悬架系统的结构与检修.docx

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悬架系统的结构与检修

悬架装置的结构与检修

学习目标

1、知道悬架系统的类型、结构组成；电子调节悬架的结构和控制原理。

2、会进行悬架总成、减振器等主要部件的拆装，悬架常见故障的检修。

一、悬架系统概述

1．悬架的作用

悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。

悬架的作用：

把作用于车轮的垂直反力、纵向反力和测向力以及这些反力引起力矩传递到车架，并使车辆具有良好的乘坐舒适性、平顺性和行驶稳定性。

2．摆动和驾驶舒适度

（1）车辆悬挂重量和非悬挂重量

车身用弹簧支撑。

由弹簧支撑的车身重量等称为车辆悬挂重量。

另一方面，车轮和轴，以及不是弹簧支撑的汽车其它部件称为非悬挂重量。

一般而言，汽车的悬挂重量越大，乘坐舒适度越好，因为悬挂重量越大，车身受颠簸的趋势减少。

反之，如果非悬挂重量大，车身容易受颠簸。

汽车悬挂部分的摆动和颠簸-特别是车身-对乘坐舒适度有特别大的影响。

（2）车辆悬挂重量的摆动

车辆悬挂重量的摆动可分类如下：

1）前后颠动

前后颠动是与汽车重心有关的，汽车前和后的上下振动。

这尤其在汽车驶经道路上大的车辙和坎坷不平处或行驶在未铺设路面的不平整和充满凹坑的道路上发生。

2）横摇

在转弯或在坎坷不平的道路上行驶时，汽车一侧的弹簧扩张而另一侧的弹簧收缩，使车身横向摇摆。

3）上下跳动

上下跳动是车身整体上下运动。

当汽车在起伏不平的路面上高速行驶时，很可能出现上下跳动。

而且，弹簧是软的时候容易发生。

4）左右摆振

左右摆振是相对于汽车重心，汽车纵向中心线左右运动。

在有坡度的道路上，也容易出现左右摆振。

（3）车辆非悬挂重量的摆动

车辆非悬挂重量的摆动可分类如下：

1）跳动

跳动是车轮的上下跳动，通常在波纹形道路上，中、高速行驶时发生。

2）绕X轴的回转振动

回转振动是在左右轮以相反方向上下振动，使车轮在路面上跳跃。

用刚性轴悬架的车辆最容易发生。

3）绕Y轴的回转振动

这种回转振动是一种作用在钢板弹簧上的加速或制动力试图让钢板弹簧绕在轴上的现象。

这种回转振动对乘坐舒适度有不利影响。

3、悬架的组成：

汽车悬架一般都由：

弹性元件、减振器、导向杆系三部分组成。

在一些车辆上还要加装横向稳定器。

（1）弹性元件：

使车架与车桥的连接具有弹性，吸收、缓和路面冲击和振动。

（2）阻尼元件：

衰减弹性元件的振动，吸收并散发振动能量。

（3）导向杆系：

约束车轮按一定的轨迹运动，承受并传递各方向的力和力矩。

（4）横向稳定器：

在汽车转向时，减小车身的倾斜和横向角振动。

4、悬架系统的类型

·按汽车悬架的性能是否可控分为：

（1）被动悬架：

悬架刚度、阻尼在行驶中不可调整的悬架。

（2）主动悬架：

悬架的刚度、阻尼根据行驶状况不同，可以自动调节的悬架。

（3）半主动悬架：

只有悬架阻尼可以自动调节的悬架。

·按汽车悬架的结构特点分为：

（1）非独立悬架：

两侧车轮刚性的连接在一起，只能共同运动的悬架。

广泛应用于货车、客车和轿车后桥。

结构简单；工作可靠；采用钢板弹簧的非独立悬架中，省却了导向结构，方便布置。

因此广泛引用于货车的前、后悬架和轿车的后悬架。

（2）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，可减少车身振动，消除车轮偏摆；降低汽车重心，提高行驶稳定性；广泛应用于轿车前悬架。

独立悬架的分类：

1）车轮在横向平面内摆动的悬架；（横臂式独立悬架）

根据横臂的数量分为：

A.单横臂独立悬架；当车轮跳动时将改变轮距。

应用于车速不高的重型越野车辆。

B.双横臂独立悬架。

·等臂式单横臂悬架：

车轮跳动时车轮不倾斜但轮距变化较大。

·不等臂式单横臂悬架：

车轮跳动时车轮倾斜但轮距变化可以较小。

2）车轮在纵向平面内摆动的悬架；（纵臂式独立悬架）

纵臂式独立悬架根据采用的纵臂数目可分为：

A.单纵臂独立悬架；车轮上下跳动时，单纵臂式独立悬架将引起较大的主销后倾角变化。

因此多用于后悬架。

B.双纵臂独立悬架。

车轮跳动时，主销后倾角保持不变。

3）车轮沿主销移动的悬架；

·车轮沿主销移动的悬架可分为：

A.烛式悬架：

车轮沿固定不动主销轴线移动的独立悬架；车轮转向时，前轮的定位参数不会发生变化，有利于转向操纵和行驶稳定性。

B.麦弗逊悬架：

车轮沿摆动主销轴线移动的独立悬架；是烛式悬架的改进，用下摆臂克服了滑动立柱的受力状况。

侧向力大部分由下摆臂承受。

前轮内侧布置空间较大，方便前置前驱动布置。

4）车轮在斜向平面侧摆动的悬架。

（单斜臂式独立悬架）

二、悬架系统的主要元件

1、悬架的弹性元件主要有：

（1）钢板弹簧；

（2）螺旋弹簧；

（3）扭杆弹簧：

（4）空气弹簧；

（5）油气弹簧；

（6）橡胶弹簧。

2、减振器

（1）减振器的作用：

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。

（2）减振器的类型：

1）按工作方式分为：

单向减振器和双向减器。

2）按结构形式分为：

单筒减振器和双筒减振器；

3）按阻尼是否可调分为：

阻尼可调式和阻尼不可调式；

4）按工作介质分为：

油液减振器、气体减振器。

5）按是否充气分为：

充气减振器和不充气减振器。

其中：

双向筒式减振器就是在压缩和伸张两行程内均能起减振作用的减振器。

（3）减振器的组成

减振器由储油筒、工作缸、活塞连杆总成、底阀、导向器、防尘罩等组成。

有四个阀：

伸张阀、补偿阀、压缩阀、流通阀。

伸张阀和压缩阀分别是拉伸行程和压缩行程的卸载阀。

补偿阀和流通阀分别在拉伸和压缩行程中补偿油液，避免上下腔中出现真空。

（4）减振器的工作原理：

1）压缩行程（活塞向下移动）

活塞下方腔室容积减少，油压升高，油液通过流通阀流入上方腔室。

由于上腔室增加的容积小于下腔室减小的容积，另一部分油液经支承座上端面的常通油道流入贮油筒。

当相对速度过大时，油液推开流通阀，增大流通截面。

2）伸张行程（活塞向上移动）

活塞上腔室容积减少，油压升高，油液通过节流阀三个缺口流入下腔，贮油筒的油液经补偿阀流入下腔室进行补偿。

当相对速度过大时，油液推开伸张阀，增大流通截面。

（5）阻尼可调式减振器

图悬架阻尼调节原理图

1－阻尼调节杆2－阻尼孔3－活塞杆4－转阀

减振器的阻尼特性可以根据行驶工况和悬架参数的变化，进行调节，使车辆具有更好的综合性能。

工作原理：

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。

3、横向稳定器

由套筒、连接臂、扭杆组成。

在汽车高速转弯时，车辆侧倾，稳定杆产生扭杆内力矩，阻碍了悬架弹簧的变形。

三、EMS电子调节悬架和空气悬架

1．概述

EMS（电子调节悬架）和空气悬架用电子控制减振器和气体弹簧的阻尼力以便进一步改善乘坐的舒适和行驶性能。

改变减振器节流孔的大小，这样调节液流量，使阻尼力发生变化。

阻尼力由电子调节悬架的电子控制模块（ECU）根据选择开关状况和行驶条件来自动控制。

空气悬架使用一个电子控制模块（ECU）来电子控制悬架，该悬架采用应用压缩空气弹性的空气弹簧。

还有空气悬架和电子调节悬架（EMS）组合类型。

2．特性

电子调节悬架（EMS）和空气悬架具有如下特性。

（1）方式变换

1）阻尼方式选择

减振器的阻尼力可以从软变换成硬。

2）高度控制（仅适用于空气悬架）

车高设定可以从低位到高位。

有指示灯，示出阻尼方式和高度控制的状态。

（2）阻尼力和弹簧刚性控制

1）防后坐控制

将阻尼力变换到较坚硬上。

在加速过程中抑制下坐现象。

2）防侧倾控制

将阻尼力变换到较坚硬上。

抑制车辆的侧倾现象。

3）防点头控制

将阻尼力变换到较坚硬上。

这就能抑制制动时的制动点头现象。

4）高速控制（仅正常方式）

将阻尼力变换到较坚硬上。

提供高速时的极佳行驶稳定性和可控制性。

5）变速后坐控制（仅适用于A/T车辆）

装有自动变速器的车辆一发动时，这种控制器限制后端下坐的量。

当变速器从“N”范围变速到“P”范围时，就将阻尼力设定到坚硬上。

6）半主动控制

按照道路表面变化或行驶条件，将阻尼力平稳地变换成目标值。

这样，在保证消振性能的高水平的同时，已经达到了极佳的乘坐舒适性。

（3）车高控制

1）自动水平控制

无论乘客及行李重量如何，使车高保持高度不变。

操纵高度控制开关，使目标车高变换成“正常位”或“高位”。

2）高速控制

当车辆以规定的速度或较高的速度行驶时，将车辆控制到比由高度控制开关选择的高度要低的一侧（如果选择“正常位”时，则控制到较低位置或是如果选择“高位”时，则控制到正常位置。

这种控制在高速时提供极佳的稳定性。

3）点火断开控制

当由于在点火开关熄火后乘客或行李的重量减轻，车高变成比目标高度要高时，该控制就将车高降低到目标高度。

这种控制改善了停车时的车辆姿态。

3．位置和功能

（1）开关

1）阻尼方式选择开关

本开关可以改变减振器的阻尼力。

开关位置和设定值的细目要视车型而定，但是，从COMFORT（舒适）（或NORM（正常））转换到SPOR（运动）可将阻尼力从软变成硬。

2）高度控制开关

该开关改变车高设定值。

开关位置和设定值的细目要视车型而定，但是，从NORM（正常）（或LOW（低位）转换到HIGH（高位），就会将车高从低位变化到高位。

3）阻尼方式指示灯和车高指示灯

阻尼方式指示灯用阻尼方式选择开关进行方式选择时点亮。

车高指示灯用高度控制开关进行方式选择时点亮，同时，这些指示灯在系统故障过程中闪烁。

这些指示灯的内容要视车型而定。

4）停车灯开关

5）门控灯开关

（2）传感器

主要包括转向角传感器、高度控制传感器、减速传感器等。

1）转向角传感器

转向角传感器安装在转向指示灯开关组件上并检测转向方向和角度。

该传感器装备3只带相位差的光电断续器，通过一个开槽圆盘对光线的遮断和通过来接通和断开光电晶体管，以实现对转向方向和角度的检测。

2）高度控制传感器

把高度控制传感器装入每个轮里。

该传感器把车辆高度中的变化转变成操纵连杆旋转角度中的变化。

当车辆变成较高位时，信号电压随之变成较高。

当车辆变成较低位时，其信号电压随之降下。

3）减速传感器

前加速度传感器和前高度控制传感器结合在一起，后加速度传感器安装在行李箱里。

加速器传感器把压电陶瓷盘的挤压变形转变成电信号并且检测车辆竖向加速度。

当接收到车辆的向上加速度（即向上力）时，信号电压就上升，而当接收到向下力时，则信号电压就下降。

（3）电子控制单元（ECU）/执行器

1）电子调节悬架/空气悬架电子控制单元（ECU）

电子调节悬架（EMS）/空气悬架电子控制单元（ECU）起到处理从传感器和选择开关接收到的信号并且把它们转变成驱动执行器和阀门的信号的作用。

2）悬架控制执行器

悬架控制执行器位于各减振器/气动缸的顶部。

它通过输出轴转动减振器回转阀来改变减振器的阻尼力。

回转阀（输出轴）旋转角度是由来自电子调节悬架/空气悬架电子控制单元的信号控制的。

3）装有减振器的气动缸/减振器

气动缸由一只装有低压氮气的可变阻尼力减振器和一个带有大容量压缩空气的气室组成，以达到极佳乘坐舒适性。

配备一只硬阻尼阀和一只软阻尼阀，以便转换减振器的阻尼力。

用回转阀变化阻尼，就是改变通过阀门的液流比率。

4）压气机和干燥器组件

压气机和干燥器组件有一个一体化结构，压气机和马达为提升车高而生产必要的压缩空气，干燥器消除由压气机生产压缩空气中的水分，排气门把压缩空气从气动缸中排放到大气中。

5）高度控制阀

高度控制阀要视来自空气悬架电子控制单元的信号而控制来自气动缸的压缩空气流量。

提供两只高度控制阀，一只用于前面，另一只用于后面。

四、典型悬架系统拆装与检修

（一）前悬架总成的拆装

1、前悬架总成的拆卸

（l）取下车轮装饰罩。

（2）旋下轮毂与传动轴的紧固螺母（力矩230N·m），车轮必须着地

（3）卸下垫圈。

旅松车轮紧固螺母（力矩110N·m），拆下车轮。

（4）旋下制动钳紧固螺栓（力矩70N·m）。

旋下制动盘。

（5）取下制动软管支架，并用铁丝将制动钳固定在车身上（如上部箭头所示，注意不要损坏制动软管）。

拆下球形接头紧固螺栓。

（6）压下横拉杆接头（力矩30N·m）。

（7）旋下稳定杆的紧固螺栓（力矩25N·m），如图6-13所示。

（8）向下掀压下臂，从车轮轴承壳内拉出传动轴。

或利用两个固定车轮凸缘上的螺孔，将压力装置V.A.G1389固定在轮毂上，用液压装置从轮毂中压出传动轴。

（9）拆掉压力装置。

取下盖子，支撑减振器支柱下部，旋下活塞杆的螺母，用内六角扳手阻止活塞杆的转动。

2、前悬架总成的安装

前悬架总成的安装顺序基本上与拆卸顺序相反，但在安装时应注意以下事项：

（1）不允许对前悬架总成进行焊接或整形处理，不合格的要更换新的零部件总成。

（2）安装传动轴时，应擦净传动轴与轮毂花键齿面上的油污，去除防护剂的残留物。

将外等速万向节（RF节）花键面涂上一圈5mm宽的防护剂D6，然后进行传动轴装配。

涂防护剂D6的传动轴装车后应停车60min之后才可使用。

（3）安装时，所有螺栓和螺母的紧固力矩应符合规定。

所有自锁螺母，必须更换新件。

（二）减振器的拆装

在车辆行驶过程中，如减振器发出异常的响声，则说明该减振器已损坏，必须更换。

一般减振器是不进行修理的。

减振器上如有很小渗油现象不必调换，如有漏油多则必须推拉减振器活塞杆，通过拉伸和压缩减振器来检查渗油现象，漏出的减振器油，不能再加入减振器内重新使用。

漏油的减振器不能再使用。

1、减振器的拆卸

更换减振器的拆装方法如下：

（l）用拉具压住弹簧座图，压缩压紧弹簧。

如果没有V.A.G1403工具，可用VW340代替。

（2）松开与紧固开槽螺母，放松弹簧，可以用扳手A阻止活塞杆的转动以使松开螺母。

（3）拆卸减振器。

2、减振器的安装

与拆卸顺序相反。

（三）悬架常见故障与排除

1、前悬架常见故障与排除

表前悬架常见故障与排除

故障现象

故障原因

故障排除方法

汽车行驶跑偏

两侧轮胎气压不等前制动器分离不彻底前弹簧或衬套失效

前轮定位不准

减振器失效

悬架各橡胶金属衬套和球接头磨损过大

车身底部、车架或摆臂变形

调整轮胎气压

检修调整前制动器

更换前弹簧或衬套

检查、调整前轮定位

更换减振器

检查更换磨损的衬套和球接头

更换或校正

汽车行驶噪声

减振器松动或损坏悬架系统各金属衬套磨损严重或松动

弹簧折断

前轮不平衡

前轮轴承松动

紧固或更换减振器

更换衬套

更换

重新平衡

调整前轮轴承

转弯时车身倾斜

横向稳定杆松动

弹簧弹力过软或支承座变形

减振器损坏

主销后倾角过大

紧固横向稳定杆

更换或校正

更换减振器

调整主销后倾角

汽车摆振

轮胎气压低或各胎气压不等

前轮定位不准

稳定杆失效

车轮不平衡

轮毂轴承松动

转向器调整不当或机件磨损过大

调整气压

调校前轮定位

更换稳定杆

平衡车轮

调整轮毂轴承

调整转向器

2、后悬架常见故障与排除

表后悬架常见故障与排除

故障现象

原因

排除方法

行驶跑偏

后悬架弹簧损坏或变软

悬架臂变形

后桥移位或梁变形

金属橡胶衬套损坏

更换

更换

检查、校正

更换

后悬架噪声或敲击声

减振器损坏

减振器衬套损坏或固定不良

悬架弹簧损坏

减振支柱损坏

金属橡胶衬套损坏

后桥超载

后轮毂轴承损坏

更换

更换或紧固

更换

更换

更换

按规定载运

检查更换

归纳小结

1、悬架把作用于车轮的垂直反力、纵向反力和测向力以及这些反力引起力矩传递到车架，并使车辆具有良好的乘坐舒适性、平顺性和稳定性。

2、汽车悬架一般都由：

弹性元件、减振器、导向杆系、横向稳定器几部分组成。

3、汽车悬架按性能是否可控分为被动悬架、主动悬架、半主动悬架；按结构特点分为非独立悬架、独立悬架。

4、独立悬架可分为横臂式独立悬架、纵臂式独立悬架、斜臂式独立悬架、车轮沿主销移动的悬架。

其中车轮沿主销移动的悬架可分为烛式悬架、麦弗逊悬架。

5、悬架的弹性元件主要有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧、油气弹簧、橡胶弹簧等几种。

6、减振器通过自身的运动，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。

7、减振器按工作方式分为单向减振器和双向减器；按结构形式分为单筒减振器和双筒减振器；按阻尼是否可调分为阻尼可调式和阻尼不可调式；按工作介质分为油液减振器、气体减振器。

8、双向筒式减振器就是在压缩和伸张两行程内均能起减振作用的减振器。

减振器有四个阀：

伸张阀、补偿阀、压缩阀、流通阀。

9、阻尼可调式减振器可以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。

10、横向稳定器在汽车高速转弯时可改善车辆侧倾。

11、电子调节悬架阻尼力由电子控制模块（ECU）根据选择开关状况和行驶条件来自动控制，有阻尼力和弹簧刚性控制、车高控制等内容。

12、电子调节悬架使用的传感器主要包括转向角传感器、高度控制传感器、减速传感器等。

实训内容

实训一：

悬架总成的拆装和常见故障分析

1、实训内容：

（1）前后悬架总成的拆卸

（2）前后悬架总成的安装

（3）悬架常见故障位置判断

2、实训要求：

（1）熟悉悬架系统整体结构、组成和装配关系。

（2）能按正确的操作顺序拆装悬架总成。

（3）能准确分析判断悬架常见故障位置。

实训二：

减振器的拆装

1、实训内容：

（1）减振器的拆卸、检查。

（2）减振器的安装。

2、实训要求：

（1）掌握减振器的安装位置及与其它部件的装配关系。

（2）能按正确的操作顺序拆装减振器。

复习思考题

一、判断题

1、悬架是连接车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）的传力连接装置。

（）

2、独立悬架是指两侧车轮刚性的连接在一起，只能共同运动的悬架。

（）

3、双向筒式减振器就是在压缩和伸张两行程内均能起减振作用的减振器。

（）

4、减振器补偿阀和流通阀分别是在拉伸和压缩行程中的卸载阀。

（）

5、主动悬架是指悬架的刚度、阻尼根据行驶状况不同，可以自动调节的悬架。

（）

6、独立悬架可分为横臂式独立悬架、纵臂式独立悬架、斜臂式独立悬架、车轮沿主销移动的悬架。

（）

7、烛式悬架属于非独立悬架。

（）

8、防后坐控制是将阻尼力变换到较坚硬上，在加速过程中抑制下坐现象。

（）

9、高速控制是将阻尼力变换到较软上，保证高速时的极佳舒适性。

（）

10、阻尼方式选择开关从NORM（正常）转换到SPOR（运动）可将阻尼力从软变成硬。

（）

二、选择题

1、悬架的弹性元件主要有：

钢板弹簧、螺旋弹簧、空气弹簧、橡胶弹簧、（）等。

A塑料弹簧B扭杆弹簧C油气弹簧

2、半主动悬架是（）可以自动调节的悬架。

A刚度B阻尼C刚度和阻尼

3、阻尼可调式减振器当载荷增加时，节流孔流通面积（），阻尼力（）。

A增大减小B减小增大C增大增大

4、麦弗逊式悬架属于（）悬架。

A独立B非独立悬架

5、汽车悬架一般由弹性元件、减振器、导向杆系、（）组成。

A纵向稳定器B横向稳定器

6、点火断开控制在车辆熄火后控制车高，用于（）。

A改善停车姿态B保证极佳的稳定性C熄火后系统恢复

7、转向角传感器安装在转向指示灯开关组件上，检测转向方向和角度，多使用（）式。

A磁感应B霍尔C光电

8、悬架总成经检查不合格的，应（）。

A进行焊接修理B更换新件C作整形处理

9、减振器上如有很小渗油现象，则（）

A必须更换新件B不必调换C应进行补修

10、车辆转弯时车身倾斜，则有可能是（）、减振器、弹簧或支承座出现问题。

A横向稳定杆失效B车轮定位失准C车轮不平衡