汽车底盘构造与维修项目9 悬架

项目9悬架COMPANYNAME汽车在行驶过程中，难免会遇到不平顺的不良路面，产生振动、颠簸，车身高度也会发生变化，这样会严重影响汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。而悬架就是底盘上能够减振、调整车身高度的装置，对于保证汽车的行驶平顺性具有重要作用。项目导读知识目标1掌握悬架的功用、构造及分类。2熟悉非独立悬架、独立悬架、电控悬架。技能目标1能够拆装悬架。2能够诊断常见的悬架故障。3能够对悬架进行检修。思政目标1培养团结协作的意识。2培养分析问题、解决问题的能力。3培养民族责任心。目录任务9.1认识悬架任务9.2悬架的故障诊断与检修任务9.1

认识悬架不同的车型对于悬架的要求有所不同，因此采用的悬架类型和构造也不尽相同，如图9-1所示。任务引入（a）悬架1（b）悬架2（c）悬架3（d）悬架4图9-1悬架9.1.1悬架的功用悬架具有以下功用：1支撑、连接汽车各部件及总成，并使其保持正确的相对位置。2将路面作用于车轮的支撑力、轮胎与地面间摩擦产生的驱动力和制动力以及侧向反力等传递至车架（或车身）。3支撑车身，并使车身与车轮之间保持适当的动态几何关系，保证汽车具有良好的行驶平顺性和操纵稳定性。9.1.2悬架的分类按控制形式不同，悬架可分为被动式悬架、主动式悬架和半主动式悬架。1．按控制形式不同分类被动式悬架指刚度和阻尼在设计时就已确定，不能根据行驶条件进行动态调节的悬架。主动式悬架指能够根据行驶条件自动调节刚度和阻尼，从而使汽车能主动控制垂直振动状态和车架状态的悬架。半主动式悬架指能够根据行驶条件的变化，在一定范围内自行调节阻尼的悬架。按悬架左、右两端车轮跳动关联度不同，悬架可分为非独立悬架和独立悬架等，如图9-2所示。2．按悬架左、右两端车轮跳动关联度不同分类（a）非独立悬架（b）独立悬架图9-2非独立悬架和独立悬架悬架一般由弹性元件、减振器、导向机构、横向稳定杆等部分组成，如图9-3所示。◎弹性元件：用来承受并传递垂直载荷，缓和不平整路面造成的冲击，使车架之间保持弹性连接。◎减振器：用于衰减振动，提高乘车舒适性。◎

导向机构：用于传递除垂直方向以外各方向的力和力矩，并保证车轮横向和纵向的运动轨迹，防止车身纵倾。◎横向稳定杆：用于防止车身侧倾。9.1.3悬架的构造图9-3悬架钢板弹簧由一组弯曲的弹簧钢片从短至长依次叠放组成，如图9-4所示。1）钢板弹簧（a）总成（b）装配图图9-4钢板弹簧1．弹性元件将特殊的弹簧钢杆卷成螺旋状就制成了螺旋弹簧。螺旋弹簧可制成等螺距或变螺距的形式，也可做成非线性形式，如图9-5所示。图9-5螺旋弹簧2）螺旋弹簧（a）等螺距形式（b）变螺距形式（c）非线性形式3）扭杆弹簧扭杆弹簧（见图9-7）是具有扭转弹性的直线形金属杆件，其断面一般为圆形；少数为矩形或管形，其两端可以做成花键、四方形、六角形等。图9-7扭杆弹簧气体弹簧是以空气作为弹性介质，在密封的容器中充入压缩气体，利用气体的可压缩性实现弹簧功能的弹性元件。4）气体弹簧空气弹簧。空气弹簧可分为囊式空气弹簧和膜式空气弹簧两种，如图9-8所示。1（a）囊式空气弹簧（b）膜式空气弹簧图9-8空气弹簧油气弹簧。油气弹簧是指以特殊气体（如氮气等惰性气体）作为弹性介质、以油液作为传动介质的气体弹簧，如图9-9所示。2（a）油气分隔式（b）油气不分隔式图9-9油气弹簧5）橡胶弹簧橡胶弹簧是指利用橡胶本身的弹性来发挥作用的弹性元件，它可以承受压缩载荷和扭转载荷，如图9-10所示。橡胶弹簧的优点是可以制成任何形状，使用时无噪声，不需要润滑。（a）承受压缩载荷（b）承受扭转载荷图9-10橡胶弹簧2．减振器汽车悬架系统中多采用液力减振器，其基本工作原理是利用油液流动产生的阻力来消耗冲击振动的能量。1）减振器的基本工作原理为保证减振器与弹性元件协调工作，减振器必须满足以下要求。在悬架的压缩行程中，即车桥和车架相互靠近时，减振器阻尼力应较小，以便充分发挥弹性元件的弹性作用。1当车桥与车架间的相对速度过大时，减振器应能自动加大液流量，使阻尼力始终保持在一定限度内，以免车架或车身承受过大的冲击载荷。2在悬架的伸张行程中，即车桥和车架相互远离时，减振器阻尼力应较大，以便迅速减振。32）减振器应满足的要求按工作原理不同减振器可分为单向作用式减振器和双向作用式减振器。1按结构外形不同减振器可分为筒式减振器和支柱式减振器。23）减振器的分类按有无储油缸筒筒式减振器又可分双筒式减振器和单筒式减振器。34）双向作用双筒式减振器双向作用双筒式减振器如图9-12所示。双向作用双筒式减振器的工作过程如下。在压缩行程中，减振器压缩，活塞向下移动，下腔油压升高，大部分油液冲开流通阀流入上腔。在伸张行程中，减振器拉伸，活塞向上移动，上腔油压升高，流通阀被关闭，上腔油液会压开伸张阀流入下腔。图9-12双向作用双筒式减振器导向机构是悬架系统中能够传递除垂直方向外各方向的力和力矩，引导车轮按一定规律相对于车架或车身运动的机构。它可用来决定车轮相对车架或车身的运动关系，并传递纵向力、侧向力及其引起的力矩。导向机构可分为纵置钢板弹簧和导向杆系两类，如图9-13所示。3．导向机构（a）纵置钢板弹簧类（b）导向杆系类图9-13导向机构对于悬架刚度较小的汽车，汽车高速行驶转弯时，车身会产生较大的侧向倾斜和侧向角振动。为了减小侧向倾斜和侧向角振动，常需要在悬架中加设横向稳定杆，如图9-14所示。4．横向稳定杆图9-14横向稳定杆9.1.4非独立悬架钢板弹簧式非独立悬架采用钢板弹簧作为弹簧元件。轻型货车和乘用车多采用的钢板弹簧式非独立悬架分别如图9-15和图9-16所示。1．钢板弹簧式非独立悬架图9-15轻型货车多采用的钢板弹簧式非独立悬架图9-16乘用车多采用的钢板弹簧式非独立悬架螺旋弹簧式非独立悬架采用螺旋弹簧作为弹性元件，多用于轿车的后悬架，如图9-17所示。螺旋弹簧式非独立悬架需要安装减振器和导向机构。2．螺旋弹簧式非独立悬架图9-17螺旋弹簧式非独立悬架9.1.5独立悬架独立悬架中的弹性元件多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧。独立悬架的种类很多，根据车轮运动形式不同可分为横臂式独立悬架、纵臂式独立悬架、单斜臂式独立悬架、车轮沿主销轴线移动的独立悬架等。横臂式独立悬架又分为单横臂式独立悬架和双横臂式独立悬架。采用此类悬架的汽车，车轮在汽车横向平面内摆动。1纵臂式独立悬架又分为单纵臂式独立悬架和双纵臂式独立悬架。采用此类悬架的汽车，车轮在汽车纵向平面内摆动。2单斜臂式独立悬架：是介于单横臂式独立悬架和单纵臂式独立悬架之间的一种结构形式。3车轮沿主销轴线移动的独立悬架又包括烛式独立悬架和麦弗逊式独立悬架。4双横臂式独立悬架是轿车中使用较广的一种悬架，它每侧均有上、下两个横向摆臂，如图9-19所示。1．双横臂式独立悬架（a）外观（b）构造图9-19双横臂式独立悬架单纵臂式独立悬架如图9-20所示，其纵摆臂是一片宽而薄的钢板。2．单纵臂式独立悬架图9-20单纵臂式独立悬架麦弗逊式独立悬架广泛应用于发动机前置前轮驱动轿车，并且常用作前悬架。麦弗逊式独立悬架由减振器、螺旋弹簧、横向摆臂和转向节等组成，如图9-21所示。采用麦弗逊式独立悬架的车型有：保时捷911、沃尔沃XC60、一汽大众高尔夫6、比亚迪F0、桑塔纳、长安悦翔等3．麦弗逊式独立悬架（a）外观（b）构造图9-21麦弗逊式独立悬架1．电控悬架的功用9.1.6电控悬架调整车高。1控制悬架阻尼系数。2控制悬架刚度。3传感器包括车高传感器、车速传感器、转向传感器、节气门位置传感器等。2．电控悬架的组成1）传感器车高传感器：可通过检测车身与悬架下摆臂之间的距离变化。车速传感器：安装在车轮上，用于检测车轮转速信号。转向传感器：安装在转向器上，用来检测转向时的转向角度和转弯方向，并向电控单元提供相关信号，以防止转弯时出现侧倾。节气门位置传感器：可以间接检测汽车的加速度信号。电控单元的功用主要有以下几点。电控单元包括输入接口电路、8位微型计算机、输出驱动电路和故障检测电路等。2）电控单元放大传感器信号。1驱动执行器。2计算输入信号。34检测故障。电控悬架的执行器主要是气体弹簧。以空气弹簧为例，其总成包括减振器、阻尼转换执行机构、弹簧刚度执行机构和各种相关阀体（如控制阀）等。电控悬架的空气弹簧总成如图9-24所示。3）执行器图9-24电控悬架的空气弹簧总成减振器（见图9-25）中有回转阀，回转阀上有阻尼孔，通过旋转回转阀可改变阻尼孔的大小，也就是改变了流通截面的面积，进而改变减振液的流通速度，实现阻尼系数的改变。（1）减振器。图9-25减振器阻尼转换执行机构安装在减振器内部，由直流电动机、减速齿轮、阻尼控制杆、电磁铁、挡块等组成，如图9-26所示。阻尼转换执行机构受电控单元控制，通过阻尼控制杆带动减振器中的回转阀旋转，从而改变阻尼孔的开闭，改变阻尼系数。（2）阻尼转换执行机构。图9-26阻尼转换执行机构弹簧刚度执行机构由刚度控制杆、电磁铁、电动机等组成，如图9-27所示。弹簧刚度执行机构位于减振器的顶部。弹簧刚度执行机构是通过改变气室的容积而改变弹簧刚度的。容积增大，刚度变小；容积减小，刚度增加。（3）弹簧刚度执行机构。图9-27弹簧刚度执行机构案例分析——拆装横向稳定杆实践操作以2015款大众迈腾轿车为例，拆装横向稳定杆。12准备工作拆装横向稳定杆拆装横向稳定杆详细操作步骤请扫描二维码查看任务9.2

悬架的故障诊断与检修任务引入王先生的汽车已驾驶两年有余，最近出现了行驶摆振和行驶不稳的现象。王先生便将汽车送去维修厂检修。维修师傅则表示不能修复，只能更换新件，因为修复后也难以达到原来的标准，不能保证安全性。王先生了解后才同意更换新件。本任务要求学生从确认故障现象、制订诊断流程、诊断与检修。找出故障原因、排除故障等方面完成悬架的故障9.2.1非独立悬架的故障诊断与检修1．非独立悬架的故障诊断汽车停放在平坦路面上时，车身横向或纵向倾斜；汽车行驶过程中方向始终偏向一侧，出现行驶跑偏，还有可能出现行驶摆振。1）车身倾斜（1）故障现象。钢板弹簧或螺旋弹簧弹力下降。（2）故障原因。12钢板弹簧或螺旋弹簧断裂。U形螺栓松动或断裂。34钢板弹簧的钢板销、衬套和吊耳磨损过度。若车身横向倾斜，且汽车行驶过程中自动跑偏，故障通常是由其侧前方钢板弹簧或螺旋弹簧弹力下降或断裂、U形螺栓松动或断裂引起；若除上述现象外，还出现行驶摆振，则故障原因还包括钢板弹簧的钢板销、衬套和吊耳磨损过度。（3）故障诊断。12若车身纵向倾斜，则故障多由侧后方钢板弹簧、螺旋弹簧弹力下降或折断导致后桥移位引起，此时可测量两侧后轮轮距是否一致，不一致则表明后桥移位。汽车在行驶过程中，特别是在道路颠簸、汽车突然制动、汽车转弯时，悬架部位发出异响。2）异响（1）故障现象。（2）故障原因。①轮毂轴承松动。②悬架各连接部位松动或脱落，铰接点磨损、松旷。③橡胶衬套磨损、老化或损坏。④减振器漏油严重，导致减振性能差。⑤减振器的活塞与缸筒磨损，配合松旷。检查轮毂轴承，悬架各连接部位，铰接点，橡胶衬套是否磨损、老化或损坏，若存在这些方面的异常，则故障由此引起。若无异常，则继续检查。（3）故障诊断。12检查减振器。3路试检查减振器效能。钢板弹簧长期使用后，会出现弹簧钢片弹性下降或断裂等情况，钢板销、支架和吊耳也会出现磨损。检修时，可用弹簧实验器检查法、新旧对比法、直观检查法等方法进行检查，再根据检查结果进行维修。2．非独立悬架的检修1）弹性元件的检修（1）钢板弹簧的检修。检修螺旋弹簧主要是检查其自由长度是否正常，是否有裂纹，若出现问题，应换用新件。（2）螺旋弹簧的检修。2）减振器的检修用手推拉减振器活塞时，应有较大的运动阻力，而且全程阻力大小应均匀，不得有空程和卡滞现象；同时，伸张行程的阻力应大于压缩行程的阻力，否则应更换减振器。9.2.2独立悬架的故障诊断与检修1．独立悬架的故障诊断汽车在行驶过程中，悬架出现异响，在不平路面上转弯时，响声突出。1）异响（1）故障现象。（2）故障原因。①悬架与车架各连接部位松动或脱落。②各铰接点磨损、松旷。③减振器衬套磨损、松旷。（3）故障诊断。检查悬架与车架各连接部位是否松动或脱落，各铰接点是否磨损、松旷，减振器衬套是否磨损、松旷，若有上述现象，应进行更换。汽车在转弯时，车身过度倾斜。2）车身倾斜（1）故障现象。（2）故障原因。①螺旋弹簧弹力不足或断裂。②减振器密封性变差，导致减振器漏油严重。（3）故障诊断。检查螺旋弹簧及减振器密封性，若螺旋弹簧弹力不足或断裂，则故障由此引起，应更换螺旋弹簧。若减振器密封性变差，使减振器漏油严重，则故障由此引起，应更换油封。3）汽车摆振及行驶不稳造成汽车摆振及行驶不稳的原因有以下几点。（1）横向稳定杆变形，致使工作不良。（2）上、下摆臂变形。（3）前轮定位参数改变。若出现上述情况，应进行校正和调整。2．独立悬架的检修其他检修内容包括以下几点。检查橡胶垫块的损伤与老化情况，若有问题应及时更换。12检查前托架、横向稳定杆和下摆臂有无变形或裂纹。检查横向稳定杆的橡胶支座和橡胶衬套、下摆臂衬套的损坏和老化情况，若有问题应及时更换。34检查下摆臂铰接点处的下球铰。9.2.3电控悬架的故障诊断1．悬架刚度和阻尼系数控制失灵表9-4悬架刚度和阻尼系数控制失灵的具体故障现象和故障原因故障名称具体故障现象故障原因悬架刚度和阻尼系数控制开关（LRC）指示灯显示状态不变不管如何操作LRC，LRC指示灯显示状态保持不变（1）LRC电路故障（2）电控单元故障悬架刚度和阻尼系数控制失效汽车在行驶时，悬架刚度和阻尼系数不随着行驶状况、路况、汽车状态的变化而变化（1）悬架控制执行器电路故障（2）悬架控制执行器电源电路故障（3）LRC电路故障（4）空气弹簧减振器故障（5）电控单元故障只有防侧倾控制失效汽车在急转弯时有侧倾现象，其他方面正常（1）转向传感器电路故障（2）电控单元故障2．车身高度控制失灵表9-5车身高度控制失灵的具体故障现象和故障原因故障名称具体故障现象故障原因高度控制指示灯不随高度控制开关的操作变化高度控制开关无论转换在何种模式，高