【本田雅阁悬架系统结构控制原理与检修8500字（论文）】

本田雅阁悬架系统结构控制原理与检修TOC\o"1-3"\h\u4132摘要 115894第一章绪论 344261.1论文的研究背景和意义 3190731.2汽车悬架系统运动学的研究现状分析 3267731.3本章小结 419105第二章汽车悬架系统的介绍 4254252.1悬架系统的概述 4168212.2汽车悬架系统的分类 5159692.3独立悬架的介绍 733952.3.1独立悬架的特点 7278012.3.2独立悬架的分类 7231912.4悬架系统的研究意义。 823762第三章本田雅阁悬架系统的结构控制原理 824817第四章本田雅阁系统进行检修与维护 1096824.1检测与维护轿车悬架性能的方式 10200684.1.1按压车体法 11282204.1.2跌落法 1111464.1.3制动法 11228124.1.4共振法 11274094.2汽车悬架系统常见案例分析与检修 12173654.2.1减振器失效案例 1248804.2.2悬架撞击 12185524.2.3轮胎异常磨损 13286504.2.4车辆行驶跑偏 13204234.3汽车悬架系统故障诊断方法的研究 1326116第五章悬架系统研究发展方向和发展趋势 146268第六章结语与展望 1575456.1总结 1514126.2展望 1517361参考文献 15第一章绪论1.1论文的研究背景和意义随着计算机技术的不断更新与发展和计算机技术的日趋成熟，机械制造行业发生了深刻的变革，传统的机械设计制造理念和手段需要不断更新，以便适应自身的发展。步入21世纪以来，计算机技术的应用越发广泛和深入，从而推动着整个机械制造行业不断向前发展。而计算机技术在汽车行业的成功应用，带动了整个汽车制造业的迅猛发展，在此基础上计算机应用软件应运而生，各种机械CAD、CAE、CAM软件的开发和普及应用给汽车制造业带来了前所未有的喜悦和成功。汽车是一个非常复杂的运动系统，传统的汽车设计理念很难跟上如今快速发展的汽车制造业和消费者对汽车个性化的追求和需求的多样性，计算机虚拟样机技术的应用很好的解决了这一矛盾。自从计算机技术应用到汽车行业以来，随着计算机软件的开发和改善，汽车行业在深度和广度上得到快速发展和提高，同时

使得汽车行业在产品开发与设计，生产制造与管理等方面发生了深刻的变革。汽车悬架系统是当前汽车系统的重要组成之一，其作用是把路面作用于车轮的垂直作用力、纵向作用力和侧向反力以及这些力所产生的力矩传递到车架或承载式车身上，同时缓和由路面传给车架或承载式车身的振动冲击载荷，并衰减此冲击载荷，从而保证汽车的正常平顺的行驶，改善汽车的操纵稳定性[1,2]。由汽车悬架系统的功用可以看出，汽车悬架系统承担着连接车架（或承载式车身）与车轴(或车轮)的任务，而且作为其间的传力构件，所以悬架的结构形式和参数选择的合理与否，对汽车的操纵稳定性、行驶平顺性和乘坐舒适性等起到非常关键的作用。汽车悬架系统对整车系统行驶动力学、操纵动力学有着不寻常的意义，它是汽车总布置设计和汽车运动校核的非常重要的内容。汽车悬架系统是非常复杂的空间运动系统，这就使得悬架系统的空间布置和运动校核变得困难。传统的悬架系统设计、试制和试验的方案需要进行不断的试验和改进，从而使得汽车悬架系统从设计、试制到试验和最终确定产品方案的开发周期变得很长，不利于产品的更新换代和不断满足市场需求变化的要求。1.2汽车悬架系统运动学的研究现状分析汽车悬架系统动力学的研究目标很明确，就是为了提高汽车整车系统的操稳定性和行驶平顺性。汽车悬架系统的应用研究便可以分为两大类：一是对汽车操纵稳定产生主要影响的悬架特性特征参数的研究；二是对汽车行驶平顺性产生主要影响的悬架特性特征参数的研究。针对汽车系统操纵稳定性的研究主要在于对悬架系统导向机构、空间杆系分析和布置的研究，表现在当车轮与车身发生相对运动时，如何通过设计优化悬架导向机构、空间杆系等来引导和约束车轮的运动、车轮定位参数的变化和与转向系统匹配的悬架参数的运动学特性的研究，也称作悬架系统的运动学研究。而针对汽车系统行使平顺性的研究

主要在于对悬架的弹性和阻尼元件特性的研究，表现在对道路-车轮-非簧载质量-悬架-簧载质量这一闭环系统的研究，主要是在路面的激励作用下，分析影响汽车系统行使平顺性的弹性和阻尼元件的特性，也称作悬架系统的动力学研究。1.3本章小结本章阐述了研究汽车悬架系统运动学的意义和汽车悬架系统运动学的发展状况，为悬架系统的结构控制原理和检修提供了方向。第二章汽车悬架系统的介绍2.1悬架系统的概述汽车工业体现了一个国家的工业化水平，在很大程度上影响着一个国家的经济命脉。在我国的十大机械企业中，汽车企业就占了半数。如今人们消费水平的日益提高促使了世界汽车工业的迅猛发展，汽车已经成为工农业生产甚至在人们日常生活中不可缺少的重要交通工具[1]。随着汽车的广泛使用，人们不只对汽车的实用性有所要求而且对汽车的行驶平顺性、操纵稳定性和乘坐舒适性以及安全性能的要求越来越高。对于这些要求，只有通过对汽车系统动力学的深入研究才能实现。但是我国零部件创新能力不足，依然是汽车产业发展的薄弱环节，汽车产业的创新能力在很大程度上取决于核心部件的创新能力。而汽车整车与零部件企业在研发环节上的专业化分工，零部件企业相对于整车企业的同步研发甚至

是超前研发是国外汽车产业技术创新的重要特征。汽车的悬架的形式各有差异，但是基本组成元件减震器、导向机构、弹性元件三大部分都是必不可少的，如图2.1所示。这三部分分别起缓冲、减振和导向作用，共同承担传递轮胎与车身之间的各种力和力矩的任务。当汽车在行驶时，路面往往是颠簸有阻力的，轮子给予悬架的反力与路面冲击性的碰撞，非常不好的路面行驶并提高车速时，轮子给予悬架的反力与路面冲击性的碰撞将非常强。当车架和车身承受这种冲击力时，就有可能使汽车零件遭到损坏，当这种冲击传递给货物和乘客时，将损坏货物并使乘员感到很不舒服。这种冲击时一定要缓解的，这时就体现了悬架的性能的好坏，采取的措施一般是选用充气的弹性轮胎，并且必须把弹性元件装在悬架系统中，使承载式车身(或车架)与汽车车轮之间为弹性的联系。这样就带来了另一个难题即弹性元件会带来振动，乘客也会因此而感到不适，所以在悬架系统中增加了减震器元件[7]。在多数轿车上，为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架设有辅助弹性元件—横向稳定杆。导向机构也是悬架的重要组成部分，决定车身相对于车轮位置的机构称为导向机构，汽车侧倾中心和汽车纵倾中心的位置是由汽车导向机构决定的[8]。综上可将知汽车是由弹簧、减震器、悬挂质量、非悬挂质量组成的一个振动系统，用来承受和缓和来自不平路面等的激励和振动。图2.1悬架的组成1螺旋弹簧2纵向推力杆3减振器4横向稳定器5横向推力杆2.2汽车悬架系统的分类现代汽车悬架的结构形式和振动控制方法随时在更新和完善。按导向机构的形式，可分为独立悬架和非独立悬架两大类。如图2.2所示。非独立悬架其结构特点是一根整体式车桥将左右车轮相连，承载式车身与车轮通过汽车悬架相连接，当路面不平或路面阻力过大，另一侧的车轮必然会在汽车的横向平面里摆动，这样的悬架称为非独立悬架[11]。独立悬架和非独立悬架的最大区别就是车桥并不是一体的，两侧的车轮可以单独的跳动，之间并不会产生影响，所以将这类悬架称为独立悬架。（a）（b）非独立悬架（b）独立悬架

图2.2非独立悬架和独立悬架汽车悬架按控制力进行分类，分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架3种基本类型。为了改善行驶平顺性，国外在80年代就开始了主动和半主动悬架的研究和应用。所谓主动悬架就是通过各种反馈信息，调节悬架的刚度和阻尼，来提高舒适性和安全性。90年代初德国采用了电流变液根据路面情况变化电流变液的性能的一种更加智能的减震器，这样就改变了减震器的阻尼特性，进而提高了乘坐舒适性以及驾驶的安全性。这种液体的主要组成成分是铁质颗粒和油液，其粘度通过变化磁场来实现]。利用新的电流变液的方法使生产主动悬架的硬件成本降低三分之一，节约的总成本可达到百分之八十。2.3独立悬架的介绍

2.3.1独立悬架的特点虽然非独立悬架结构简单，工作可靠，而被广泛应用于货车的前、后悬架。在轿车中，非独立悬架仅用于后桥。由于本文设计中的轿车采用的前后悬架均为独立悬架，非独立悬架在此就不再赘述。独立悬架与非独立悬架相比具有以下优点：（1）当汽车行驶时，在车桥两侧的车轮可以互不影响并且单独的运动，在不平路面上不仅减少了行驶时车身和车架的振动，而且缓解了转向轮发生偏摆的不好的现象。

（2）对于非独立悬架，非簧载质量包括整车中的车桥以及车轮。当采用独立悬架时，对于驱动桥来说，只具有转向节和转向主销，在非独立悬架中笨重的整体梁不复存在这样就很大的降低了汽车不被弹簧承载的质量（非簧载质量）。当采用非独立悬架时，只有悬架的一部分零件的全部质量，和另外一部分零件的部分质量以及车轮质量构成非簧载质量，与非独立悬架相比，独立悬架的费簧载质量要远远小于非独立悬架的簧载质量。路面情况和汽车行驶速度一定时，独立悬架是可以在很大程度上提高汽车的车速的，因为前面提到独立悬架的非簧载质量小，理论上，非簧载质量与汽车行驶时悬架受到的冲击载荷息息相关，换句话说，非簧载质量越小汽车悬架所受到的地面冲击载荷也就越小。并且采用独立悬架可以降低汽车的质心，这样提高了汽车行驶时的稳定性能。并且由于空间的变大便可以前移和降低发动机总成的位置，总而言之，独立悬架在提高汽车操纵稳定性以及行驶平顺性方面具有非常显著的优点，在当今轿车越野车中广泛应用。2.3.2独立悬架的分类按车轮的运动方式将独立悬架分为分为：

车轮在横向平面内摆动的悬架；（横臂式独立悬架）

车轮在纵向平面内摆动的悬架；（纵臂式独立悬架）

车轮沿主销移动的悬架；（烛式独立悬架和麦弗逊式）

车轮在斜向平面侧摆动的悬架。（单斜臂式独立悬架）如图2.3所示。图2.3独立悬架的分类2.4悬架系统的研究意义。汽车悬架的性能直接影响到汽车行驶速度、驾驶时的操纵稳定性以及行驶的平顺性。因此悬架的设计时汽车应有较低的振动频率，使乘员在车中承受的振动加速度应不超过国际标准规定的人体承受振动界限值，减震器有合适的减振性能，保证共振区的振幅小，振动衰减快，使汽车具有良好的乘坐舒适性。汽车的操纵稳定性直接关系到驾驶员及乘客的乘坐舒适度及人身安全性，研究汽车悬架操纵稳定性可以很大程度上改善汽车的运动性能并可降低由此引发的交通事故。第三章本田雅阁悬架系统的结构控制原理本田Accord2.3VTI型轿车是一款具有跑车风采的豪华型轿车,除发动机采用V丁EC的高技术外,另一大特色是后悬架采用了本田特有的5连杆系统,在同类型的轿车中此系统可谓绝无仅有。本田5连杆系统的全名是5连杆双叉型独立悬架系统。所谓5连杆分别指前置定位臂、后置定位臂、上臂、下臂和控制臂,其中控制臂可调整后轮前束。布置方式见图3图3此种方式的特点是:a)实现5连杆化后,使加速、制动时产生的前后方向的力和转向时来自侧面的力全部直线通过5条臂,使整个悬架系统结构简单质量小。

b)前后方向的力,由前置定位臂和后置定位臂承受;侧面的力由上臂、下臂及控制臂承受,所以刚性好。同时,上下冲击由减振器控制,对操纵稳定性

和乘坐舒适性也有良好的作用。

c)由于上臂、下臂和控制臂完全按车轮纵向轴线呈直线布置(垂直于车轮),使悬架的抗侧向力刚度增强。

d)斜向布置的前置定位臂与后置定位臂构成Watt连接,与普通悬架造成轮胎冲程的车中心轨迹呈曲线不同,它能使斜后方呈直线行程,实现了主销后倾角的最佳状态,大幅度减少路面来的前后方向力,改善了加速和制动时的平顺性和舒适性,保证了直线行驶性,提高了刚性。而且,这个角度确保与乘坐人员和行李质量无关,在各种状态下均可保持相同的特性。e)5连杆的配置使车辆无论在直行、转向或是制动时均有正前束的特性。

直线行进时由于上臂和前置定位臂安装点轴线与下臂和后置定位臂的安装点轴线基本平行,使随车轮跳动的前束变化小且呈线性,提高了轮胎接地性,增加了直线行驶性和滚动阻力,减少了转向不足。转向时由于上臂、下臂及控制臂与车轴纵向平行分布,保证了高的抗侧向力刚度。并且,车轮中心至控制臂的间距比车轮中心至下臂的大,使下臂衬套可有较大的位移量,从而在转向时获得正前束,这样,也就起到了被动辅助转向的作用,使车尾出人弯路更为敏锐,更能配合前驱动轮转向指定的角度,提高了操纵性能(图4)。制动时由于前置定位臂和后置定位臂斜向布置,制动时的冲力使前束增大;另一方面,偏心配置的控制臂不易生产位移,进一步保证了正前束。所以,即使是在制动的情况下,操纵性也得以保持(图5)。图4转向时正前束特性图5制动时正前束特性广州本田雅阁采用的这种能模仿双叉臂悬架几何特性的5连杆系统,可使汽车具有良好的转向性能、直线行使性能及乘坐舒适性等特征,而且,可使后排座椅及行李箱空间增大,令雅阁车表现更为令人振奋。第四章本田雅阁系统进行检修与维护4.1检测与维护轿车悬架性能的方式

4.1.1按压车体法之前，人们就会按压轿车来观察它的回弹情况，并通过这个来判断汽车是否出现故障，因此逐渐形成了按压车体法。按压车体法首先是使用光脉冲测量装置将轿车的回弹情况记录下来，然后根据对应的数学模型来计算出汽车悬架的阻尼值，并按照厂家提供的标准曲线，最后可以得出减振器的减振性能。4.1.2跌落法跌落法是指通过一些特殊设备将汽车提升到很高的位置，然后突然的将它放开，使其做自由落体运动，当汽车落到台面时会不断的振动，这时台面下的力传感器会将车轮在下降的时候施加的压力测量出来，然后再使用一些技术手段对压力产生的波形进行分析，并将分析出的结果同理想情况下的波形曲线进行对比，从而获取汽车减振器的性能状况。但这种方式还存在着一些问题，比如它不能用

在快速检测的时候，并且检测时会出现性能较好的减振器掩盖了已损坏的减振器的情况，从而影响检测结果的准确性。4.1.3制动法制动法一般使用平板试验台，它的具体形式是驾驶员将汽车驶上平板，然后紧急刹车，这时汽车会产生前后振动，并造成其前后的悬架变形。悬架可以吸收汽车产生的振动，所以在平板下面会设置力传感器来收集汽车前后轮施力变化的状况，从而可以看到悬架吸收振动的情况，同时通过分析阻尼比也能获得悬架的减振性能。制动法较常被使用，因为它的检测过程和路试很相似，并且能够真实

的反映出汽车制动过程4.1.4共振法

共振法的具体形式是：通过激振器给汽车带来垂直方向的振动，使得悬架系统也随之振动，当汽车产生共振时关掉激振器，关闭后汽车悬架系统的振动幅度在不断的减小，此时开始收集减小过程中的振动曲线，并计算出振动频率以及总结振动特点，对这些进行分析并获得减振器的性能状况，共振法在国内也常常被使用。共振法的试验台有转鼓式和平台式，它们的激振方法不一样。转鼓式的台面是呈正弦状的凹凸度，可以使激振的频率同转鼓转速的变化而变化。转鼓式的试验台结构较为简单，并且更加符合实际情况。但这同时也是它的缺点，因为转鼓式台面不是平整的，这使轮胎不能很好的固定在转鼓上，从而影响检测结果的可靠性。另外，这种检测方式的价钱较高，并且耗费的时间过长，所以现在已经没有使用了。相反平台式检测方法价格更低，时间更短，因此它的使用较为广泛。平台检测法的主要形式是：把汽车安放在平台上，然后通过台下的电机来使平台做正弦运动，改变电机的转速进而改变激振的频率。国内外通常使用室内检测设备来进行悬架性能的检测，最具代表性的是谐振式和平板式试验台。这两种试验

台有着不同的特点，平板式试验台检测到的数据相对较少，在对悬架的故障诊断以及性能分析上所反映出的悬架状况不够全面。而谐振式检测台的评价标准不具有合理性，影响悬架性能的因素有很多，所以不能单从一个方面来确定。4.2汽车悬架系统常见案例分析与检修4.2.1减振器失效案例缸筒和活塞间的间隙太大，缸筒拉伤，垫圈受损，减振器弹簧断裂等故障都会降低减振器的阻尼比，给汽车的舒适度和稳定性造成了影响，同时还使得车轮轴承，转向拉杆和稳定器等零件的承载压力过大，从而降低了它们的使用寿命。另外当出现汽车两边的减振器失效程度不一样的情况时，容易导致汽车跑偏，车身出现倾斜等状况出现。4.2.2悬架撞击悬架撞击通常由于汽车前后的悬架弹性部件发生过大的变形，甚至断裂；减振器失效；悬架垫圈老化受损等原因造成的。4.2.3轮胎异常磨损一般在汽车的前轮上会出现轮胎异常磨损现象，通常是因为转向拉杆出现故障，悬架零部件老化或破损所导致的。例如当左右两侧悬挂的制造出现差异，导致车轮侧摆，为了使汽车保持直线行驶，转向轮必须更改它的跑偏量，从而也造成了轮胎的部分磨损，因此出现了轮胎异常磨损现象。4.2.4车辆行驶跑偏车辆行驶跑偏的主要原因是汽车的悬架性能过差，比方悬架的弹性元件受损，刚度降低，导致前面的悬架变软，从而使车辆行驶跑偏。另外当悬架下摆臂的球铰严重受损，使下摆臂在碰撞时发生变形也会造成车辆跑偏。

4.3汽车悬架系统故障诊断方法的研究汽车悬架装置故障诊断方法的研究内容和结论有：①按照人们对汽车的舒适度和安全性的要求，并考虑到振动系统信号收集的可行性和故障诊断的科学性，将车身加速度，悬架动挠度，和悬架间隙等数据作为诊断参数，并使用多方面信息融合技术，保障悬架系统性能的有效性以及悬架故障诊断的科学性。②通过分析汽车振动和悬架故障检测系统，设立一个“车-台”两自由度振动模型，并通过数学角度的分析，提出了“车-台”模型是由一阶和二阶振型形成的。当外界频率近似于一阶振型时，主要是车身振动；当外界频率近似于二阶振型时，主要是车轮振动。这一规律成为了故障诊断的理论基础。③通过将不同车型的车辆进行仿真测验，验证了悬架性能的评价和故障诊断可以通过振动加速度，车轮相对动载荷，悬架动挠度等方面进行。④通过大量的仿真实验，不仅计算出了很多相关的数据，为试验打造了基础，同时降低了实车试验的工作量，并提供了大量的理论依据给故障检测系统的开发。⑤提出了新型的故障诊断方法以及建立了新的诊断模型，可以有效的诊断出悬架故障，同时还定义了一个悬架优度，来判断没有出现故障的悬架性能的好坏。从而使评价悬架性能过程更加合理，科学。

⑥在进行悬架系统诊断时采用了多源信息融合技术已经模糊数学诊断方法，有效处理了悬架系统故障原因和故障征兆的复杂关系，对悬架故障的诊断更为准确。同时还建立了一个三级递进式模型，实现了多级数据的融合。另外还考虑到悬架系统的结构特征，建立了一个多级式融合拓扑结构模型，保障了数据的完整，使诊断系统更为可靠，合理，有效。第五章悬架系统研究发展方向和发展趋势随着新能源、新技术的发展、汽车使用需求的不断提升，对悬架系统的要求也越来越高。本研究总结国内外悬架系统研究情况，分析了国内已有研究基础，指出悬架系统相关技术研究发展方向和发展趋势。国内外目前在悬架结构和

控制上已取得了一系列进展，对悬架系统的评价手段也日臻完善。但是在以下方面还有很多工作需要开展，主要如下:

(1)基于新型功能材料的可控减振环节的开发上，新型电/磁流变阻尼器的研制是一个重要研究方向。理论研究应当采用多场耦合动力学方法建立更加精确的设计模型，结合数值仿真与实验技术研究各种参数对性能的影响规律，优化结构并改善其制造工艺。研究磁流变液体的最佳配方，通过大量疲劳寿命实验和实车运行实验，检验磁流变液的稳定性、可靠性和实用性。

(2)在悬架性能评价方面，现有的检测台的评价指标是相对接地性而非减振器阻尼，这就会造成减振器的实际工作情况和评价标准的不一致，一方面要应完善悬架系统的性能评价体系，结合多个评价指标进行综合评价;另一方面要改

进悬架性能检测台，减小误差，降低干扰，更准确地评价悬架系统性能。

(3)智能控制器的研究与开发方面，要实现最佳控制目标，控制策略的制定和控制规律、控制软件的实现是关键。汽车悬架处于非平稳随机激励环境，许多