汽车原理与结构-悬架与转向系统

汽车悬挂系统结构原理图解Post by：2010-10-419:48:00什么是悬挂系统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。

汽车车架（或车身）若直接安装于车桥（或车轮）上，由于道路不平，由于地面冲击使货物和人会感到十分不舒服，这是因为没有悬架装置的原因。

汽车悬架是车架（或车身）与车轴（或车轮）之间的弹性联结装置的统称。

它的作用是弹性地连接车桥和车架（或车身），缓和行驶中车辆受到的冲击力。

保证货物完好和人员舒适；衰减由于弹性系统引进的振动，使汽车行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；同时悬架系统承担着传递垂直反力，纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些力所造成的力矩作用到车架（或车身）上，以保证汽车行驶平顺；并且当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。

悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。

由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。

一般悬架由弹性元件、导向机构、减振器和横向稳定杆组成。

弹性元件用来承受并传递垂直载荷，缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。

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。

减振器用来衰减由于弹性系统引起的振动，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。

导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩，同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动，通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。

种类有单杆式或多连杆式的。

钢板弹簧作为弹性元件时，可不另设导向机构，它本身兼起导向作用。

汽车运用与维修专业《汽车悬架、转向与制动系统维修》课程标准【课程名称】汽车悬架、转向与制动系统维修【适用专业】中等职业学校汽车运用与维修专业1．课程性质《汽车悬架、转向与制动系统维修》是中等职业学校汽车运用与维修专业的一门专业课程，使学生掌握汽车制动、悬架及转向系统维修必要的知识和基本技能，具有汽车底盘相应故障诊断与排除的能力，培养学生学习掌握相关专业知识的能力，培养学生科学、严谨的精神，为职业岗位提供高等技术应用型专门人才。

2．课程的设计思路该课程着眼于学生的终身学习与可持续性发展，关注学生素质,关注学生职业岗位能力的培养。

该课程是依据“汽车运输类专业工作任务与职业能力分析表”中的汽车运输类专业汽车制动、悬架及转向系统维修常识设置的。

其总体设计思路是，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为以工作任务为中心组织课程内容，并让学生在完成具体项目的过程中学会完成相应工作任务，并构建相关理论知识，发展职业能力。

课程内容突出对学生职业能力的训练，理论知识的选取紧紧围绕工作任务的需要来进行，同时又充分考虑了中等职业教育对理论知识学习的需要，并融合了相关职业资格等级标准对知识、技能和态度的要求。

3．课程目标通过任务驱动型的项目教学活动，激发学生对本课程的学习兴趣。

掌握汽车制动、悬架及转向系统维修的内容，培养学生的创新精神、实践技能和创业能力，同时注重培养学生的认真负责的工作态度和一丝不苟的工作作风。

职业能力目标:1）掌握汽车汽车制动、悬架及转向系统作用、分类、结构和工作原理。

2）掌握汽车汽车制动、悬架及转向系统技术状况和故障的诊断与检修，能准确分析故障的原因。

3）掌握汽车汽车制动、悬架及转向系统各零部件常用的检修方法。

4）掌握汽车汽车制动、悬架及转向系统的故障诊断与排除方法。

5）了解常见汽车制动、悬架及转向系统诊断仪器和设备的使用方法。

4．课程内容和要求5．实施建议⑴教材编写1）以“工作任务”为主线设计教材，将本专业知识分解成若干任务进行学习。

《汽车悬挂、转向与制动系统维修》课程标准课程代码：2102054课程承担单位（部门）：汽车专业部制定人：制定日期：2021年12月审核人：审核日期：2021年12月批准人：批准日期:2021年12月一、适用对象汽车运用与维修专业二年级学生二、适用专业汽车运用与维修专业三、课程性质《汽车悬挂、转向与制动系统维修》是汽车运用与维修专业的一门核心课程。

本课程是依据汽车运用与维修专业人才培养目标和汽车服务相关职业岗位（群）的能力要求而设置的，对本专业所面向的岗位群所需要的知识、技能、和素质目标的达成支撑作用。

前导课程有《汽车底盘构造与拆装》、《汽车维护一（汽车认识）》等，后续课程有《汽车发动机控制系统检修》、《汽车空调系统检修》。

四、课程目标通过汽车悬挂、转向与制动系统检修的学习，能完成悬架与转向系统的维护、车轮的检修与换位、机械转向系统的检查与维修、电控助力转向系统的检查与维修、悬架的检查与维修、四轮定位、制动系统维护、制动器的维护与修理、制动主缸的检查与修理、真空助力装置的检查与修理、驻车制动系统的检查与调整、防抱死制动系统的检测与维修、制动跑偏故障的诊断与排除等工作任务，并进一步使学生学握以下知识能力、专业技能和素养能力。

具体目标如下：总体目标：学生通过学习，能够对汽车悬挂、转向及制动系统的常见故障进行分析、诊断、排除，能规范的更换相关零部件。

1.知识目标：（1）学生能叙述汽车悬挂、转向与制动系统的常见故障。

（2）学生能描述汽车悬挂、转向与制动系统的故障对车辆的影响。

（3）学生能描述悬挂、转向与制动系统的故障诊断方法。

（4）学生能描述规范拆装、更换悬挂、转向与制动系统相关零部件的方法。

（5）学生能描述汽车四轮定位的定义2.技能目标：（1）能根据故障情况独立制定维修计划，并能选择正确检测设备和仪器对悬挂、转向与制动系统进行检测和维修。

（2）能对悬挂、转向与制动系统进行基本维护。

（3）能规范对车轮进行换位作业，并对车轮出现的故障进行检修。

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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。

汽车车架（或车身）若直接安装于车桥（或车轮）上，由于道路不平，由于地面冲击使货物和人会感到十分不舒服，这是因为没有悬架装置的原因。

汽车悬架是车架（或车身）与车轴（或车轮）之间的弹性联结装置的统称。

它的作用是弹性地连接车桥和车架（或车身），缓和行驶中车辆受到的冲击力。

保证货物完好和人员舒适；衰减由于弹性系统引进的振动，使汽车行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；同时悬架系统承担着传递垂直反力，纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些力所造成的力矩作用到车架（或车身）上，以保证汽车行驶平顺；并且当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。

悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。

由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。

一般悬架由弹性元件、导向机构、减振器和横向稳定杆组成。

弹性元件用来承受并传递垂直载荷，缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。

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。

减振器用来衰减由于弹性系统引起的振，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。

导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩，同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动，通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。

种类有单杆式或多连杆式的。

转向系统概述一转向系统概述汽车上用来改变或恢复其行驶方向的专设机构称为汽车转向系统。

1. 转向系统的基本组成(1)转向操纵机构主要由转向盘、转向轴、转向管柱等组成。

(2)转向器将转向盘的转动变为转向摇臂的摆动或齿条轴的直线往复运动，并对转向操纵力进行放大的机构。

转向器一般固定在汽车车架或车身上，转向操纵力通过转向器后一般还会改变传动方向。

(3)转向传动机构将转向器输出的力和运动传给车轮(转向节)，并使左右车轮按一定关系进行偏转的机构。

2. 转向系统的类型及工作原理按转向能源的不同，转向系统可分为机械转向系统和动力转向系统两大类。

(1)机械转向系统以驾驶员的体力(手力)作为转向能源的转向系统，其中所有传力件都是机械的。

图d-zx-17是一种机械式转向系统。

需要转向时，驾驶员对转向盘1施加一个转向力矩。

该力矩通过转向轴2输入转向器8。

从转向盘到转向传动轴这一系列部件和零件即属于转向操纵机构。

作为减速传动装置的转向器中有1、2级减速传动副（右图所示转向系统中的转向器为单级减速传动副）。

经转向器放大后的力和减速后的运动传到转向横拉杆6，再传给固定于转向节3上的转向节臂5，使转向节和它所支承的转向轮偏转，从而改变了汽车的行驶方向。

这里，转向横拉杆和转向节臂属于转向传动机构此主题相关图片如下：l.转向盘2.安全转向轴3.转向节 4.转向轮5.转向节(2)动力转向系统兼用驾驶员体力和发动机(或电机)的动力为转向能源的转向系统，它是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。

图d-zx-18为一种液压式动力转向系统示意图。

其中属于转向加力装置的部件是：转向油泵5、转向油管4、转向油罐6以及位于整体式转向器10内部的转向控制阀及转向动力缸等。

当驾驶员转动转向盘1时，转向摇臂9摆动，通过转向直拉杆11、横拉杆8、转向节臂7，使转向轮偏转，从而改变汽车的行驶方向。

此主题相关图片如下：1.方向盘2.转向轴3.转向中间轴4.转向油管5.转向油泵6.转向油罐7.转向节臂8.转向横拉杆9.转向摇臂10.整体式转向器 11.转向直拉杆 12.转向减振器与此同时，转向器输入轴还带动转向器内部的转向控制阀转动，使转向动力缸产生液压作用力，帮助驾驶员转向操纵。

2.52.5.1 操纵稳定性一般概念汽车操纵稳定性包含的内容汽车操纵稳定性包含的内容横摆角速度频率响应特性车辆坐标系与转向盘角阶跃输入下的时域响应 车辆坐标系车辆坐标系与转向盘角阶跃输入下的时域响应稳态响应特性车辆坐标系与转向盘角阶跃输入下的时域响应稳态响应特性的三种类型车辆坐标系与转向盘角阶跃输入下的时域响应 瞬态响应特性角阶跃输入前后，直线行驶与等速圆周行驶这两个稳态运动之取决于汽车的结构参数进入稳态所经历的时间σ操纵稳定性的研究方法汽车为开路系统人－汽车系统为闭路系统2.5.2轮胎坐标系轮胎坐标系αOXY车轮平面车轮行驶方向正翻转力矩T正地面侧向反作用力FY车轮旋转轴线正侧偏角TZ正TY正外倾角γZ侧偏角α轮胎接地印迹中心的位移方向与X轴的夹角外倾角γ过轮胎坐标系原点的垂线与车轮平面的夹角轮胎的侧偏现象和侧偏力－侧偏角曲线侧偏力F轮胎的侧偏现象和侧偏力－侧偏角曲线轮有侧向弹性时，没有达到侧向附着极限，车轮行驶方向也将偏离FYyFαuFYyF轮胎的侧偏现象和侧偏力－侧偏角曲线F轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响轮胎的尺寸、型式和结构参数的影响大尺寸胎，子午线胎，钢丝子午线轮胎，k大小越小回正力矩Z回正力矩车轮静止时受到侧向力车轮运动时受到侧向力（侧向力较小）车轮运动时受到侧向力（侧向力较大）FeFYe—轮胎拖距eY轮胎拖距变大FYe轮胎拖距反而变小车轮运动时受到侧向力（侧向力很大）轮胎的Y车轮外倾角γ与外倾侧向力FγYFyF+OXYZ-向外滚开的趋势轮胎的F Y与γ、α的关系外倾侧向力γγγkFY=kγ－外倾刚度轮胎的Y侧偏角2.5.3线性二自由度汽车模型运动微分方程线性二自由度汽车模型运动微分方程建模中假设线性二自由度汽车模型运动微分方程两轮汽车模型及车辆坐标系范围内；不计地面切向力F X、外倾侧向、回正力矩T Z、垂直载荷的变化对轮胎侧偏刚度的影响yFγ线性二自由度汽车模型运动微分方程运动学分析rωv−rωuvay+=&同理求得线性二自由度汽车模型运动微分方程二自由度汽车动力学分析线性二自由度汽车模型运动微分方程二自由度汽车动力学分析线性二自由度汽车模型运动微分方程二自由度汽车动力学分析前轮角阶跃输入下的稳态响应稳态响应（前轮角阶跃输入下的稳态响应稳态横摆角速度增益前轮角阶跃输入下的稳态响应稳态响应的三种类型前轮角阶跃输入下的稳态响应 稳态响应的三种类型前轮角阶跃输入下的稳态响应稳态响应的三种类型影响前轮角阶跃输入下的稳态响应几个表征稳态响应的参数前轮角阶跃输入下的瞬态响应前轮角阶跃输入下横摆角速度的瞬态响应前轮角阶跃输入下的瞬态响应前轮角阶跃输入下横摆角速度的瞬态响应前轮角阶跃输入下的瞬态响应前轮角阶跃输入下横摆角速度的瞬态响应前轮角阶跃输入下的瞬态响应前轮角阶跃输入下横摆角速度的瞬态响应前轮角阶跃输入下的瞬态响应前轮角阶跃输入下横摆角速度的瞬态响应前轮角阶跃输入下的瞬态响应前轮角阶跃输入下横摆角速度的瞬态响应前轮角阶跃输入下的瞬态响应前轮角阶跃输入下横摆角速度的瞬态响应前轮角阶跃输入下的瞬态响应前轮角阶跃输入下横摆角速度的瞬态响应前轮角阶跃输入下的瞬态响应瞬态响应的稳定条件横摆角速度频率响应特性对微分方程进行傅里叶变换，得()()ωδωωδj B+()()ωδωωr横摆角速度频率响应特性评价横摆角速度频率响应的五个参数为共振时的增幅比。

结构稳定优势突出详解多连杆独立悬挂曾几何时，结构复杂、成本高昂的多连杆式独立悬架还只应用于豪华轿车，而随着近些年汽车制造技术的不断提升，零部件单位生产成本逐步降低，这种悬挂已广泛应用于中级车型和一些强调操控性的紧凑车型上，相比传统麦弗逊式和拖拽臂式，其结构上的优势是显而易见的。

追根溯源一下，最早应用多连杆悬挂的应该是这款1979年下线的奔驰S－Class W126车型没有像麦弗逊，整体桥等结构渊源的发展历史。

多连杆结构的盛行只是近这二、三十年的事，追溯一下，最早使用这种悬挂形式的量产车的是奔驰的S－Class W126车系，但在当时，这种悬挂形式还处于萌芽阶段，结构相对简单，因此很多人会认为它是“双叉臂结构”的变种，因为它的外观结构甚至特性与双叉臂系统非常相近，但后来推出的多连杆形式不断地出现四连杆，甚至五连杆，人们才发现这种结构具有很高的可塑性和延展性，而结构也越来越复杂。

■多连杆悬挂的工作结果是由各个连杆共同作用的组合而成顾名思义，多连杆式悬挂就是指由三根或三根以上连杆拉杆构成的悬挂结构，以提供多个方向的控制力，使车轮具有更加可靠的行驶轨迹。

常见的有三连杆、四连杆、五连杆等。

但由于三连杆结构已不能满足人们对于底盘操控性能的更高追求。

因此结构更为精确、定位更加准确的四连杆式和五连杆式悬架才能称得上是真正的多连杆式，这两种悬架结构通常应用于前轮和后轮。

在结构上以常见的五连杆式后悬挂为例，其五根连杆分别为：主控制臂、前置定位臂、后置定位臂、上臂和下臂。

它们分别对各个方向产生作用力。

比如，当车辆进行左转弯时，后车轮的位移方向正好与前转向轮相反，如果位移过大则会使车身失去稳定性，摇摆不定。

此时，前后置定位臂的作用就开始显现，它们主要对后轮的前束角进行约束，使其在可控范围内；相反，由于后轮的前束角被约束在可控范围内，如果后轮外倾角过大则会使车辆的横向稳定性减低，所以在多连杆悬架中增加了对车轮上下进行约束的控制臂，一方面是更好的使车轮定位，另一方面则使悬架的可靠性和韧性进一步提高。