彈性元件和減震器

1、汽車底盤構(gòu)造與維修課程教案課題彈性元件和減震器課時(shí)周次授課日期周次授課方式及手段講授、演示、討論、多媒體教學(xué)目標(biāo)知識點(diǎn)1、氣體彈簧的工作原理2、鋼板彈簧、螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)減震器的類型及結(jié)構(gòu)能力點(diǎn)能分析不同類型的彈性元件特點(diǎn)能分析不同類型減震器的特點(diǎn)教學(xué)重難點(diǎn) 重點(diǎn)：鋼板彈簧、螺旋彈簧結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 難點(diǎn)：鋼板彈簧、螺旋彈簧結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。教學(xué)過程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、用提問的方式復(fù)習(xí)上次課的內(nèi)容 1、車橋有哪幾種？有何作用？2、何為車輪定位？各參數(shù)的作用是什么？二、講解彈性元件的功用、工作原理、構(gòu)造及特點(diǎn)   抓住每種類型的特點(diǎn)，同時(shí)注意總結(jié)其異同點(diǎn)。在講解彈性元件的構(gòu)造時(shí)可以多

2、進(jìn)行動畫演示以助于學(xué)生理解和掌握。三、分析鋼板彈簧、螺旋彈簧和氣體彈簧的功用和工作原理    此過程應(yīng)抓住其相同點(diǎn)和它本身的特點(diǎn)進(jìn)行分析，注意強(qiáng)調(diào)使用注意事項(xiàng)。 四、啟發(fā)性提問1、汽車上為什么要安裝彈性元件？2、汽車上采用的彈性元件有哪幾種？各有何特點(diǎn)？五、總結(jié)并布置課后作業(yè)彈性元件有哪幾種？各有何特點(diǎn)？六、結(jié)束     由老師引導(dǎo)思路對本次課內(nèi)容作一個(gè)系統(tǒng)回顧。主要教學(xué)內(nèi)容一、懸架的概說1、懸架的功用：·連接車橋和車架；·傳遞二者之間的各種作用力和力矩；·抑制并減小由于路面不平而引起

3、的振動，保持車身和車輪之間正確的運(yùn)動關(guān)系，保證汽車的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性(緩沖、減振、導(dǎo)向及穩(wěn)定)2、懸架的結(jié)構(gòu)組成·懸架一般由彈性元件、導(dǎo)向裝置和減振器等組成1）彈性元件的作用是承受和傳遞垂直載荷，緩沖并抑制不平路面所引起的沖擊2）減振器用以加快振動的衰減，使車身和車輪的振動得以控制3）導(dǎo)向裝置是用來傳遞縱向力、側(cè)向力及其力矩，并保證車輪有正確的運(yùn)動關(guān)系4）橫向穩(wěn)定器 是一種輔助彈性元 件，以防止車身在 不平路面上行駛或轉(zhuǎn)向時(shí)發(fā)生過大的 橫向傾斜3、懸架的性能指標(biāo)·車身自然振動頻率(亦稱振動系統(tǒng)的固有頻率)是影響汽車行駛平順性的懸架重要性能指標(biāo)之一·g重力加速

4、度；f懸架垂直變形(撓度)；M懸架簧載質(zhì)量； c(Mgf ) 懸架剛度：指使車輪中心相對于車架和車 身向上移動的單位距離(即使懸架產(chǎn)生單位垂直壓縮變形)所需加于懸架上的垂直載荷。1)在懸架所受垂直載荷一定時(shí)，懸架剛度愈小，則自然振動頻率愈低。但懸架剛度愈小，在一定載荷下懸架垂直變形就愈大，即車輪上下跳動所需要的空間愈大，如簧載質(zhì)量大的貨車2)當(dāng)懸架剛度一定時(shí)，簧載質(zhì)量愈大，則懸架垂直變形愈大，而頻率愈低。故空車行駛時(shí)的車身自然振動頻率要比滿載行駛時(shí)的高。簧載質(zhì)量變化范圍愈大，則頻率變化范圍也愈大。·為了使簧載質(zhì)量從相當(dāng)于汽車空載到滿載的范圍內(nèi)變化時(shí)或變化很小，就需要將懸架剛度做成可變

5、的，即空車時(shí)懸架剛度小，而載荷增加時(shí)，懸架剛度隨之增加主要教學(xué)內(nèi)容4、懸架的分類·懸架按導(dǎo)向裝置的型式(汽車兩側(cè)車輪運(yùn)動的相互關(guān)系)可分為兩大類：非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架1）非獨(dú)立懸架·車輪安裝在一根整體式車橋兩端，車橋通過彈性元件與車架相連。當(dāng)一側(cè)車輪跳動時(shí)，要影響另一側(cè)車輪，也叫相關(guān)懸架·非獨(dú)立懸架的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，車輪上下跳動時(shí)定位參數(shù)變化小，在貨車和一些大客車上普遍采用，部分轎車后懸架也有采用2)獨(dú)立懸架·獨(dú)立懸架是每一側(cè)車輪單獨(dú)通過懸架與車橋相連，每個(gè)車輪能獨(dú)立上下運(yùn)動而無相互影響。·車橋是斷開式·獨(dú)立懸架車輪接地性好，

6、行駛平順性和操縱穩(wěn)定性都優(yōu)于非獨(dú)立懸架，前輪定位角可以調(diào)節(jié)，在轎車上得到廣泛應(yīng)用主要教學(xué)內(nèi)容二、減振器1、減振器的功用·為加速車架與車身振動的衰減，以改善汽車的行駛平順性，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)都裝有減振器。·減振器和彈性元件是并聯(lián)安裝的2、對減振器的要求·減振器的阻尼力愈大，振動消除得愈快，但卻使并聯(lián)的彈性元件的作用不能充分發(fā)揮，同時(shí)，過大的阻尼力還可能導(dǎo)致減振器連接零件及車架損壞。為解決彈性元件與減振器之間的這一矛盾，對減振器提出如下要求：1)在懸架壓縮行程(車橋與車架相互移近的行程)內(nèi)，減振器阻尼力應(yīng)較小，以便充分利用彈性元件的彈性，以緩和沖擊；2)在懸架

7、伸張行程(車橋與車架相對遠(yuǎn)離的行程)內(nèi)，減振器的阻尼力應(yīng)大，以求迅速減振；3)當(dāng)車橋(或車輪)與車架的相對速度過大時(shí)，減振器應(yīng)當(dāng)能自動加大液流通道截面積，使阻尼力始終保持在一定限度之內(nèi)，以避免承受過大的沖擊載荷3、減振器的類型·懸架廣泛采用液力減振器，原理是利用液體流動的阻力來消耗振動的能量·在壓縮和伸張兩行程內(nèi)均能起減振作用的減振器稱為雙向作用式減振器·另有一種減振器僅在伸張行程內(nèi)起作用，稱為單向作用式減振器。目前汽車上廣泛采用雙向作用筒式減振器。主要教學(xué)內(nèi)容4、雙向作用筒式減振器（1）結(jié)構(gòu)：一般具有四個(gè)閥 ，即壓縮閥、伸張閥、流通閥和補(bǔ)償閥。1）流通閥和補(bǔ)償閥

8、是一般的單向閥，其彈簧很弱，當(dāng)閥上的油壓作用力與彈簧力同向時(shí)，閥處于關(guān)閉狀態(tài)，完全不通液流；而當(dāng)油壓作用力與彈簧力反向時(shí)，只要有很小的油壓，閥便能開啟。2）壓縮閥和伸張閥是卸載閥，其彈簧較強(qiáng)，預(yù)緊力較大，只有當(dāng)油壓增高到一定程度時(shí)，閥才能開啟：而當(dāng)油壓減低到一定程度時(shí)，閥即自行關(guān)閉（2）工作原理1）壓縮行程·車身下降，減振器受壓縮，活塞下移，工作缸下腔減小，上腔增大。下腔油壓高于上腔，油液壓開流通閥進(jìn)入上腔·活塞桿占去上腔部分容積，導(dǎo)致下腔油液不能全部流入上腔，多余的油液從壓縮閥進(jìn)入貯油缸筒·這些閥的流通面積不大，造成一定阻尼力2）伸張行程·車身上升，活

9、塞上移，使上腔容積減小，下腔容積增大，上腔油壓高于下腔，油液推開伸張閥流入下腔·由于活塞桿的存在，使下腔產(chǎn)生一定的真空度，貯油筒內(nèi)的油液在真空吸力的作用下打開補(bǔ)償閥流入下腔。·油液流經(jīng)這些閥時(shí)，產(chǎn)生了阻尼力·伸張閥彈簧剛度和預(yù)緊力比壓縮閥的大，伸張行程油液的流通面積也比壓縮行程小，減振器在伸張行程所產(chǎn)生的最大阻尼力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于壓縮行程的最大阻尼力·壓縮行程是彈性元件起主要作用；伸張行程是減振器起主要作用 5、新型減振器（以充氣式減振器為例）1）結(jié)構(gòu)：·結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在缸筒的下部裝有一個(gè)浮動活塞，在浮動活塞與缸筒一端形成的密閉氣室中，充有高壓的氮?dú)?。在?/p>

10、動活塞的上面是減振器油液。·工作活塞上裝有隨其運(yùn)動速度大小而改變通道截面積的壓縮閥和伸張閥。此二閥均由一組厚度相同，直徑不等，由大到小而排列的彈簧鋼片組成。 2）工作原理·當(dāng)車輪上下跳動時(shí)，減振器的工作活塞在油液中作往復(fù)運(yùn)動。使工作活塞的上腔和下腔之間產(chǎn)生油壓差，壓力油便推開壓縮閥或伸張閥而來回流動。由于閥對壓力油產(chǎn)生較大的阻尼力，使振動衰減。·由于活塞桿的進(jìn)出而引起的缸筒容積的變化，則由浮動活塞的上下運(yùn)動來補(bǔ)償。因此這種減振器不需儲液缸筒，所以亦稱單筒式減振器。而前述的雙向作用筒式減振器又稱雙筒式減振器。3）充氣式減振器的特點(diǎn)·由于采用浮動活塞而減少了

11、一套閥門系統(tǒng)，使結(jié)構(gòu)大為減化，零件數(shù)約減少15。·由于減振器內(nèi)充有高壓氣體，能有效地減少車輪受到突然沖擊時(shí)產(chǎn)生的高頻振動，并有助于消除噪聲。·在防塵罩直徑相同的情況下，充氣式減振器的工作缸和活塞直徑比雙筒式減振器大，所以在每厘米行程中流經(jīng)閥的流量較雙筒式減振器大幾倍，故在同樣泄流的不利工作條件下，它比雙筒式能更可靠地保證產(chǎn)生足夠的阻尼力。·充氣式減振器由于內(nèi)部具有高壓氣體和油氣被浮動活塞隔開，消除了油的乳化現(xiàn)象。·缺點(diǎn)是對油封要求高；充氣工藝復(fù)雜，不能修理；以及當(dāng)缸筒受到外界物體的沖擊而產(chǎn)生變形時(shí)，減振器就不能工作。主要教學(xué)內(nèi)容三、彈性元件·汽

12、車懸架所用的彈性元件可分為鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、氣體彈簧和橡膠彈簧等。·一般載貨汽車的非獨(dú)立懸架廣泛采用鋼板彈簧·大多數(shù)轎車的獨(dú)立懸架應(yīng)用螺旋彈簧和扭桿彈簧；·而在重型載貨汽車上氣體彈簧得到廣泛的應(yīng)用·橡膠彈簧多用在懸架的副簧和緩沖塊。1、鋼板彈簧·鋼板彈簧是汽車懸架中應(yīng)用量廣泛的一種彈性元件。它由若干片長度不等、曲率半徑不同、厚度相等或不等的彈簧鋼片疊合在一起組成一根近似等強(qiáng)度的彈性梁。（1）鋼板彈簧的結(jié)構(gòu)1） 鋼板彈簧的中部一般由u形螺栓與車橋剛性固定，其兩端用鋼板彈簧銷鉸接在車架的支架上。2）為加強(qiáng)第一片卷耳，常將第二片末端也彎成

13、卷耳，把第一片卷耳包住。彈簧受壓變形時(shí)為防止它們之間產(chǎn)生相對滑動，在第一片與第二片卷耳之間留有較大的空隙。3） 在車架加載彈簧變形時(shí)，鋼板彈簧各片之間產(chǎn)生相對滑動進(jìn)而產(chǎn)生摩擦，此時(shí)鋼板彈簧本身具有一定的減振作用。如果鋼板彈簧各片之間產(chǎn)生干摩擦?xí)r，輪胎所受到的沖擊要直接傳給車架，并直接使鋼板彈簧各片磨損，故安裝鋼板彈簧時(shí)，應(yīng)在各片之間涂上適量的石墨潤滑劑。 （2）鋼板彈簧的斷面型式·為了進(jìn)一步改善鋼板彈簧的受力狀況，可采用不同形狀的斷面。1）矩形斷面鋼板彈簧（圖a）結(jié)構(gòu)簡單，但受拉應(yīng)力一面的棱角處易產(chǎn)生疲勞裂紋。2）（圖b、c）采用上下不對稱的橫斷面，由于斷面抗彎的中性軸線上移，不但可

14、減小拉應(yīng)力，而且節(jié)省了材料。（3）鋼板彈簧端部的結(jié)構(gòu)型式：鋼板彈簧端部有三種結(jié)構(gòu)型式。1）端部為矩形的鋼板，其制造簡單，廣泛應(yīng)用在載貨汽車上。2）端部為梯形的鋼板，其質(zhì)量小、節(jié)省鋼材，較多的用在載貨汽車上。3）端部為橢圓形的鋼板，這種結(jié)構(gòu)改善了應(yīng)力分布狀況，片端彈性好，片間摩擦小，重量也較輕，但制造工藝復(fù)雜，成本較高，一般在轎車上應(yīng)用較多2、螺旋彈簧·螺旋彈簧廣泛地應(yīng)用于前獨(dú)立懸架。螺旋彈簧與鋼板彈簧相比滑，不忌泥污，所占縱向空間不大，彈簧質(zhì)量小等優(yōu)點(diǎn)。·螺旋彈簧本身沒有減振作用，因此在螺旋彈簧懸架中必須另裝減振器。·此外，螺旋彈簧只能承受垂直載荷，故必須裝設(shè)導(dǎo)向

15、機(jī)構(gòu)以傳遞垂直力以外的各種力和力矩。螺旋彈簧常用彈簧鋼棒料卷制而成，可做成等螺距或變螺距的，前者剛度不變，后者剛度是可變的。主要教學(xué)內(nèi)容3、扭桿彈簧·扭桿彈簧是一根具有扭轉(zhuǎn)彈性的直線金屬桿件。其斷面一般為圓形少數(shù)為矩形或管形。它的兩端可以做成花鍵、方形、六角形或帶干面的圓柱形等，以便將一端固定在車架上，另一端通過擺臂 固定在車輪上。當(dāng)車輪跳動時(shí)，擺臂便繞著扭桿軸線而擺動使扭桿產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)彈性變形，借以保證車輪與車架的彈性聯(lián)系。有的扭桿由一些矩形斷面的薄扭片組合而成，更為柔軟。·扭桿彈簧的特點(diǎn)1） 扭桿是用鉻釩合金彈簧鋼制成，表面 通常涂以瀝青和防銹油漆或者包裹一層玻璃纖維布，以

16、防碰撞，刮傷和腐蝕。2)扭桿具有預(yù)扭應(yīng)力，安裝時(shí)左右扭桿預(yù)加扭轉(zhuǎn)的方向都與扭桿安裝在車上后承受工作載荷時(shí)扭轉(zhuǎn)的方向相同，不能互換，為此，在左右扭桿上刻有不同標(biāo)記。3)扭桿本身的扭轉(zhuǎn)剛度雖然是常數(shù)，但采用扭桿的懸架剛度卻是可變的。4)扭桿彈簧與鋼板彈簧相比較，具有質(zhì)量小，不需潤滑的優(yōu)點(diǎn)4、氣體彈簧·原理：氣體彈簧是在一個(gè)密封的容器中充入壓縮氣體，利用氣體的可壓縮性實(shí)現(xiàn)其彈簧作用的。這種彈簧的剛度是可變的，因?yàn)樽饔迷趶椈缮系妮d荷增加時(shí)，容器內(nèi)的定量氣體氣壓升高，彈簧的剛度增大。反之，當(dāng)載荷減小時(shí)，彈簧內(nèi)的氣壓下降，剛度減小，故它具有較理想的彈性特性。·類型：氣體彈簧有空氣彈簧和

17、油氣彈簧兩種。·結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：空氣彈簧和油氣彈簧都同螺旋彈簧一樣，只能承受軸向載荷，因此氣體彈簧懸架中必須設(shè)置縱向和橫向推力桿等導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，同時(shí)還必須設(shè)有減振器。氣體彈簧可以通過專門的高度控制閥自動調(diào)節(jié)氣室中的原始充氣壓力面的高度（1）空氣彈簧·空氣彈簧是利用壓縮空氣作彈簧的。·根據(jù)壓縮空氣所用容器的不同，又有囊式和膜式兩種型式。1）囊式空氣彈簧是由夾有簾線的橡膠氣囊和密閉在其中壓縮空氣所組成。氣囊內(nèi)層用氣密性好的橡膠制成，而外層則用耐油橡膠制成。氣囊一般做成兩節(jié)，節(jié)與節(jié)之間圍有鋼質(zhì)的腰環(huán)，使中間部分不致有徑向擴(kuò)張，并防止兩節(jié)之間相互摩擦。氣囊的上下蓋板將氣囊密封。2）膜式空氣彈簧的密閉氣囊由橡膠膜片和金屬壓制件組成。（2）油氣彈簧·原理： 油氣彈簧 在密閉的容器中充入壓縮氣體和油液，利用氣體的可壓縮性實(shí)現(xiàn)彈簧作用的裝置稱油氣彈簧。油氣彈簧以惰性氣體(氮?dú)?作為彈性介質(zhì)，用油液作為傳