彈性元件和減震器

1、汽車(chē)底盤(pán)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(shí)點(diǎn)1、氣體彈簧的工作原理2、 鋼板彈黃、螺旋彈黃的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)減震器的類(lèi)型及結(jié)構(gòu) 能力點(diǎn)能分析不同類(lèi)型的彈性元件特點(diǎn)能分析不同類(lèi)型減震器的特點(diǎn)教學(xué)重難占重點(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(guò) 程結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)一、用提冋的方式復(fù)習(xí)上次課的內(nèi)容1、車(chē)橋有哪幾種？有何作用？2何為車(chē)輪定位？各參數(shù)的作用是什么？二、講解彈性兀件的功用、工作原理、構(gòu)造及特點(diǎn)抓住每種類(lèi)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)可以多進(jìn)行動(dòng)畫(huà)演示以助于學(xué)生理解和掌握

2、。二、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(guò)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)性提冋1、汽車(chē)上為什么要安裝彈性元件？2汽車(chē)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(duì)本次課內(nèi)容作一個(gè)系統(tǒng)回憶。一、懸架的概說(shuō)1、懸架的功用教學(xué)內(nèi)容連接車(chē)橋和車(chē)架;傳遞二者之間的各種作用力和力矩;系，保證抑制并減小由于路面不平而引起的振動(dòng)，保持車(chē)身和車(chē)輪之間正確的運(yùn)動(dòng)關(guān)汽車(chē)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

3、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(dòng)的衰減，使車(chē)身和車(chē)輪的振動(dòng)得以控制3 導(dǎo)向裝置是用來(lái)傳遞縱向力、側(cè)向力及其力矩，并保證車(chē)輪有正確的運(yùn)動(dòng)關(guān)系4 橫向穩(wěn)定器是一種輔助彈性元件，以防止車(chē)身在不平路面上行駛或轉(zhuǎn)向時(shí)發(fā)生過(guò)大的 橫向傾斜3、懸架的性能指標(biāo)車(chē)身自然振動(dòng)頻率 亦稱(chēng)振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率是影響汽車(chē)行駛平順性的懸架 重要性 能指標(biāo)之一 g重力加速度；f 懸架垂直變形撓度；M懸架簧載質(zhì)量；cMg /f懸架剛度：指使車(chē)輪中心相對(duì)于車(chē)架和車(chē)身向上移動(dòng)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，那么自然振動(dòng)頻

4、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(chē)輪上下跳動(dòng)所需要的空間愈大，如簧載質(zhì)量大的貨車(chē)2當(dāng)懸架剛度一定時(shí)，簧載質(zhì)量愈大，那么懸架垂直變形愈大，而頻率愈低。故空車(chē)行駛時(shí)的車(chē)身自然振動(dòng)頻率要比滿(mǎn)載行駛時(shí)的高?；奢d質(zhì)量變化范圍愈大，那么頻率變化范圍也愈大。為了使簧載質(zhì)量從相當(dāng)于汽車(chē)空載到滿(mǎn)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的，即空車(chē)時(shí)懸架剛度小，而載荷增加時(shí)，懸架剛度隨之增加4、懸架的分類(lèi)懸架按導(dǎo)向裝置的型式汽車(chē)兩側(cè)車(chē)輪運(yùn)動(dòng)的相互關(guān)系可分為兩大類(lèi)：非獨(dú)立懸架 和獨(dú)立懸架1非獨(dú)立懸架要車(chē)輪安裝在一根整體式車(chē)橋兩端，車(chē)橋通過(guò)彈性元件與車(chē)架相連。當(dāng)一側(cè)車(chē)教輪跳動(dòng)時(shí)，要

5、影響另一側(cè)車(chē)輪，也叫相關(guān)懸架學(xué)非獨(dú)立懸架的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本錢(qián)低，車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)定位參數(shù)變化小,在貨車(chē)和一些內(nèi)大客車(chē)上普遍采用，局部轎車(chē)后懸架也有采用容2獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架是每一側(cè)車(chē)輪單獨(dú)通過(guò)懸架與車(chē)橋相連，每個(gè)車(chē)輪能獨(dú)立上下運(yùn)動(dòng)而無(wú)相互影響。車(chē)橋是斷開(kāi)式獨(dú)立懸架車(chē)輪接地性好，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(chē)上得到廣泛應(yīng)用 二、減振器1、減振器的功用為加速車(chē)架與車(chē)身振動(dòng)的衰減，以改善汽車(chē)的行駛平順性，在大多數(shù)汽車(chē)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)安裝的容2、對(duì)減振器的要求減振器的阻尼力愈大，振動(dòng)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

6、時(shí)，過(guò)大的阻尼力還可能導(dǎo)致減振器連接零件及車(chē)架損壞。為解決彈性元件與減振器之間的這一矛盾，對(duì)減振器提出如下要求：1 在懸架壓縮行程車(chē)橋與車(chē)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 在懸架伸張行程車(chē)橋與車(chē)架相對(duì)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(chē)橋或車(chē)輪與車(chē)架的相對(duì)速度過(guò)大時(shí)，減振器應(yīng)當(dāng)能自動(dòng)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)，以防止承受過(guò)大的沖擊載荷3、減振器的類(lèi)型懸架廣泛采用液力減振器，原理是利用液體流動(dòng)的阻力來(lái)消耗振動(dòng)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(chēng)為雙向作用式減振器另有一種減振器僅在伸張

7、行程內(nèi)起作用，稱(chēng)為單向作用式減振器。目前汽車(chē)上廣泛采用雙向作用筒式減振器。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(kāi)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(kāi)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(chē)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(kāi)流通閥進(jìn)入上腔活

8、塞桿占去上腔局部容積，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(chē)身上升，活塞上移，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(kāi)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(kāi)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t->51結(jié)構(gòu):結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在

9、缸筒的下部裝有一個(gè)浮動(dòng)活塞，在浮動(dòng)活塞與缸筒一端形成的 密閉氣室中，充有咼壓的氮?dú)狻Ｔ诟?dòng)活塞的上面是減振器油液。工作活塞上裝有隨其運(yùn)動(dòng)速度大小而改變通道截面積的壓縮閥和伸張閥。此一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(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)，減振器的工作活塞在油液中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。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(kāi)壓縮閥或伸張閥而來(lái)回流動(dòng)。由于閥對(duì)壓力油產(chǎn)生較大的阻尼力，使振動(dòng)衰減。由于活塞桿的進(jìn)出而引起的缸筒容積的變化，那么由浮動(dòng)活塞的上下運(yùn)動(dòng)來(lái)補(bǔ)償。因此這種減振器不需儲(chǔ)液缸筒，所以亦稱(chēng)單筒式減振器。而前述的雙向作用筒式減振器又稱(chēng)雙筒式減振器。3)

10、 充氣式減振器的特點(diǎn)由于米用浮動(dòng)活塞而減少了一套閥門(mén)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)充有咼壓氣體，能有效地減少車(chē)輪受到突然沖擊時(shí)產(chǎn)生的咼頻振動(dòng)，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)部具有咼壓氣體和油氣被浮動(dòng)活塞隔開(kāi)，消除了油的乳化現(xiàn)象。缺點(diǎn)是對(duì)油圭寸要求咼；充氣工乙復(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。三要教學(xué)內(nèi)容三、彈性元件汽車(chē)懸架所用的彈

11、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(chē)的非獨(dú)立懸架廣泛采用鋼板彈簧 大多數(shù)轎車(chē)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(chē)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(chē)懸架中應(yīng)用量廣泛的一種彈性元件。它由假設(shè)干片長(zhǎng)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(chē)橋剛性固定，其兩端用鋼板彈簧銷(xiāo)鉸接在車(chē)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(duì)滑動(dòng)，在第

12、一片與第二片卷耳之間留有較大的空隙。3在車(chē)架加載彈簧變形時(shí)，鋼板彈簧各片之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)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(chē)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(rùn)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(jiǎn)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(duì)稱(chēng)的橫斷面，由于斷面抗彎的中性軸線(xiàn)上移，不但可減 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

13、板，其制造簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用在載貨汽車(chē)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(chē)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，本錢(qián)較高，一般在轎車(chē)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(méi)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。3、扭桿彈簧扭桿

14、彈簧是一根具有扭轉(zhuǎn)彈性的直線(xiàn)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(chē)架上，另一端通過(guò)擺臂 固定在車(chē)輪上。當(dāng)車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)，擺臂 便繞著扭桿軸線(xiàn)而擺 動(dòng)使扭桿產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)彈性變形， 借以保證車(chē)輪與車(chē)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，外表通常涂以瀝青和防銹油漆或者包裹一層玻璃纖 維布，以防碰撞，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(chē)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

15、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擬，具有質(zhì)量小，不需潤(rùn)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(lèi)型：氣體彈簧有空氣彈簧和油氣彈簧兩種。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(guò)專(zhuān)門(mén)的高度控制閥自動(dòng)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(xiàn)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，而外層那么用耐油橡膠制成。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)，使中間局部不致有徑向擴(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圭寸。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(chēng)油氣彈簧。油氣彈簧以惰性氣體氮?dú)庾鳛閺椥越橘|(zhì)