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1、单元2 汽车悬架系统维修,活动2. 1 识别悬架系统的作用、 组成和类型 活动2. 2 识别减振器的类型与工作过程 活动2. 3 弹性元件的类型和工作原理 活动2. 4 识别悬架系统类型和特点 活动2. 5 实施悬架系统车上基本检查程序,下一页,返回,单元2 汽车悬架系统维修,活动2. 6 实施轿车悬架系统拆装检查程序 活动2. 7 完成轿车悬架系统零件检修程序 活动2. 8 悬架系统常见故障及排除 活动2. 9 电子控制悬架系统故障诊断与检修,上一页,返回,活动2. 1 识别悬架系统的作用、组成和类型,2.1.1 悬架的作用 汽车车架(或车身) 若直接安装于车桥上, 由于道路不平地面冲击会使
2、人感到十分不舒服或者使货物损坏。 汽车悬架是车架(或车身) 与车轴之间弹性连接装置的统称, 其作用如下: 1) 弹性地连接车桥和车架(或车身), 缓和行驶中车辆受到的冲击力, 保证货物完好和人员舒适。 2) 衰减由于弹性系统引进的振动, 使汽车行驶中保持稳定的姿势, 改善操纵稳定性。,下一页,返回,活动2. 1 识别悬架系统的作用、组成和类型,3) 悬架系统将垂直反力、纵向反力(牵引力和制动力) 和侧向反力以及这些力所造成的力矩作用到车架(或车身) 上, 以保证汽车行驶平顺。 4) 悬架可以使车轮按一定轨迹相对车身跳动, 起导向作用。 2.1.2 悬架系统的组成 悬架一般由弹性元件、导向机构、
3、减振器和横向稳定杆组成, 如图2-1 所示。 弹性元件承受并传递垂直载荷, 缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。 导向机构传递车轮与车身间的力和力矩, 同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动。,上一页,下一页,返回,活动2. 1 识别悬架系统的作用、组成和类型,减振器用来加快衰减由弹性系统引起的振动, 使车身和车轮的振动得以控制。 横向稳定杆防止车身在不平路面上行驶或转向时发生过大的横向倾斜。 2.1.3 汽车悬架的形式 汽车悬架的形式分为非独立悬架和独立悬架两种。 1. 非独立悬架 非独立悬架的车轮装在一根整体车轴的两端(见图2-2 (a) ), 当一边车轮跳动时,会影响到另一侧车轮也做相应
4、的跳动, 使整个车身振动或倾斜, 汽车的平稳性和舒适较差。,上一页,下一页,返回,活动2. 1 识别悬架系统的作用、组成和类型,2. 独立悬架 独立悬架的车轴分成两段, 每只车轮用螺旋弹簧或扭杆弹簧独立地安装在车架(或车身) 下面(见图2-2 (b) ), 当一侧车轮发生跳动时, 另一侧车轮不受影响, 汽车的平稳性和舒适性好。 独立悬架具有的优点: 1) 两侧车轮可以单独运动而互不影响, 这样可减少车架和车身在不平道路上行驶时的振动。 2) 可以提高汽车的平均行驶速度。,上一页,下一页,返回,活动2. 1 识别悬架系统的作用、组成和类型,3) 由于采用断开式车桥, 故发动机位置可降低和前移并使
5、汽车重心下降, 有利于提高汽车行驶的稳定性, 同时能给予车轮较大的上下运动空间。 4) 保证汽车在不平道路上行驶时, 车轮与路面有良好的接触, 增大了驱动力。 5) 增大汽车的离地间隙, 提高了汽车的通过性能。 2.1.4 汽车悬架的类型 按照控制形式可以分为被动悬架、半主动悬架、主动悬架。目前大部分汽车都采用被动悬架。,上一页,下一页,返回,活动2. 1 识别悬架系统的作用、组成和类型,被动悬架是指汽车的姿态只能被动取决于路面条件, 悬架的刚度和阻尼不能根据路面状况进行调整。由于道路条件和汽车工况的变化, 悬架的刚度和阻尼应随其变化而变化, 一般行驶时需要柔软一点的悬架以求舒适感; 当急转弯
6、及制动时又需要硬一点的悬架以求稳定性。被动悬架不能满足以上要求, 所以在高级一点的车上安装有半主动悬架和主动悬架系统。 半主动悬架就是通过传感器感知路面平坦情况的参数, 调整悬挂系统的阻尼, 但是悬架刚度是不能调整的, 由此来稳定行车状态。,上一页,下一页,返回,活动2. 1 识别悬架系统的作用、组成和类型,主动悬架是悬架的刚度与阻尼可以根据路面状态和汽车工况进行调整。有作为直接力发生器的动作器, 可以根据输入与输出进行最优的反馈控制, 使悬架有最好的减振特性, 以提高汽车的平顺性和操纵稳定性。主动悬架的一个重要特点就是, 它要求动作器所产生的力能够很好地跟踪任何力控制信号。,上一页,返回,活
7、动2. 2 识别减振器的类型与工作过程,2.2.1 对减振器的要求 减振器与弹性元件承担着减振和缓和冲击的任务。减振器工作在不同状态下有不同的要求: 1) 在压缩行程(车桥和车架相互靠近), 减振器阻尼力较小, 以便充分发挥弹性元件的弹性作用, 缓和冲击。这时, 弹性元件起主要作用。 2) 在悬架伸张行程中(车桥和车架相互远离), 减振器阻尼力较大, 以达到迅速减振的目的。 3) 当车桥(或车轮) 与车架间的相对速度过大时, 要求减振器能自动加大液流流量,使阻尼力始终保持在一定限度之内, 以避免承受过大的冲击载荷。,下一页,返回,活动2. 2 识别减振器的类型与工作过程,2.2.2 减振器的类
8、型 在汽车悬架系统中广泛采用的是筒式减振器, 且在压缩和伸张行程中均能起减振作用(即双向作用式减振器), 还有的采用新式减振器, 如充气式减振器和阻力可调式减振器。目前汽车上广泛采用双向作用筒式减振器。 1. 双向作用式减振器 (1) 双向作用筒式减振器的结构 双向作用筒式减振器(见图2-4 (a) ) 主要由活塞杆1、活塞3、工作缸筒2 以及四个阀, 即压缩阀6、伸张阀4、流通阀8 和补偿阀7 组成。,上一页,下一页,返回,活动2. 2 识别减振器的类型与工作过程,流通阀和补偿阀是一般的单向阀, 其弹簧很弱, 当阀上的油压作用力与弹簧力同向时,阀处于关闭状态, 完全不通液流; 而当油压作用力
9、与弹簧力反向时, 只要有很小的油压, 阀便能开启。 压缩阀和伸张阀是卸载阀, 其弹簧较强、预紧力较大, 只有当油压增高到一定程度时,阀才能开启; 而当油压减低到一定程度时, 阀即自行关闭。 (2) 双向作用筒式减振器的减振原理 压缩行程(指汽车车轮移近车身) 时: 减振器受压缩, 此时减振器内活塞3 向下移动。活塞下腔室的容积减少, 油压升高, 油液流经流通阀8 流到活塞上面的腔室(上腔)。,上一页,下一页,返回,活动2. 2 识别减振器的类型与工作过程,上腔被活塞杆1 占去了一部分空间, 因而其增加的容积小于下腔减小的容积, 则一部分油液推开压缩阀6, 流回储油缸5。这些阀对油的节流作用形成
10、悬架受压缩运动的阻尼力。 伸张行程(车轮相当于远离车身) 时: 减振器受拉伸, 这时减振器的活塞向上移动。活塞上腔油压升高, 流通阀8 关闭, 上腔内的油液推开伸张阀4 流入下腔。由于活塞杆的存在, 自上腔流来的油液不足以充满下腔增加的容积, 使下腔产生一真空度, 这时储油缸中的油液推开补偿阀7 流进下腔进行补充。这些阀的节流作用对悬架在伸张运动时起到阻尼作用。,上一页,下一页,返回,活动2. 2 识别减振器的类型与工作过程,由于伸张阀弹簧的刚度和预紧力设计得大于压缩阀, 故在同样压力作用下, 伸张阀及相应常通缝隙的通道截面积总和小于压缩阀及相应常通缝隙的通道截面积总和。这使得减振器伸张行程产
11、生的阻尼力大于压缩行程的阻尼力, 以达到迅速减振的要求。 2. 充气式减振器 (1) 充气式减振器结构特点 充气式减振器(见图2-5) 的结构特点是在钢筒下部装有一个浮动活塞2, 在密封气室1 中充有高压氮气(23 MPa)。在浮动活塞的上面是减振器油液。,上一页,下一页,返回,活动2. 2 识别减振器的类型与工作过程,(2) 充气式减振器减振原理 浮动活塞上装有O 形密封圈, 它把油、气完全隔开。工作活塞8 上装有随其运动速度大小而改变通道面积的压缩阀4 和伸张阀7。 当车轮上下跳动时, 减振器的工作活塞在油液中做往复运动, 使工作活塞的上腔和下腔之间产生油压差, 压力油便推开压缩阀和伸张阀
12、而来回流动。由于阀对压力油产生了较大的阻尼力, 故使振动衰减。由于气体的可压缩性, 故可以弥补下腔容积的变化, 即不用再设补偿阀和储油缸筒, 气体还可以起弹簧的作用以缓和冲击。 3. 阻力可调式减振器,上一页,下一页,返回,活动2. 2 识别减振器的类型与工作过程,悬架系统中的阻尼力特性应是随着道路条件及车辆载荷的变化而改变, 当悬架系统的某一参数发生变化时, 减振器的阻尼力也应随着变化。 图2-6 为阻力可调式减振器示意图。装有这种减振器的悬架系统, 采用了刚度可变的空气弹簧, 其工作过程如下: 当汽车载荷增加时, 空气囊中的气压升高, 气室7 内的气压也随着升高, 膜片向下移动, 与弹簧1
13、 产生的压力相平衡。同时, 膜片带动与它相连的柱塞杆2 和柱塞3 下移, 因而使得柱塞相对空心连杆6 的节流孔4 的位置发生变化, 减小了节流孔的通道截面积, 即减小了油液流经节流孔的流量而增加了油液流动阻力。 当汽车载荷减小时, 柱塞上移, 增大了节流孔的通道截面积, 减小了油液的流动阻力,即通过该过程达到了改变减振器阻尼力的目的。,上一页,返回,活动2. 3 弹性元件的类型和工作原理,2.3.1 钢板弹簧 钢板弹簧又叫叶片弹簧, 它是由若干不等长的合金弹簧片叠加在一起组合成的(见图2-7),常用在载货汽车上。 (1) 钢板弹簧的结构 钢板弹簧的第一片(最长的一片) 称为主片, 其两端弯成卷
14、耳, 两端卷耳可以与车架上的钢板弹簧支架或吊耳相连, 中心螺栓用来连接各弹簧片, 并保证各片装配时的相对位置。其特点是可以支撑大负荷。 (2) 钢板弹簧的减振原理,下一页,返回,活动2. 3 弹性元件的类型和工作原理,钢板弹簧在载荷作用下变形, 各片之间因相对滑动而产生摩擦, 可促使车架的振动衰减。钢板弹簧本身还兼起导向机构的作用, 可不必单设导向装置。 2.3.2 螺旋弹簧 螺旋弹簧非独立悬架一般只用作轿车的悬架。图2-8 所示为一汽奥迪100 型汽车后悬架的构造。 减振器下端的吊耳和后桥相连, 上端固定在弹簧上座上。减振器的外面装有防尘罩, 螺旋弹簧就固定在弹簧上、下座上。弹簧上座固定在和
15、车身相连的连接件上。,上一页,下一页,返回,活动2. 3 弹性元件的类型和工作原理,(1) 螺旋弹簧优点 螺旋弹簧(见图2-8) 是缓冲元件, 它具有无须润滑、不怕污垢、质量小且占空间小的优点。弹簧直径和螺距发生变化, 使弹簧在轻载荷下较软、大载荷下较硬。 (2) 减振原理 当路面对轮子的冲击力传到螺旋弹簧时, 螺旋弹簧产生变形, 吸收轮子的动能, 转换为螺旋弹簧的位能(势能), 从而缓和了地面冲击对车身的影响。 螺旋弹簧本身不消耗能量, 储存了位能的弹簧将恢复原来的形状, 把位能重新变为动能。,上一页,下一页,返回,活动2. 3 弹性元件的类型和工作原理,如果单独使用弹簧而没有减振元件, 一
16、些轻型汽车就会像杂技演员跳“蹦蹦床” 一样,受到一次冲击后连续不断地上下运动。螺旋弹簧本身没有减振作用, 因此在螺旋弹簧悬架中必须另装减振器, 又因为螺旋弹簧只承受垂直载荷, 故还要加导向机构。 2.3.3 扭杆弹簧 扭杆弹簧一端与车架固定连接, 另一端与悬架摆臂连接, 通过扭杆的扭转变形来达到缓冲的作用(见图2-9)。 汽车运行时, 车轮受地面凹凸的影响上下运动, 控制臂也会随之上升或下降。,上一页,下一页,返回,活动2. 3 弹性元件的类型和工作原理,当车轮向上时, 控制臂上升, 使扭杆被迫扭转变形, 吸收冲击能量。当冲击力减弱时, 由于杆的自然还原能力, 其能迅速恢复到它原来的位置, 使车轮回到地面, 避免车架受到颠簸。 扭杆弹簧的优点: 质量轻于钢板弹簧, 而且无须润滑, 保养维修简便。扭杆弹簧单位质量的储能量较大, 占用的空间最小, 易于布置, 还可以适度调整车身的高度。 2.3.4 空气弹簧 汽车在行驶时由于载荷和路面的变化, 要求悬架刚度随之变化。对于轿车, 要求在好路上降低车身高度, 以提高行驶速度; 在坏路上提高车身, 以增大通过能力。,上一
