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1、河南工业职业技术学院Henan Polytechnic Institute毕业设计（论文）题目:丰田凌志LS400电控悬架系统的结构控制原理与检修班 级：汽车电子技术0901姓 名:张伟指导教师：孙亮目录摘要2Abstract2第一章悬架概述31. 1汽车悬架系统的作用及组成31. 2对汽车悬架系统的要求41. 3. 1被动悬架41. 3. 2半主动悬架41. 3. 3主动悬架41.3.3.1主动悬架的分类5第二章电子控制悬架系统62. 1主动式油气弹簧悬架系统62. 2带路况预测传感器的主动悬架系统82. 3主动式空气悬架系统102. 1. 1利用弹簧刚度/减振器阻尼力进行控制112. 1.
2、 2车身高度控制12第三章电子控制主动悬架系统的故障诊断与检测133.1悬架电子控制系统故障自诊断133.2电子控制悬架系统故障检修153. 2. 1.电子控制悬架系统指示灯不正常的检查153. 2. 2.汽车“后仰”故障检查153. 2. 3.汽车“侧倾”故障的诊断163. 2. 4.汽车“点头”故障的诊断163. 2. 5.汽车“高速失控”故障诊断163. 2. 6.自动换档时汽车“后仰”故障诊断16结束语17谢词17汽车电子控制主动悬架系统摘要汽车中悬架的作用是连接车身与车轮，以适当的刚性支撑车轮，并吸收路 面的冲击，改善车辆的舒适性和平顺性；还可以稳定汽车行驶，改善操纵性。悬 架作用中
3、的平顺性与操纵稳定性，有着相互矛盾的联系。电子控制悬架在其电子 控制装置的控制下，能根据外界接受的信息或车辆本身状态的变化，进行动态 的自适性调节，即电控悬架没有固定的悬架刚度和阻尼系数。这样可以随着道路 条件的变化和行驶需要的不同要求而自动地调节，从根本上解决平顺性和操纵 稳定性之间的矛盾，提高汽车的使用性能。本论文对丰田凌志LS400轿车的悬架 系统作了相关研究，并以此介绍悬架系统的功能和类型，分析其基本工作原理， 了解其基本的故障诊断及检测。 关键词：悬架汽车电子控制AbstractIn the auto mobile the suspension fork func tion is c
4、onnec ts the auto mobile body and the wheel, by the suitable rigid support wheel, andabsorbs the road surface the impact, improves the vehicles comfortableness and smoothness; Also may stabilize the automobile travel, the improvement maneuverability.In suspension fork function smoothness and the ope
5、ration stability, have mutually the contradictory relation. The electronic control suspension fork in under its electronic control control, can the information or the vehicles itself condition change which accepts according to the outside, carries on dynamically from the suitable adjustment, namely
6、electrically controlled suspension fork not fixed suspension fork rigidity and damping factor.But this may the different request which needs along with the path condition change and the travel adjust automatically, fundamentally solves between smooth and the operation stability contradiction, enhanc
7、es the automobile the operational performance. The present paper has done the correlation research on the suspension fork system of LS400 cars to Toyota lexus, introduced the suspension fork system function and the type, analyzed its basic principle of work, understand the basic of fault diagnosis a
8、nd testi ng.Keywords: suspensionautomobile electronic control第一章悬架概述1.1汽车悬架系统的作用及组成悬架是车身与车轮之间的一切传力连接装置的总称。它的作用是把路面作用 于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及 这些反力所造成的力矩都传递到车身上，以保证汽车的正常行驶。图1.1汽车悬架组成示意图汽车悬架尽管有各种不同的结构形式，但一般都是由弹性元件、减振器和导 向机构三部分组成（图1.1）。由于汽车行驶的路面不可能绝对平坦，路面作用 于车轮上的垂直反力往往是冲击性的，特别是在坏路面上高速行驶时，这种冲
9、击 力将达到很大的数值。冲击力传到车身时，可能引起汽车机件的早期损坏；传给 乘员和货物时，将使乘员感到极不舒适，货物也可能受到损伤。为了缓和冲击， 在汽车行驶系中，除了采用弹性的充气轮胎之外，在悬架中还必须装有弹性元件， 使车身与车轮之间作弹性联系。但弹性系统在受到冲击后，将产生振动。持续的 振动易使乘员感到不舒适和疲劳。故悬架系统还应具有减振作用，以使振动迅速 衰减，振幅迅速减小。为此，在许多形式的悬架系统中都设有专门的减振器。车轮相对于车身跳动时，车轮（特别是转向轮）的运动轨迹应符合一定的要 求，否则就会影响汽车的操纵稳定性，因此，悬架系统中还应具有导向机构（如 图1.1中的横、纵向推力杆
10、），以使车轮按一定的轨迹相对于车身跳动。由此可见，上述这三个组成部分分别起缓冲、减振和导向的作用，然而三者 共同的任务则是传力。在多数的轿车和客车上，为防止车身在转向等情况下发生 过大的横向倾斜，在悬架系统中还设有辅助弹性元件一横向稳定器。需要指出的是，任何悬架只要具备上述功用，在结构上并非需要有以上全套 装备。如一般汽车上广泛采用的多片钢板弹簧悬架，它既有缓冲、减振的功能， 有负担起传力和导向的任务，因此，不需要再安装导向机构，甚至不要减振器(如 后悬架)。1. 2对汽车悬架系统的要求(1) .保证汽车有良好的行驶平顺性。(2) .具有合适的衰减振动能力(3) .保证汽车具有良好的操纵稳定性
11、。(4) .汽车制动或加速时要保证车身稳定，减少车身纵倾；转弯时车身侧倾角 要合适。(5) .有良好的隔声能力。(6) .结构紧凑、占用空间尺寸小。(7) .可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量要小的 同时，还要保证有足够的强度和寿命。1. 3汽车悬架的分类及性能悬架的结构形式很多，分类方法也不尽相同。若按导向机构的形式来分可分 为独立悬架和非独立悬架两大类。如果从控制力的角度来分，则可把悬架分为被 动悬架、半主动悬架和主动悬架三大类。1. 3. 1被动悬架一般的汽车绝大多数装有由弹簧和减振器组成的机械式悬架。由于这种常规 悬架系统内无能源供给装置，悬架的弹性和阻尼参数不会
12、随外部状态而变化，因 而称这种悬架为被动悬架。这种悬架虽然往往采用参数优化的设计方法，以求尽 量兼顾各种性能要求，但在实际上由于最终设计的悬架参数是不可调节的，所以 在使用中很难满足高的行驶要求。1. 3. 2半主动悬架半主动悬架可视为由可变特性的弹簧和减振器组成的悬架系统，虽然它不能 随外界的输入进行最优控制和调节，但它可按存贮在计算机内部的各种条件下弹 簧和减振器的优化参数指令来调节弹簧的刚度和减振器的阻尼状态。半主动悬架 又称无源主动悬架，因为它没有一个动力源为悬架系统提供连续的能量输入，所 以在半主动悬架系统中改变弹簧刚度要比改变阻尼状态困难得多，因此在半主动 悬架系统中以可变阻尼悬架
13、系统最为常见。半主动悬架系统的最大优点是工作时 几乎不消耗动力，因此越来越受到人们的重视。1. 3. 3主动悬架主动悬架是一种具有作功能力的悬架，通常包括产生力和扭矩的主动作用器 (油缸、汽缸、伺服电机、电磁铁等)、测量元件(如加速度、位移和力传感器 等)和反馈控制器等。因此，主动悬架需要一个动力源(液压泵或空气压缩机等) 为悬架系统提供连续的动力输入。当汽车载荷、行驶速度、路面状况等行驶条件 发生变化时，主动悬架系统能自动调整悬架刚度(包括整体调整和各轮单独调 整)，从而同时满足汽车的行驶平顺性，操纵稳定性等各方面的要求，其优点可 归纳为如下几个方面：（1）悬架刚度可以设计得很小，使车身具有
14、较低的自然振动频率，以保证 正常行驶时的乘坐舒适性。汽车转向等情况下的车身侧倾，制动、加速等情况下 的纵向摆动等问题，由主动悬架系统通过调整有关车轮悬架的刚度予以解决。而 对于传统的被动悬架系统，为同时兼顾到侧倾、纵摆等问题，不得不把悬架刚度 设计得较大，因而正常行驶时汽车的乘坐舒适性受到损失。（2）采用主动悬架系统，因不必兼顾正常行驶时汽车的乘坐舒适性，可将 汽车悬架抗侧倾、抗纵摆的刚度设计得较大，因而提高了汽车的操纵稳定性，即 汽车的行驶安全性得以提高。（3）先进的主动悬架系统，还能保证在车轮行驶中碰抵砖石之类的障碍物 时，悬架系统在瞬时将车轮提起，避开障碍行进，因而汽车的通过性也得以提高
15、。（4）汽车载荷发生变化时，主动悬架系统能自动维持车身高度不变。在各 轮悬架单独控制的情况下,还能保证汽车在凸凹不平的道路上行驶时，车身稳定。（5）普通悬架在汽车制动时，车头向下俯冲。而装有某些主动悬架系统的 汽车却不存在这种情况。制动时，该车尾部下倾，因而可以充分利用后轮与地面 间的附着条件，加速制动过程，缩短制动距离。（6）装有某些主动悬架系统的汽车在转向时，车身不但不向外倾斜，反而 向内倾斜，从而有利于转向时的操纵稳定性。（7）主动悬架可使车轮与地面保持良好接触，即车轮跳离地面的倾向减小， 保持与地面垂直，因而可提高车轮与地面间的附着力，使车轮与地面间相对滑动 的倾向减小，汽车抗侧滑的能
16、力得以提高。轮胎的磨损也得以减轻，转向时车速 可以提咼。（8）在所有载荷工况下，由于车身高度不变，保证了车轮可全行程跳动。 而传统的被动悬架系统中，当汽车载荷增大时，由于车身高度的下降，车轮跳动 行程减少，为不发生运动干涉，不得不把重载时的悬架刚度设计得偏高，因而轻 载时的平顺性受到损失。而主动悬架系统则无此问题。（9）由于车身高度不变，侧倾刚度、纵摆刚度的提高，消除或减少了转向 传动机构运动干涉而发生的制动跑偏、转向特性改变等问题，因而可简化转向传 动机构的设计。（10）因车身平稳，不必装大灯水平自调装置。主动悬架系统的主要缺陷是成本较高，液压装置噪音较大，功率消耗较大。1.3.3.1主动悬架的分类
