元件之间的对比简单介绍：橡胶弹簧要求学生了解橡胶弹簧的结构特点它可以承受压缩载荷与扭转载荷。归纳小结：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，多用概括基本内在悬架的副簧和缓冲块。容，归纳重点内容，布置下讲的主要教学内容四、非独立悬架 非独立悬架与整体式车桥配用 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(1)结构分析重点介绍：要求学生理解掌握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，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