奥迪A6L悬架系统原理与检修

书目

第一章引言---------------------------------------

1.1课题的意义---------------------------------

1.2国内外探讨现状-----------------------------

其次章汽车悬架系统--------------------------------

2.1汽车悬架系统简介---------------------------

2.2汽车空气悬架结构组成----------------------

2.3汽车空气悬架系统的特性--------------------

2.4汽车空气悬架的优缺点----------------------

（一）汽车空气悬架的优点------------------------

（-）汽车空气悬架的缺点------------------------

第三章奥迪A6L悬架系统----------------------------

3.1奥迪A6简介--------------------------------

3.2空气悬架系统-------------------------------

3.2.1空气悬架系统的结构-------------------

3.2.2空气悬架系统的原理-----------------

3.2.3空气悬架系统的主要特点------------

3.3奥迪A6悬架系统原理------------------------

第四章奥迪A6L悬架系统检修-----------------------

4.1奥迪A6空气悬架系统布局--------------------

4.2显示检修------------------------------------

4.3系统部件------------------------------------

参考文献--------------------------------------------

附录一：英文专业文摘及翻译-------------------------

摘要：汽车悬架系统是传递车身与轮胎之间各种力和力矩的连接装置。汽车悬架

系统基本上是由弹性元件、减振器和导向机构三大部分组成。这三部分分别起缓

冲、减振和导向作用，共同担当传递轮胎与车身之间的各种力利力矩的任务。悬

架作为上述各种力和力矩的传动装置，其性能的好坏是影响汽车行驶平顺性和操

纵稳定性最重要、最干脆的因素。

第一章引言

1.1课题的意义

近几年，我国的汽车业得到了飞速的发展，汽车销售量己经排名全球第一。

与此同时，越来越多的家庭期望拥有私家车，但人们对汽车的要求也越来越高。

人们希望汽车经济实惠，舒适平安，还追求肯定的驾驶乐趣。汽车悬架是汽车的

重要组成部分。作为汽车各种力和力矩的传动装置，悬架的性能干脆影响汽车的

舒适性和操纵性。所以加强对悬架的探讨，是汽车设计师始终关注的问撅和工作

重点。他们期望通过提高悬架的性能来提升整个汽车的操纵稳定性和平顺性。悬

架性能的探讨，自然须要有关于悬架的评价指标。目前对于悬架的评价，由于方

法的不同，而没有统一的标准，须要在悬架动力学和弹性动力学的系统的评价指

标做进一步探究和探讨。期望有比较系统的归纳和分类来进行悬架性能的探讨。

1.2国内外探讨现状

空气弹簧诞生于19世纪中期，早期用于机械设备隔振。1947年，美国首先

在普尔曼车上运用空气弹簧，到目前为止，美国在重型载货车上空气悬架的占有

率是85%,比1988年增长了54%；大约82%的拖挂车运用空气悬架，比10年前

增长了15%,欧洲大约与之保持相同的增长速度。空气悬架在轻型货车上的应用

目前虽然只占市场份额的5%,但已呈现出快速增长的趋势，火石公司（）预料到

2003年，空气悬架在轻型车市场占有率将达到10%2008年将达到40机空气悬

架在旅游车、长途客车及高速客车市场也占有极大的份额，到1994年，联邦德

国生产的55种大、中型公共汽车中，己有38种运用了空气悬架，国外高级大客

车几乎全部运用空气悬架；部分轿车也渐渐安装空气弹簧悬架，如300和600。

我国虽然从50年头就起先了对空气悬架的探讨工作，但由于设计及制造等

困难因素的影响，始终未能得到推广应用。近年来，随着汽车技术的发展及国外

空气悬架的引进，小部分国产高级旅游车起先采纳国外购置的空气悬架，如沈阳

飞机汽车制造厂、北方汽车制造厂、厦门金龙联合汽车公司、亚星客车集团公司、

丹东汽车制造厂等生产的客车。

随着空气悬架应用的推广，对空气弹簧、导向机构及限制机构的探讨也得到

了重视。J.R.等人在1970年做了空气弹簧垂直特性试验，建立空气弹簧垂直

动态特性模型；1994年做了空气弹簧的侧向特性试验，在大频率和大幅值状况

下，测量了空气弹簧在不同载荷下的侧向力和变形。等通过探讨振动频率和弹

簧反应之间的关系，分析管道和气室对弹簧特性变更的影响。交通部重庆马路科

学探讨所的丁良旭对空气悬架的一些性能进行了探讨，拟合了空气弹簧的特性曲

线。和探讨了空气悬架对传动系统振动的影响。通过试验分别评价了重型货

车空气弹簧悬架和钢板弹簧悬架的路面附着性和行驶平顺性。

空气悬架系统的特性：

1、空气弹簧的特点

（1）空气弹簧具有非线性特性，可将其特性曲线设计成志向形态。如绍1

所示空气弹簧特性曲线，静、动刚度随着载荷的增加而增大。

国】空气禅黄恃隹曲线

（2）空气弹簧质量轻，内摩擦微小，对高频振动有很好的隔振、消声实力。

（3）空气弹簧的刚度和承载实力可以通过调整橡胶气囊内的压力来调整。

（4）空气弹簧制造工艺困难，费用高。

2、空气悬架对整车性能的影响

（1）空气悬架为刚度可变的非线性悬架。当簧载质量变更时，刚度随之变

更，以保持空载和满载时车身高度相同，悬架固有频率基本不变。依据须要，可

以选择不同的气囊工作高度，获得志向的固有频率，从而得到良好的行驶平顺性。

（2）空气悬架质量轻，弹簧刚度低,高速行驶时，轮胎与地面的附着实力强,

制动距离短；转向时，过多转向和不足转向倾向减小，转向稳定性强，提高了整

车的操纵稳定性。

（3）空气弹簧内的空气压力干脆反映了簧载质量，可取空气压力作为信号,

限制制动缸内的气压，来限制制动时的制动力，更好地保证了行驶平安性。

（4）可通过给空气弹簧气囊充气或放气来调整车身高度。在平坦的路面上,

降低车身高度，保持空气阻力系数为最佳值，可以减小油耗或在功率不变的状况

下获得最大车速。在坎坷不平的道路上，为了通过障碍物，可以提高车身高度。

（5）削减整车的振动噪声，提高汽车零部件运用寿命。

（6）由于空气悬架刚度低，轮胎动载荷小，能够降低载重汽车对高速马路

的破坏。

其次章汽车悬架系统

2.1汽车悬架系统简介

简洁来说，悬挂系统就是指由车身与轮胎间的弹簧和避震器组成整个支持系

统。悬挂系统应有的功能是支持车身，改善乘坐的感觉，不同的悬挂设置会使驾

驶者有不同的驾驶感受。外表看似简洁的悬挂系统综合多种作用力，确定着轿

车的稳定性、舒适性和平安性，是现代轿车特别关键的部件之一。

一般来说，汽车的悬挂系统分为非独立悬挂和独立悬挂两种，非独立悬挂的

车轮装在一根整体车轴的两端，当一边车轮跳动时，另一侧车轮也相应跳动，使

整个车身振动或倾斜；独立悬挂的车轴分成两段，每只车轮由螺旋弹簧独立安

装在车架下面，当一边车轮发生跳动时，另一边车轮不受影响，两边的车轮可以

独立运动，提高了汽车的平稳性和舒适性。

由于现代人对车子乘坐舒适性及操纵安定性的要求愈来愈高，所以非独立悬

挂系统己渐渐被淘汰。而独立悬挂系统因其车轮触地性良好、乘坐舒适性及操纵

安定性大幅提升、左右两轮可自由运动，轮胎与地面的自由度大，车辆操控性较

好等优点目前被汽车厂家普遍采纳。常见的独立悬挂系统有多连杆式悬挂系统、

麦佛逊式悬挂系统、烛式悬挂系统、拖曳臂式悬挂系统等等。

首先我们来看看最常见的麦佛逊式和烛式悬珪系统。它们形态相像，两者都

是将螺旋弹簧与减振器组合在一起，但因结构不同又有重大区分。烛式采纳车轮

沿主销轴方向移动的悬架形式，形态似烛形而得名C特点是主销位置和前轮定位

角不随车轮的上下跳动而变更，有利于汽车的操纵性和稳定性。麦克弗逊式是绞

结式滑柱与下横臂组成的悬架形式，减振器可兼做转向主销，转向节可以II着

它转动。特点是主销位置和前轮定位角随车轮的上下跳动而变更，这点与烛式悬

架正好相反。这种悬架构造简洁，布置紧凑，前轮定位变更小，具有良好的行

驶稳定性。所以，目前轿车运用最多的独立悬架是麦弗逊式悬架。

关于麦弗逊悬架，车坛历史上还有这么一段记载。麦弗逊()是美国伊利诺斯

州人，1891年生。高改毕业后他曾在欧洲搞了多年的航空发动机，并于1924

年加入了通用汽车公司的工程中心。30年头，通用的雪佛兰分部想设计一种真

正的小型汽车，总设计师就是麦弗逊。他对设计小型轿车特别感爱好，目标是

将这种四座轿车的质量限制在0.9吨以内，轴距限制在2.74米以内，设计的关

键是悬架。麦弗逊一改当时盛行的板簧与扭杆弹簧的前悬架方式，创建性地将

减振器和螺旋弹簧组合在一起，装在前轴上。实践证明这种悬架形式的构造简洁,

占用空间小，而且操纵性很好。后来，麦弗逊跳槽到福特，1950年福特在英国

的子公司生产的两款车，是世界上首次运用麦弗逊悬架的商品车。麦弗逊悬架由

于构造简洁，性能优越的原因，被行家誉为经典的设计。

在来看看拖出臂式悬挂系统，拖曳臂式悬挂系统是专为后轮设计的悬挂系

统，像端庄车系、雪铁龙车系、欧宝车系等欧洲轿车比较喜爱采纳这种悬挂系统。

对于拖曳臂式悬吊的困难结构由于专业性过强，我们在此不作介绍。您只须要了

解拖曳臂式悬挂系统的最大优点是左右两轮的空间较大，而且车身的外倾角没有

变化，避震器不发生弯曲应力，所以摩擦小，乘坐性佳，当其刹车时除了车头

较重会往下沉外，拖曳臂悬吊的后轮也会往下沉平衡车身；而其缺点是无法供应

精准的几何限制，所以某些车厂就会结合一些连杆来解决，形成困难的多连杆

悬挂。

最终再来看看多连杆悬挂系统，多连杆悬挂系统，又分为5连杆后悬挂和4

连杆前悬挂系统。顾名思义，5连杆后悬挂系统包含5条连杆，分别为限制臂、

后置定位臂、上臂、下臂和前置定位臂，其中限制臂可以调整后轮前束。5连杆

悬挂的优点是构造简洁、重量轻，削减悬挂系统占用的空间。5连杆后悬挂能实

现主销后倾角的最佳芍置，大幅度削减来自路面的前后方向力，从而改善加速

和制动时的平顺性和舒适性，同时也保证了直线行驶的稳定性，因为由螺旋弹簧

拉伸或压缩导致的车轮横向偏移量很小，不易造成非直线行驶。在车辆转弯或

制动时，5连杆后悬挂结构可使后轮形成正前束，提高了车辆的限制性能，削减

转向不足的状况。同时紧凑的结构增加了后排座椅和行李厢空间。由于这种悬

挂优点显著，易于调整，因而受到广泛的欢迎。而全新的4连杆前悬挂系统多用

于豪华轿车，它通过运动学原理奇妙地将牵引力、制动力和转向力分别，同时

给予车辆精确的转向限制。4连杆式悬拄系统在奥迪A4.A6以及中华轿车上都

可以看到。

所以车主们在选购灵巧型轿车的时候，悬挂的最佳搭配应当是前轮麦佛逊式

或者烛式悬挂系统，后轮拖曳臂式悬挂系统，如何是非独立悬挂的最好不要采

用。在选购高档车辆的时候不用说当然是选择4连杆的悬挂系统了。少了一种悬

挂种类悬挂系统有三种基本形式，即非独立悬挂、独立悬挂和介于这两者之词的

半独立悬拄。

非独立悬挂由于是用一根杆件干脆刚性地连接在两侧车轮上，一侧车轮受到

的冲击、振动必定要影响另一侧车轮，这样自然不会得到较好的操纵稳定性及舒

适性，同时由于左右两侧车轮的相互影响，也简洁影响车身的稳定性，在转向

的时候较易发生侧翻。目前，瑞风、风行采纳的就是这种结构。

独立悬挂底盘扎实感特别明显。由于采纳独立悬挂汽车的两侧车轮彼此独立

地与车身相连，因此从运用过程来看，当一侧车轮受到冲击、振动后可通过弹性

元件自身汲取冲击力，这种冲击力不会波及另一侧车轮，使得厂家可在车型的

设计之初通过适当的调校使汽车在乘坐舒适性、稳定性、操纵稳定性三方面取得

合理的配置。华晨阁瑞斯就是采纳这种结构，这种底盘基本都用在轿车设计中,

让乘坐者感受轿车的舒适感，保证驾乘人员在长时间行驶过程中有舒适享受，不

会受到轻客底盘带来的颠跛之苦。

半独立悬事实上是非独立悬挂的一种特别形式，因为它的两侧车轮也由一根

杆件干脆连接，只不过这根杆件的材料并非完全刚性的，而是具有较好的扭曲特

性，当一侧车轮受到冲击力后，对另一侧车轮的影响并不像非独立悬挂那样猛

烈，但却也很难达到独立悬挂所具有的水平。这种形式事实上也是汽车厂家出于

节约成本的角度所考虑所采纳的，别克8采纳的也是这种结构。

悬架按结构特点可分为独立悬架和非独外悬架两大类c

非独立悬架是通过一根车轴将左右车轮连成一个整体，然后通过两个悬架弹

簧将这个整体车轴同车架或车身相连。

非独立悬架多用于货车和公共汽车的前轮和后轮，乘用车从舒适性和高速行

车的稳定性须要动身，多用于后轮，而前轮一般不采纳。

采纳钢板弹簧的非独立悬架结构简洁、造价低廉，并且转向时钢板弹簧为偏

角很小。除纵置钢板弹簧的非独力悬架不须要加装导向杆件外，其他采纳螺旋弹

簧、空气弹簧（主要用于大客车上）的非独立悬架都必需设置能约束车轴运动的

导向杆。

独立悬架的左右车轮不是由一个整体车轴连在一起的，它的两边的车轮运动

相互没有联系，这类悬架型式有如下优点：

汽车悬架弹簧下的重量减轻了，乘用车的舒适性得到了改善。

可以装用很软的弹簧，从而能提高乘车的舒适性。

能预防前轮摆振的发生。

对于型汽车的后轮，它可将差速器固定在车身的侧面，从而使车身底版

和后座椅的离地高度降低、汽车的重心也能降低。

与以上优点相对的是这种悬架型式存在如下的缺点：

独立悬架的结构困难，制造成本高。

汽车保养、修理困难。

汽车行使时前轮定位和轮距常发生变更，因此有时轮胎磨损较大。

依据独立悬架的独立特点，它多采纳在乘用车的前后轮和中、小型货车的前

轮上。

独立悬架有多种结构型式，其中应用较多的由双摇臂式、烛式、摆臂式、半

后延摆臂式等独立悬架。

2.2汽车空气悬架结构组成

汽车空气悬架系统主要由空气弹簧、导向机构、高度限制阀、减振器、横向

稳定器和缓冲限位块等组成。以空气弹簧为弹性元件,利用空气的可压缩性实现

其弹性作用的。通过压缩空气的压力能够随着载荷和道路条件变更进行自动调整,

不论满载还是空载,整车高度几乎没有变更,可以大大提高乘坐的舒适性。

（一）空气弹簧

空气弹簧是一橡胶/帘布结构的气囊，以空气为介质，利用空气具有的压缩

弹性的性质所制成的弹簧。依据橡胶气囊工作时的变形方式，空气弹簧一般分囊

式空气弹簧和膜式空气弹簧（如图1）。囊式空气弹簧由夹有帘线的橡胶制成的

气囊和密闭在其中的压缩空气构成。气囊外层由耐油橡胶制成单节或多节，节数

越多弹簧越软，节与节之间围有钢质腰环，防止两节之间摩擦。气囊上下盖板将

空气封于囊内，其主要靠橡胶气囊的挠曲获得弹性变形。膜式空气弹簧由橡狡片

和金属压制件组成，在盖板和底座之间放置一圆柱形橡胶气囊。其主要靠橡狡气

囊的卷曲获得弹性变形。囊式空气弹费寿命较长、制造便利、刚度较大，常用于

载货汽车上；膜式空气弹簧尺寸较小、弹性特性曲线更志向、刚度较小，常用于

轿车上。

囊式空气弹簧膜式空气弹簧

图2T空气弹簧

（二）导向机构

由于空气弹簧只能承受垂直载荷，要传递作用在车轮和车架（或车身）之间

的一切力（纵向力和侧向力）和其力矩，必需在汽车空气悬架中设计导向机构。

导向机构的形式很多，目前典型的导向机构有如下几种。

1、板簧式导向机沟

主要用于复合式空气弹簧悬架中，钢板弹簧主要作用为导向元件，同时也

担当一部分载荷，兼起一部分弹性元件的作用。日野、日产及韩国的部分大中型

客车都采纳这种悬架结构型式。这种导向机构对于具有纵梁或类似纵梁的汽车底

盘结构布置比较便利，对于传统的工字型锻造前梁和铸造后桥壳,不需进行改造,

可干脆装置空气悬架。常见有纵置半椭圆钢板弹簧导向机构和纵置四分之一椭圆

钢板弹簧导向机构。

2、纵向单臂式导向机构

纵向单臂式导向机构类似于纵置四分之一椭圆钢板弹簧导向机构，所不同的

是纵臂采纳刚性臂，而纵置四分之一椭圆钢板弹簧导向机构采纳弹性臂，这种导

向机构必需设置横向推力杆，用来担当侧向力。该导向机构可降低汽车纵向倾覆

力矩中心位置，增加了车身抗纵倾实力。前悬架导向臂一般较长。可保持主销后

倾角不变。通常导向臂与车桥及车架弹性连接，消退了刚性连接应力集中的影响,

也可削减噪声的传递。

3、A形导向机构

A形导向机构可以看成是纵向单臂式导向机构的特别型式，它将两根纵置刚

性臂通过与车架上一点的连接构成A形架，在传递纵向力的同时还传递侧向力。

A形架可避开导向机构内的附加载荷，克服了纵向单臂式导向机构的缺点。A形

架的另一优点是可使左右空气弹簧中心距较大，大大提高了悬架的侧向角刚度。

但是该结构为了削减轮胎磨损，避开空气弹簧有过大的垂直位移，常把A形架做

得很大以增加摆臂长度，使得导向机构尺寸和重量变大。

4^四连杆导向机陶

四连杆导向机构是空气弹簧悬架系统广泛采纳的一种结构型式。它常采纲两

种结构型式，一种主要用于前悬架；另一种主要用于后悬架。如依卡露斯256

前悬架、三菱扶桑158前悬架等，这种导向机构采纳一根上纵向推力杆，二根下

纵向推力杆和一根横向推力杆组成。依卡露斯256后悬架、日野大客车后悬架等

其四连杆导向机构采纳两根上纵向推力杆在水平面内倾斜布置的方式，构成了一

个二角形架,上推力杆不仅承受纵向力，也承受侧向力.

（三）高度限制阀组件

高度限制阀组件是用来限制空气弹簧内气体压力的执行机构，装配在车架和

车桥之间，用来感知车身与悬架之间高度变更，即空气弹簧挠度变更，调整空气

弹簧的刚度，使之维持在标准高度旁边。高速时降低车身，保持汽车稳定性，削

减空气阻力。在起伏不平的路面状况下，提高车身高度以提高汽车通过性。

高度限制阀依据阀门开闭对车身振动反应时间分为即时型和延时型。所谓即

时型高度限制阀即当车身有相对位移时，高度限制阀就有充放气动作。这就要求

限制设备精度高，气路密封性好，同时全部的限制设备每时都处于工作状态，工

作负荷较大；延时型高度限制阀避开了这种频繁工作的现象。延时型高度限制阀

通过延时装置产生阻尼，延缓阀门的动作，其延时时间一般为1—6s,通常运

用时间为2—4s,即在两个振动周期左右不敏感，以节约压缩空气无益的消耗，

减小了阀中各零部件的磨损，延长了高度限制阀的运用寿命，所以被普遍采纳。

（四）减振器

减振器的作用是汲取悬架弹性元件变形时的车辆振动，使其快速复原平稳状

态，以改善汽车行驶的平稳性。空气悬架系统减振器是一种高性能减振器，该减

振器性能随载荷的增减而变更，有很高的拉伸强度,具有极限行程的限位作用。

（五）横向稳定器

安装横向稳定器的目的是为了提高汽车抗侧倾实力和保证汽车具有良好的

转向特性。假如空气悬架导向机构有足够的侧倾角刚度时可以没有横向稳定器。

（六）缓冲限位块

空气悬架系统中缓冲限位块的安装形式有两种，一•种为安装在空气弹簧的盖

板或底座上，另一种为安装在空气弹簧以外的车架或车桥上。缓冲块的作用是避

开车架和车桥或导向杆件之间的刚性冲击。在车辆行驶过程中，缓冲块常常受到

间断性的冲击压缩，因此，缓冲块应具有足够的强度且内部应力分布要匀称。当

空气弹簧漏气或气囊损坏时，缓冲块起到橡胶弹簧的作用。

2.3汽车空气悬架系统的特性

（一）空气弹簧的特性

1、空气弹簧的刚度特性

汽车空气悬架中空气弹簧与常见的线性定刚度钢板弹簧不同，它具有非线性

刚度特性。其特性：

（1）空气弹簧的刚度是可变的，它取决于其工作压力、有效面积和工作时

的容积；

（2）空气弹簧刚度随位移的变更是非线性的；

（3）在工作压力肯定的状况下，减小有效面积变更率，增大空气弹簧容积

可减小其刚度。

2、空气弹簧的有效面积特性

由于空气弹簧气囊是一个弹性体，一般状况下在空气弹簧变形时有效面积是

变更的，而且不同结构形式的空气弹簧，有效面积的变更是不同的。囊式空气弹

簧有效面积变更率较大，弹簧刚度较大。但可增加气囊的曲数，减小有效面积变

更率（因气囊的变形时由各个曲部平均分担，有效直径变更率小）或采纳协助气

室以减小其刚度。膜式空气弹簧有效面积的变更率比囊式弹簧小，并可通过变更

底座形态的方法限制其有效面积变更率，以获得比较志向的弹性特性。

3、空气悬架频率恃性

传统的金属弹簧悬架的弹簧刚度一般是固定的，所以当簧载质量发生变更

时，悬架系统的固有频率也随之发生变更。当簧载质量增加，系统的固有频率下

降，反之上升。假如汽车的簧载质量变更较大，固有频率会猛烈变更，汽车的平

顺性变差。

空气悬架在簧载质量即载荷发生较大变更时，空气弹簧的内部工作压力也随

之变更；另一方面，弹簧刚度与弹簧载荷的比值基本保持肯定值，即空气弹簧上

的载荷变更对系统的固有频率影响不大一一准等频频率特性。由于空气悬架的固

有频率随着空气弹簧载荷（或内部气体有效压力）的变更而变更的幅度很小，因

此它被称作“准等频悬架”。

另外，我们可以通过降低空气弹簧的工作压力、减小有效面积变更率、增大

空气弹簧容积等简洁的措施减小其刚度，从而使空气悬架具有较低的固有频率。

空气悬架如此的频率特性对改善汽车的平顺性创建了极好的条件。

（二）空气悬架衣整车的影响

1、空气悬架为刚度可变的非线性悬架。当簧载质量变更时，刚度随之变更,

以保持空载和满载时车身高度相同，悬架固有频率基本不变.依据须要，可以选

择不同的气囊工作高度，获得志向的固有频率，从而得到良好的行驶平顺性。

2、空气悬架质量轻，弹簧刚度低，高速行驶时，轮胎与地面的附着实力强,

制动距离短；转向时，过多转向和不足转向倾向减小，转向稳定性强，提高了整

车的操纵稳定性。

3、空气弹簧内的空气压力干脆反映了簧载质量，可取空气压力作为信号，

限制制动缸内的气压，来限制制动时的制动力，更好地保证了行驶平安性。

4、可通过给空气弹簧气囊充气或放气来调整车身高度。在平坦的路面上，

降低车身高度，保持空气阻力系数为最佳值，可以减小油耗或在功率不变的状况

下获得最大车速。在坎坷不平的道路上，为了通过障碍物，可以提高车身高度。

5、削减整车的振动噪声，提高汽车零部件运用寿命。

6、由于空气悬架刚度低，轮胎动载荷小，能够降低载重汽车对高速马路的

破坏。

2.4汽车空气悬架的优缺点

（一）汽车空气悬架的优点

由于空气弹簧有以上的一些特性，因此空气悬架比传统的金属弹簧悬架具有

很多的优点。主要表现为：

1、空气弹簧具有非线性刚度特性，可将其特性曲线按实际须要进行志向设

计，使在额定载荷旁边具有较低的刚度值，以得到较低的固有振动频率，保证了

汽车良好的行驶平顺性。

2、空气悬架质量轻、弹簧刚度低，高速行驶时，可以提高轮胎的附着实力,

提高在低附着系数路面上的起步实力，缩短制动距离；转向时，过多转向和不足

转向倾向减小，转向稳定性强，提高了整车的操纵稳定性。

3、负载变更时，借助高度限制阀，使车身高度不变。还可依据须要抬高或

降低车身高度，以提高车辆的通过或便利乘客上下车。

4、相对板簧结构而言，空气悬架车体平稳，从空载到满载的整个范围内都

能供应一种气垫式的支承，能有效隔断路面传递的振动，具有防震、防噪声等功

能。

5、空气弹簧的寿命取决于橡胶气囊的寿命。试验表明，空气弹簧寿命相当

于钢板弹热的3-4倍.

6、由于振动频率低，削减了对道路的冲击，爱护路面，降低高速马路的

修理费用。

（二）汽车空气悬架的缺点

1、空气弹簧结构困难，制造成本高。

2、空气弹簧尺寸大，布置困难。尤其是在非独立悬架的布置上无法保证两

侧的空气弹簧有较大的中心距，从而使悬架侧向角刚度较小，必需装置横向稳定

器。

3、密封困难。空气悬架密封环节多，密封不良而漏气将干脆影响悬架的性

能。

第三章奥迪A6L悬架系统

3.1奥迪A6简介

奥迪A6(A6)是一款由奥迪生产的豪华汽主，有轿车和旅行车两种车型。

它的主要竞争对手包括梅塞德斯-奔驰E级、宝马5系、阿尔法・罗密欧166、

捷豹S型、雷克萨斯和沃尔沃S80。

图3-1奥迪A6

奥迪A6L系一汽-大众推出的国内生产的技术最先进、性能最佳、国情

适应性最强的高档豪华商务车，奥迪A6融入了奥迪在全球最先进的高科技

独家技术，又进一步丰富了豪华的配置，并给予其超强的运动特性，从女计

到性能无不体现出完备品质。其特点是更豪华、更动感、更成熟。豪华主要

体现在音响、电视和冰箱上，而且都是世界一流名牌产品。更动感体现在运

动座椅、方向盘上；更成熟体现在奥迪A6经过多次胜利的升级，不仅达到

了一个全新的标准，而且牢靠性很强。

奥迪A6的无级/手动一体式变速箱，在豪华轿车历史上，第一次实现了

真正的无级变速。它采纳金属链传动方式，彻底取代了传统的齿轮组变速方

式，所以动力输出全无顿挫感，比一般自动变速更顺畅平滑，更拥有手动变

速般的快捷灵敏，同时还更节约燃油，操控更舒适。新增设的S档，提高加

速实力，增加驾驶乐趣。无级/手动一体式变速箱的最迷人之处，就在丁它

最终克服了自动变速箱和手动变速箱的一切不足，一举超越二者的各项性

能，实现了汽车变速箱技术的大飞跃。舒适与豪华背后，是奥迪细致入微的

尖端科技，车载冰箱专为行驶移动的奥迪A6而设计，耐颠簸、倾斜。工作

状态高度稳定。高品质的系统平安融入樊迪A6原有结构，功能多样，而且

极易操作，电动高级桃木办公桌可谓符合人体工程的细心之作，只需轻触按

钮，就能打开或放下桌板，可延长，可调角度。

奥迪集团包括母公司及其子公司奥迪匈特牙利公司、有限公司以及兰博

基尼汽车公司和技术公司，奥迪巴西及奥迪塞那利塔。此外，奥迪还在中国、

马来西亚和南非等地设有制造厂。奥迪汽车公司现为大众汽车公司的子公

司，总部设在德国的英格尔施塔特，年产侨车45万辆左右。奥迪是德国历

史最悠久的汽车制造商之一。从1932年起，奥迪起先采纳四环徽标，它象

征着奥迪与小奇迹（）、霍希（）和漫游者。合并成的汽车联盟公司。在20世

纪30年头，汽车联盟公司涵盖了德国汽车工业能够供应的全部乘用车领域,

从摩托车到豪华轿车.该企业品牌在世界品牌试验室（）编制的2006年

度《世界品牌500强》排行榜中名列第一百四十二。

动力性

需要全套答辩通过的设计，或按任务书要求定

做的同学，请联系QQ©②⑤⑦⑧④①⑥。④或

QQ③。②④⑨③。①①⑥.

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□■

新奥迪A6L10年型拥有高档行政轿车中最先进、最丰富的发动机配置。

其中2.8和3.0两款高效汽油发动机堪称奥迪全球发动机战略中的新星。

3.0发动机是奥迪V6发动机的最新顶级版本，汽油直喷和机械增压的完备

结合使其具有超过8缸机的动力和极高的燃油效率。它能够输出213千瓦

（290马力）的最大功率和420牛・米的强大扭矩，能够使新奥迪A6L在6.6

秒内从静止加速到100公里/小时，而90公里/小时百公里等速油耗仅7.9

升。另一款奥迪全球领先的2.8发动机采纳了创新的奥迪可变气门升程系

统（），90公里/小时等速油耗仅为6.7升/百公里。值得一提的是，作为

旗舰车型，新奥迪A6L3.0标配可调空气悬架。这项同级别车型独有的领先

配置，可让驾驶者依据行驶速度和路况调整底盘系统特性，从而满意不同驾

驶风格的需求。

新奥迪A6L10年型还依据中国用户的切身需求，增加了一项源自顶级

豪华轿车的人性扮装备：后排乘客调整前排副驾驶座椅水平位置的功能。该

功能可让后排乘客随时调整后排腿部空间，体现出A6I.最为人性化的后排设

计理念。独创的奥迪仰I向协助系统（）可为驾驶者供应更高的主动平安爱

护，当侧后方盲区有车辆超车时通过灯光闪耀提示驾驶者，从而确保平安变

线。除此以外，覆盖前/侧/后的全方位照明系统、智能钥匙、太阳能天窗、

高级倒车影像和后座消遣包也充分呈现出奥迪A6L留意人性化与主动平安

的特质。

3.2空气悬架系统

空气悬架系统0是流行于当今发达国家汽车行业的先进产品。在发达国家，100%

的中型以上客车都用了空气悬架系统，40%以上的卡车、挂车和牵引车用了空气

悬架系统。其最大的优点是：不仅可以提高乘员的乘坐舒适性，而且可以对道路

起到爱护作用。

中国市场上的车用空气悬架系统的种类

第一类：是随着引进车型整体进入中国市场上的空气悬架系统。西安

沃尔沃、常州依维柯、亚星奔驰等引进车型上的空气悬架系统就属于这一

类。这一类在中国车用空气悬架系统市场上占有主导地位。

其次类：是干脆从国外引进的车用空气悬架系统。这一类车用空气悬

架系统供货周期一般在三个月以上，难以适应中国人在一个月以内供货的

习惯，而且运输成本高。其最大的弊病是在中国不服水土，因为进口空气

悬架系统是国外企业依据国外的路况、车况和运输特点设计的，和中国的

路况、车况和运输特点不相匹配。中国有的企业在自己生产的汽车上用了

进口空气悬架系统，却陷入了特别尴尬的境地。

第三类：是有的企业以引进消化汲取国外先进的车用空气悬架系统

技术为基础，兼顾中国汽车状况、道路状况和运输特点，坚持先进性和牢

靠性相结合的原则，依据用户的详细车型进行二次开发和特性化设计，确

保结构匹配的合理性和科学性，量体裁衣，改善底盘的整体性能。

对3.2.1空气悬架系统的结构

1、空气悬架系统包括空气弹簧、减振器、导向机构和车身高度限制系

统。

2、空气悬架系统一般采纳囊式空气弹簧.

3、减振器主要用来衰减车身的振动。

4、导向机构由纵向推力杆和横向推力杆等组成，用来传递车身和车桥

之间的纵向力、侧向力及驱动、制动时产生的力矩。

5、车身高度限制系统分为机械式限制系统和电控限制系统。

3.2.2空气悬架系统的原理

利用空气弹赞内密闭气体受压缩后的刚性递增性，也就是随着空气弹

簧不断被压缩，其刚度渐渐增加，同时，其内部气体随空气弹簧被压缩或

拉长而压入或排出，导致空气悬架系统具有接近志向的动态弹性特性。

3.2.3空气悬架系统的主要特点

1、当客车乘员的数量和货车的载重量变更及汽车处在各种运动状态

时，可实现车身高度的自动调整。

2、空气弹簧具有相对恒定的低自然振动频率，可以提高汽车行驶的平

顺性。

3、改善路面不平度激励向车身的传递，削减不良振动造成汽车零部件

的早期损坏。

4、对道路的磨损量可以削减50%,道路粗糙状态可以改善15%。

5、通过空气弹簧内气体的连通原理，可以便利地实现多桥轴荷和制动

力的平衡。

6、当汽车发生偏载时，汽车仍可以保持水平。

7、延长汽车及其零部件的运用寿命，削减修理停工时间，提高汽车的

营运效率。

3.3奥迪A6悬架系统原理

奥迪A6气动原理图如下图，图3-2：

来得压前机鸵电需来名控制单元

O

发

戏

石

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世

出

发

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后

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(r<o\1

7⑨

r®lr

图3-2气动原理图

1辅助噪音渐除翳蓄压招阀N311

2单向知左前喊振支柱闽NW8

3空气干燥器右前减振支柱间N149

4单向闽3左后减振支柱闽N150

5单向闽2右后减振支柱闽N151

排气节流问蓄压器

气动排气问左前空气弹簧

8压缩机丫66右前空气弹簧

9电动排气间NIU左后空气弹簧

10压力传感麝C291右后空气弹簧

第四章奥迪A6L悬架系统检修

4.1奥迪A6空气悬架系统布局

奥迪A6空气悬架系统布局，如图4-1所示：

蓄压器

右后空气弹簧支柱（带痔微保四）

mC-梗制单元

悌蚁单元

右前空气弹簧支柱

243021

£后水平传感幽

£后空气睇簧支柱（带宿PK-★板手

电就-与材管钱

右而方:平传核彩

£前空气海境支柱供气总成.也招:

压篇机

排气闷

横的战止闷

洛度传有四

£祝水平传感薪

压力传感密

图4-1奥迪A6空气悬架系统布局图

四级空气悬架系统设计成所谓的蓄压系统。蓄压系统提高了系统的可用性，

降低了噪音，爱护了供电系统。该系统的特点是：共有四个水平高度等级，最小

离地间隙在这四个水平高度等级中可变更66,如图4-2所示。可手动或自动来调

整。

最小高地间隙高2（HN2）

208mm比壬常高度高41moi

最小漠地间隔高1（HN1）

192mm比正常高点高25mm

（Tfc车高度）

最小浇地间隔正/高度(NN)

167mm±0mm

最小高地间隔低（W

142mm比正常高度低25mm

图4-2最小离地距离

4.2显示检修

全示区（格有0科福度指示LED）

图4-3显示盘

显示区上有四个重叠安装的LED,它们是常亮的用于表示当前的底盘高度

状态。只有底盘高度切换所触发（不管是手动的还是自动的）的调整过程才会由

一个或多个LED的闪耀来表示。一旦达到了所须要的高度，闪耀就变成常亮了。

上升按键和降低按键内的LED表示操纵的方向，假如LED闪耀，就表示拒绝

进行底盘高度调整（例如因车速过高）。假如实际高度值与规定高度值偏离较大,

那么LED就会闪耀以提示司机（按相应的高度切换）。

4.3系统部件

在装配和运输减振支柱总成时，不行抓住活塞，因为在无压力状态时，活塞

很简洁被推回去。在无压力状态不要移动空气弹簧，因为在这种状况下管状气囊

无法在活塞上绽开，因而会造成其损坏。假如车上的空气弹簧已经没有压力了，

那么在举升和降卜车辆前（如运用举升平台或举升器），必需运用诊断仪器来给

相应的奇偶那个气弗簧充气。

错误的！正确的!

图4-4工作示意图

参考文献

[1]吉林工业高校汽车教研室编.汽车设计.北京：机械工业出版社，

[2]M.米奇克著.汽车动力学.北京：机械工业出版社.

[3]刘惟信编著.汽车设计.清华高校出版社.2001.8

[4].（德）耶尔森•赖姆帕尔著，余卓平译.汽车底盘基础.北京：科学普及

出版社.1992

[5].（德）约森•赖姆佩尔著，王谊译.悬架元件及底盘力学.长春：吉林科学

技术出版社.

[6].清华高校余志生主编.汽车理论.机械工业出版社出版.1984.4

[7].喻凡，林逸编著.汽车系统.机械工业出版社.2005.7

附录一：英文专业文摘及翻译

温度限制简介和限制器

过程限制系统自动过程限制系统是指将被控量为温度、压力、流量、成份

等类型的过程变量保持在志向的运行值的系统。过程事实上是动态的。变更总是

会出现，此时假如不实行相应的措施，那些与平安、产品质量和生产率有关的重

要变量就不能满意设计要求。

为了说明问题，让我们来看一下热交换器。流体在这个过程中被过热蒸汽加

热，如图1所示。

.1

这一装置的主要目的是将流体由入口温度乃(f)加热到某一期望的出口温度

T(f)o如前所述，加热介质是过热蒸汽。

只要四周没有热损耗，过程流体获得的热量就等于蒸汽释放的热量，即热交

换器和管道间的隔热性很好。

很多变量在这个过程中会发生变更，继而导致出口温度偏离期望值。假如出

现这种状况，就该实行一些措施来校正偏差，其目的是保持出口温度为期望值。

实现该目的的一种方法是首先测量r(0,然后与期望值相比较，由比较结果

确定如何校正偏差。蒸汽的流量可用于偏差的校正。就是说，假如温度高于期望

值，就关小蒸汽阀来减小进入换热器的蒸汽流量；若温度低于期望值，就开大蒸

汽阀，以增加进入换热器的蒸汽流量。全部这些操作都可由操作员手工实现，操

作很简洁，不会出现什么问题。但是，由于多数过程对象都有很多变量须要保持

为某一期望值，就须要很多的操作员来进行校正。因此，我们想自动完成这种限

制。就是说，我们想利用无需操作人员介入就可以限制变量的设备。这就是所谓

自动化的过程限制。

为达到上述目标，就须要设计并实现一个系统。图2所示为一个可行的限制

系统及其基本构件。

.2

首先要做的是测量过程流体的出口温度，这一任务由传感器(热电偶、热电阻

等)完成。将传感器连接到变送器上，由变送器将传感器的输出信号转换为足够

大的信号传送给限制器。限制器接收与温度相关的信号并与期望值比较。依据比

较的结果，限制器确定保持温度为期望值的限制作用。基于这一结果，限制器再

发一信号给执行机构来限制蒸汽流量。

下面介绍限制系统中的4种基本元件，分别是：

(1)传感器，也称为一次元件。

(2)变送器，也称二次元件。

(3)调整器，限制系统的“大脑”。

(4)执行机构，通常是一个限制阀，但并不全是。其他常用的执行机构有变

速泵、传送装置和电动机。

这些元件的重要性在于它们执行每个限制系统中都必不行少的3个基本操

作，即：

(1)测量：被控量的测量通常由传感器和变送器共同完成。

(2)决策：依据测量结果，为了维持输出为期望值，限制器必需确定如何操

作。

(3)操作：依据控器的处理，系统必需执行某种操作，这通常由执行机构来完

成.

如上所述,每个限制系统都有和A这3种操作.

有些系统的决策任务简洁,而有些很困难.设计限制系统的工程师必需确保

所实行确保所实行的操作能影响被控变量，也就是说，该操作要影响测量值.否则,

系统是不行控的，还会带来很多危害.

限制器可以是独立限制器(也可以叫做单回路限制器)，可编程限制器()

中的限制器，嵌入式限制器或者是用或编写的计算机程序软件。

限制器是过程限制器，它具有如下特征：

连续过程限制；

模拟输入(也被称为“测量量”或“过程变量”或“")；

模拟输出(简称为“输出

基准点();

比例、积分以及/或者微分常数；

“连续过程限制”的例子有温度、压力、流量及水位限制。例如：限制一个

容器的热量。对于简洁的限制，你运用两个具有温度限定功能的传感器(一个限

定低温，一个限定高温)。当低温限定传感器接通时就会打开加热器，当温度上

升到高温限定传感器时就会关加热器。这类似丁大多数家庭运用的空调及供暖

系统的温度自动调整器。

反过来，限制器能够接受像实际温度这样的输入，限制阀门，这个阀门能够

限制进入加热器的气体流量。限制器自动地找到加热器中气体的合适流量，这

样就保持了温度在基准点稳定。温度稳定了，就不会在凹凸两点间上下跳动了。

假如基准点降低，限制器就会自动降低加热器中气体的流量。假如基准点上升，

限制器就会自动的增加加热器中气体的流量。同样地，对于高温，晴朗的天气（当

外界温度高于加热器时）及阴冷，多云的天气，限制器都会自动调整。

模拟输入（测量量）也叫做“过程变量"或你希望能够达到你所限制过

程参数的高精确度。例如，假如我们想要保持温度为+1度或一1度，我们至少要

为此努力，使其精度保持在0・1度。假如是一个12位的模拟输入，传感器的温

度范围是从0度到400度，我们计算的理论精确度就是4096除400度=0.097656

度。我们之所以说这是理论上因为我们假定温度传感器，电线及模拟转换器上没

有噪音和误差。还有其他的假定。例如，线性等等。即使是有大量的噪音和其他

问题，按理论精确度的1/10计算，1度精确度的数值应当很简洁得到的。

模拟输出常常被简称为“输出”。常常在0%到100%之间给出。在这个热量

的例子中阀门完全关闭（0%）,完全打开（100%）。

基准点0很简洁，即你想要什么样的过程量-在这个例子中一你想要过程处

于怎样的温度。

限制器的任务是维持输出在一个程度上，这样在过程变量（）和基准点（）上就

没有偏差（误差）。

在图3中，阀门用来限制进入加热器的气体，冷却器的制冷，水管的压力，

水管的流量，容器的水位或其他的过程限制系统。

SETPOINTP,L

〃UCONuSTANTS"

DifferenceerrorPIDcontrol/

00

煦烘，output^

Fig.3PIDcontrol^

限制器所视察的是和之间的偏差（或误差）。它视察肯定偏差和偏差变换率。

肯定偏差就是一'和之间偏差大还是小。偏差变换率就是一一和之间的偏差随着

时间的变更是越来越小还是越来越大。

假如存在过程扰动，即过程变量或基准点变更时一限制器就要快速变更输

出，这样过程变量就返回到基准点。假如你有一个限制的可进入的冷冻装置，某

个人打开门进入，温度（过程变量）将会快速上升。因此，限制器不得不提高冷度

（输出）来补偿这个温度的上升。

一旦过程变量等同于基准点，一个好的限制器就不会变更输出。你所要的输

出就会稳定（不变更）。假如阀门（发动机或其他限制元件）不断变更，而不是维持

恒量，这将造成限制元件更多的磨损。

这样就有了两个冲突的目标。当有“过程扰动”时能够快速反应（快速变更

输出）。当接近基准点时就缓慢反应（平稳输出）。

我们留意到输出量常常超过稳定状态输出访过程变量回到基准点。比如，一

个制冷器通常打开它的制冷阀门的34%,就可以维持在零度（在制冷器关闭和温

度降低后）。假如某人打开制冷器，走进去，四处走，找东西，然后再走出来，

再关上制冷器的门限制器会特别活跃，因为温度可能将上升20度.这样制冷阀

门就可能打开50%,7£%甚至100%——目的是赶快降低制冷器的温度一一然后

渐渐关闭制冷阀门到它的34%。

让我们思索一下如何设计一个限制器。

我们主要集中在过程变量（）和基准点（）之间的偏差（误差）上。有三种定义误

差的方式。

肯定偏差

他说明的是和之间的偏差有多大。假如和之间偏差小一一那我们就在输出时

作一个小的变更。假如和之间偏差大一一那我们就在输出时作一个大的变更。肯

定偏差就是限制器的比例环节。

累积误差

给我们点儿时间，我们将会明白为什么仅仅简洁地视察肯定偏差（比例扑节）

是一个问题。累积误差是很重要的，我们把它称为是限制相的积分环节。每次我

们运行算法时，我们总会把最近的误差添加到误差总和中。换句话说，累积误差

二误差1+误差2+误差3+误差4+…。

滞后时间

滞后时间指的是引起的变更由发觉到变更之间的延时。典型的例子就是调整

你的烤炉在合适的温度。当你刚刚加热的时候，烤炉热起来须要肯定时间。这就

是滞后时间。假如你设置一个初始温度，等待烤炉达到这个初始温度，然后你认

为你设定了错误的温度，烤炉达到这个新的温度基准点还须要一段时间。这也就

被认为是限制器的微分环节。这就抑制了某些将来的变更因为输出值已经发生了

变更，但并不是受过程变量的影响。

肯定偏差/比例环节

有关设计自动过程限制器，人们最初想法之一是设计比例环节。意思就是，

假如和之间的偏差很小一一那么我们就在输出处作一个小的修改；假如和之间的

偏差很大那么我们就在输出处作一个大的修改。当然这个想法是有意义的。

我们在仅对比例限制器进行仿真。图4是显示首次仿真结果的表格。（滞后

时间二0,只含比例环节）

比例、积分限制器

限制器中的积分环节是用来负责纯比例限制器中的补偿问题的.我们有另外

一个的扩展表格，表格上仿真的是一个具有比例积分功能的限制器。这里（.5）

是比例积分限制器最初的仿真表格（滞后时间=0，比例常数二0.4）。

众所周知，比例积分限制器要比仅有比例功能的比例限制器好得多，但是等

于0的滞后时间并不常见。

$•二二二二二:......

01nlm山wnu工.......”

CONTROLLERITERATION

.4

微分限制

微分限制器考虑的是：假如你变更输出，那么要在输入。处反映这个变更就

须要些时间。比如，让我们拿烤炉的加热为例。

CONTROLLERITERATION