1、汽车底盘构造与维修项目项目9 9 行驶系行驶系车架的分类及组成悬架的功用、组成及分类电子控制悬架系统悬架故障诊断与排除车 桥悬架的维修与保养任务任务9.1 9.1 车架的分类及组成车架的分类及组成车架俗称大梁，是跨接在前后车轮上的桥梁式结构，构成整个汽车的骨架，是整个汽车的装配基体，其上安装有汽车绝大多数的零部件和总成，如发动机、变速器、传动机构、操纵机构、车桥、车身等。汽车上采用的车架有4种类型：边梁式车架、中梁式车架、综合式车架和无梁式车架。目前，汽车上多采用边梁式车架和无梁式车架。任务任务9.1 9.1 车架的分类及组成车架的分类及组成 边梁式车架 一、一、边梁式车架由两根位于两边的纵梁
2、和若干根横梁组成，通过铆接或焊接将纵梁与横梁连接成坚固的刚性构架，如图9-1所示。边梁式车架结构简单、便于整车的布置，在各种类型汽车上都得到广泛应用。任务任务9.1 9.1 车架的分类及组成车架的分类及组成图图9-1 9-1 边梁式车架边梁式车架任务任务9.1 9.1 车架的分类及组成车架的分类及组成 中梁式车架 二、中梁式车架又称脊梁式车架，由一根贯穿汽车纵向的中梁和若干根横向悬伸托架所组成，如图9-2所示。中梁的断面一般是管形或箱形，其前端做成伸出支架，用以固定发动机，传动轴在中梁内穿过，主减速器壳通常固定在中梁的尾端，形成断开式后驱动桥，中梁上的悬伸托架用以支承汽车车身和安装其他机件。任
3、务任务9.1 9.1 车架的分类及组成车架的分类及组成图图9-2 9-2 中梁式车架中梁式车架任务任务9.1 9.1 车架的分类及组成车架的分类及组成 综合式车架 三、三、综合式车架是由边梁式和中梁式车架结合而成的，如图9-3所示。车架前段或后段近似边梁式结构，便于分别安装发动机和驱动桥，传动轴从中梁中间穿过，这种结构制造工艺复杂，目前应用也不多。图图9-3 9-3 综合式车架综合式车架任务任务9.1 9.1 车架的分类及组成车架的分类及组成 无梁式车架 四、四、部分汽车和客车为减小自身质量，以车身代替车架，这种车身又称为承载式车身或无梁式车架，图9-4为桑塔纳汽车的车身组成部件。承载式车身的
4、特点是没有车架（大梁），车身就作为发动机和底盘各总成的安装基础，各种载荷全部由车身承受。图图9-4 9-4 桑塔纳汽车的车身组成部件桑塔纳汽车的车身组成部件任务任务9.1 9.1 车架的分类及组成车架的分类及组成 汽车车身总成结构主要包括车身壳体、车门、车窗、车前后钣金件、车身内外装饰件、车身附件、座椅，以及通风装置等。车身壳体是一切车身部件和零件的安装基础，是由纵、横梁支柱等主要承力元件，以及与它们相连接的钣金件经焊接而共同组成的刚性空间结构。车前后钣金件，包括散热器框架前后围板、发动机罩、前后翼子板、挡泥板等，形成了容纳发动机、车轮等部件的空间。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分
5、类悬架的功用、组成及分类 悬架的功用 一、一、悬架是车架（或车身）与车桥（或车轮）之间一切传力连接装置的总称。悬架具有以下功用：（1）连接车架（或车身）和车轮，把路面作用到车轮的各种力传给车架（或车身）。（2）缓和冲击、衰减振动，使乘坐舒适，使汽车具有良好的平顺性。（3）保证汽车具有良好的操纵稳定性。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类 悬架的组成 二、现代汽车的悬架虽有不同的结构形式，但一般都由弹性元件、减振器、横向稳定器和导向机构等组成。悬架的组成如图9-5所示。图图9-5 9-5 悬架的组成悬架的组成任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用
6、、组成及分类弹性元件使车架（车身）与车桥（车轮）之间弹性连接，可以缓和由于路面不平带来的冲击，并承受和传递垂直载荷。减振器可以衰减由于路面冲击产生的振动，使振动的振幅迅速减小。横向稳定器可以防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜。导向机构包括纵向推力杆和横向推力杆，用于传递纵向载荷和横向载荷，并保证车轮相对于车架（车身）的运动关系。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类汽车上常用的弹性元件包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧和橡胶弹簧等。（1）钢板弹簧。钢板弹簧也称叶片弹簧，其结构如图9-6所示。在车桥靠近车架或车身时靠钢板弹簧的弹性形变来起缓冲作用，并在
7、车桥靠近和离开车架或车身的整个过程中，通过各片钢板弹簧之间的滑动摩擦部分衰减路面的冲击作用。弹性元件1.任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类图图9-6 9-6 钢板弹簧的结构钢板弹簧的结构任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类一副钢板弹簧通常由很多曲率半径不同、长度不等、宽度一样、厚度相等的弹簧钢板片叠成，在整体上近似等强度的弹性梁。第一片最长的钢板弹簧，称为主片，其两端或一端弯成卷耳状。在钢板弹簧全长内装有24个弹簧夹。钢板弹簧的中部通过中心螺栓和压板与车桥刚性固定，两端用销子铰接在车架的支架和吊耳上。任务任务9.2 9.2 悬架
8、的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类（2）螺旋弹簧。螺旋弹簧广泛应用于独立悬架，有些轿车的后轮非独立悬架也采用螺旋弹簧作弹性元件。螺旋弹簧如图9-7所示，由特殊的弹簧钢棒卷制而成，可以制成圆柱形或圆锥形，也可以制成等螺距或变螺距型。圆柱形等螺距螺旋弹簧的刚度是不变的，圆锥形或变螺距螺旋弹簧的刚度是可变的。图图9-7 9-7 螺旋弹簧螺旋弹簧（a a）等螺距弹簧）等螺距弹簧 （b b）变螺距弹簧）变螺距弹簧 （c c）非线性弹簧）非线性弹簧任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类螺旋弹簧与钢板弹簧相比，具有无须润滑、防污能力强、质量小、单位质量的能量吸收率较高等优
9、点。但是，螺旋弹簧本身减振作用很差，因此在螺旋弹簧悬架中必须另装减振器。螺旋弹簧只能承受垂直载荷，故必须加装导向装置以传递垂直力以外的各种力和力矩。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类（3）扭杆弹簧。扭杆弹簧是一根由铬钒弹簧钢制成的扭杆，如图9-8所示。扭杆一端固定在车架上，另一端固定在悬架的摆臂上，摆臂则与车轮相连。当车轮跳动时，摆臂便绕着扭杆轴线而摆动，使扭杆产生扭转导致弹性变形，以保证车轮与车架的弹性连接。图图9-8 9-8 扭杆弹簧扭杆弹簧任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类扭杆弹簧在制造时，经热处理后预先施加一定的扭转力
10、矩，使之产生一个永久的扭转变形，从而使其具有一定的预应力。左、右扭杆的预加扭转力矩的方向都与扭杆安装在车上后承受工作载荷时扭转的方向相同，目的是减少工作时的实际应力以延长使用寿命。如果左、右扭杆换位安装，则将导致扭杆弹簧的实际工作应力加大，使用寿命缩短。因此，左右扭杆弹簧刻有不同的标记，不可互换。（4）气体弹簧。气体弹簧以空气为弹性介质，即在一个密闭的容器内装入压缩空气（气压为0.51 MPa），利用气体的可压缩性实现弹簧的作用。气体弹簧主要有空气弹簧和油气弹簧。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类空气弹簧可分为囊式空气弹簧和膜式空气弹簧，如图9-9所示。空气弹
11、簧在主动悬架中使用较多。图图9-9 9-9 空气弹簧空气弹簧（a a）囊式空气弹簧）囊式空气弹簧 （b b）膜式空气弹簧）膜式空气弹簧任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类油气弹簧以气体氮（惰性气体）作为弹性介质，用油液作为传力介质。图9-10为单气室式油气弹簧。单气室油气弹簧又分简单式和有隔膜式。有隔膜式油气弹簧的球形室固定在工作缸上，室的内腔用橡胶油气隔膜隔开，充入高压氮气的一侧为气室，与工作缸相通并充满油液的一侧为油室。工作缸内装有活塞、阻尼阀及其阀座。当载荷增加且车架与车桥相互靠近时，活塞上移，使工作缸容积减小，油压升高，油液顶开阻尼阀进入球形室，推动隔膜
12、向气室方向移动，使气室容积减小，氮气压力升高，油气弹簧的刚度增大。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类图图9-10 9-10 单气室式油气弹簧单气室式油气弹簧（a a）简单式）简单式 （b b）带隔膜式）带隔膜式任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类当载荷减小时，在高压氮气的作用下隔膜向油室方向移动，室内油液经阻尼阀流回工作缸，推动活塞下移。这时气室容积增大，氮气压力下降，弹簧刚度减小。当氮气压力通过油液传递作用在活塞上的力与载荷平衡时，活塞便停止移动。随着载荷的变化，气室内氮气也随之变化，相应地活塞处于工作缸中不同位置。可见，油气
13、弹簧具有刚度可变的特性。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类（5）橡胶弹簧。橡胶弹簧是利用橡胶本身的弹性来起作用的弹性元件，它可以承受压缩载荷和扭转载荷。当橡胶弹簧在外力作用下变形时，其内部产生摩擦以吸收振动。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，但橡胶弹簧不适用于支承重载荷。所以，橡胶弹簧主要用作辅助弹簧或用作悬架部件的衬套、垫片、垫块、挡块及其他支承件。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类减振器2.（1）减振器的功用及原理。减振器在汽车中的作用是迅速衰减由车轮通过悬架弹簧传给车身的冲击和振动，提高汽车行驶
14、的平顺性。减振器在汽车悬架中与弹性元件并联安装，如图9-11所示。图图9-11 9-11 减振器和弹性减振器和弹性元件并联安装示意图元件并联安装示意图任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类目前，汽车悬架系统中广泛采用液压减振器，其基本原理如图9-12所示。当车架与车桥做往复的相对运动而使活塞在缸筒内往复移动时，减振器壳体内的油液便反复地从内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔，此时孔壁与油液间的摩擦及液体分子之间的摩擦便形成对振动的阻尼力，使车身和车架的振动能量转化为热能被油液和减振器壳体所吸收，然后扩散到大气中。减振器阻尼力的大小随车架与车桥（车轮）间相对速度的变化
15、而增减，并且与油液的黏度有关。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类图图9-12 9-12 液压减振器的基本原理液压减振器的基本原理（a a）压缩行程）压缩行程 （b b）伸张行程）伸张行程任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类 阀门越大，阻尼力越小，反之亦然。相对运动速度越大，阻尼力越大，反之亦然。阻尼力越大，振动的衰减越快，但悬架弹性元件的缓冲效果不能发挥，乘坐也不舒适，因此弹性元件的刚度与减振器的阻尼力要合理搭配，这样才能满足乘坐舒适性和操纵稳定性的要求。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类（2）
16、双向作用筒式减振器。液力减振器按作用方式可分为双向作用式减振器和单向作用式减振器。双向作用式减振器在伸张行程和压缩行程都具有阻尼减振作用，目前在汽车上应用最广泛。双向作用筒式减振器的结构和工作原理如图9-13所示。双向作用筒式减振器在内筒和外筒之间设计了补偿孔，它可以调整油液量以适应活塞杆的移动体积。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类图图9-13 9-13 双向作用筒式减振器的结构及工作原理双向作用筒式减振器的结构及工作原理任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类如图9-13（a）所示，在节流孔上设置阀门，节流孔没有阀门。压缩时，阀
17、门打开，下腔的油液通过节流孔和流到上腔，使活塞容易下行。伸张时，阀门关闭，上腔的油液只能通过节流孔流回下腔，使活塞上行阻尼增大，这样就实现了减振效果。它可以很快地吸收路面冲击，但汽车在坏路上行驶时的行驶平顺性较差。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类如图9-13（b）所示，在节流孔上设置阀门，伸张时油液通过节流孔，压缩时油液通过节流孔，因此在压缩和伸张时都受到阻尼力。对于激烈的车身振动，下腔的油液在伸张时通过补偿孔流入补偿腔，产生阻尼力；压缩时补偿阀打开，油液无阻尼地通过补偿孔。补偿腔的上部有氮气，可以被油液压缩。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬
18、架的功用、组成及分类横向稳定器及其作用如图9-14和图9-15所示。横向稳定器利用扭杆弹簧原理，将左右车轮通过横向稳定杆连接起来。在车身倾斜时，横向稳定杆两边的纵向部分向不同方向偏转，于是横向稳定杆便被扭转。弹性的横向稳定杆产生的扭转内力矩就阻碍了悬架弹簧的变形，从而减少了车身的横向倾斜。横向稳定器3.任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类 图图9-14 9-14 横向稳定器横向稳定器 图图9-15 9-15 横向稳定器的作用横向稳定器的作用任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类当需要重新恢复动力传递时，为使汽车速度和发动机转速变化比
19、较平稳，应该适当控制离合器踏板回升的速度，使从动盘在压紧弹簧压力的作用下，向左移动与发动机飞轮恢复接触。两者接触面间的压力逐渐增大，相应的摩擦力矩也逐渐增大。当发动机飞轮和从动盘接合还不紧密，两者之间摩擦力矩比较小时，两者可以不同步旋转，即离合器处于打滑状态。接合过程3.任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类 悬架的分类 三、汽车悬架可分为非独立悬架和独立悬架两大类，如图9-16所示。图图9-16 9-16 非独立悬架与独立悬架示意图非独立悬架与独立悬架示意图（a a）非独立悬架）非独立悬架 （b b）独立悬架）独立悬架任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分
20、类悬架的功用、组成及分类 非独立悬架的特点是左右车轮安装在一根整体式车桥两端，车桥通过悬架与车架相连，当一侧车轮发生位置变化后会导致另一侧车轮的位置也发生变化。独立悬架的结构特点是车桥做成断开的，每一侧车轮单独通过悬架与车架（车身）连接。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类非独立悬架1.非独立悬架结构简单，工作可靠，一些汽车的后悬架中采用这一结构类型。按照采用弹性元件的不同，非独立悬架可以分为钢板弹簧式非独立悬架和螺旋弹簧式非独立悬架。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类（1）钢板弹簧式非独立悬架。图9-17为钢板弹簧式非独立悬架
21、。钢板弹簧中部通过U形螺栓（骑马螺栓）固定在前桥上。钢板弹簧的前端卷耳用弹簧销与前支架相连，形成固定式铰链支点，起传力和导向作用；而后端卷耳则用吊耳销与可在车架上摆动的吊耳相连，形成摆动式铰链支点，从而使钢板弹簧变形时两卷耳中心线间的距离相应改变，满足随动要求。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类图图9-17 9-17 钢板弹簧式非独立悬架钢板弹簧式非独立悬架任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类减振器的上、下两个吊环通过橡胶衬套和连接销分别与车架上的上支架和车桥上的下支架相连接。盖板上装有橡胶缓冲块以限制弹簧的最大变形，并防止弹簧
22、直接碰撞车架。（2）螺旋弹簧式非独立悬架。螺旋弹簧式非独立悬架由螺旋弹簧、减振器、纵向推力杆和横向推力杆等组成，一般只用于汽车的后悬架，如图9-18所示。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类图图9-18 9-18 螺旋弹簧式非独立悬架螺旋弹簧式非独立悬架任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类独立悬架能使两侧车轮各自独立地与车架或车身弹性连接，因此具有以下优点：（1）两侧车轮可以单独运动而互不影响，不但可减少汽车行驶时车架和车身的振动，而且可以防止转向轮的不断偏摆。（2）减少了汽车的非簧载质量（不由弹簧支承的质量）。在道路条件和车速相
23、同时，非簧载质量越小，悬架受到的冲击载荷也就越小，因而采用独立悬架可以提高汽车的平均行驶速度。独立悬架2.任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类（3）由于采用断开式车桥，发动机总成的位置可以降低和前移，使汽车重心下降，因而可提高汽车的行驶稳定性；同时为了给车轮较大的上下运动的空间，可以将悬架刚度设计得较小，以降低车身的振动频率，改善行驶平顺性。（4）若全部车轮均采用独立悬架，可保证汽车在不平道路上行驶时所有车轮都与路面有良好的接触，从而使牵引力增大；此外，采用独立悬架可增大汽车的离地间隙，使汽车的通过性能大大提高。由于具有以上优点，独立悬架被现代汽车广泛采用。但是
24、，独立悬架结构复杂，制造成本高，保养维修不便；在一般情况下，车轮跳动时由于车轮外倾角与轮距变化较大，轮胎磨损较严重。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类按其结构形式的不同，独立悬架可分为横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式，以及麦弗逊式悬架等，一般可按车轮的运动方式分为3大类：（1）横臂式独立悬架：车轮在汽车横向平面内摆动的悬架，如图9-19（a）所示。（2）纵臂式独立悬架：车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架，如图9-19（b）所示。（3）车轮沿主销移动的独立悬架，包括烛式悬架和麦弗逊式悬架，分别如图9-19（c）和图9-19（d）所示。任务任务9.2 9.2 悬架的功用
25、、组成及分类悬架的功用、组成及分类 图图9-19 9-19 独立悬架的类型独立悬架的类型（a a）横臂式）横臂式 （b b）纵臂式）纵臂式 （c c）烛式）烛式 （d d）麦弗逊式）麦弗逊式 任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类 横臂式独立悬架。横臂式独立悬架分为单横臂式和双横臂式，目前单横臂式独立悬架应用较少。双横臂式独立悬架的两个横摆臂有等长的和不等长的，如图9-20所示。摆臂等长的独立悬架当车轮上下跳动时，虽然车轮平面不倾斜、主销轴线的方向也不发生变化，但轮距发生较大的变化，这将引起车轮的侧滑和轮胎的磨损。而摆臂不等长的独立悬架当车轮上下跳动时，虽然车轮平
26、面、主销轴线、轮距都发生变化，但如果选择长度比例合适，可使车轮和主销的角度及轮距变化不大，这种独立悬架被广泛应用在汽车前轮上。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类图图9-20 9-20 双横臂式独立悬架双横臂式独立悬架（a a）摆臂等长的独立悬架）摆臂等长的独立悬架 （b b）摆臂不等长的独立悬架）摆臂不等长的独立悬架任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类图图9-21 9-21 奥迪汽车不等长双横臂式螺旋弹簧独立悬架奥迪汽车不等长双横臂式螺旋弹簧独立悬架任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类 纵臂式独立
27、悬架。纵臂式独立悬架也分为单纵臂式和双纵臂式。单纵臂式独立悬架如果用于前轮，车轮上下跳动时会使主销后倾角变化很大，所以单纵臂式独立悬架都用于后轮。双纵臂式独立悬架的两纵摆臂一般长度相等，形成平行四连杆机构（见图9-22），这种悬架当车轮上下跳动时，车轮外倾角、轮距和主销后倾角都不发生变化，所以适用于前轮。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类图图9-22 9-22 双纵臂式独立悬架双纵臂式独立悬架任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类 烛式独立悬架。图9-23为烛式独立悬架，主销的上下两端刚性地固定在车架上，套在主销上的套筒固定在转向
28、节上，套筒的中部固定装着螺旋弹簧的下支座。筒式减振器的下端与转向节相连，上端与车架相连。悬架的摩擦部分套着防尘罩，通气管与防尘罩内腔相通，以免罩中空气被密封而影响悬架的弹性。图图9-23 9-23 烛式独立悬架烛式独立悬架 任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类烛式独立悬架的优点是当悬架变形时，主销的定位角不会发生变化，仅轮距、轴距稍有改变，有利于汽车的转向操纵性和行驶稳定性；缺点是侧向力全部由套筒和主销承受，二者间的摩擦阻力大，磨损严重。因此，这种结构形式目前很少采用。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类 麦弗逊式独立悬架。麦弗逊
29、式独立悬架是目前在前置前驱汽车和某些轻型客车上应用比较普遍的悬架结构形式。如图9-24所示，筒式减振器为滑动立柱，横摆臂的内端通过铰链与车身相连，外端通过球铰链与转向节相连。减振器的上端与车身相连，减振器的下端与转向节相连，车轮所受的侧向力大部分由横摆臂承受，其余部分由减振器活塞和活塞杆承受。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类图图9-24 9-24 麦弗逊式独立悬架麦弗逊式独立悬架任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类筒式减振器上铰链的中心与横摆臂外端球铰链中心的连线为主销轴线，此结构也为无主销结构。当车轮上下跳动时，减振器下支点
30、随前悬架摇臂摆动，故主销轴线角度是变化的，这说明车轮是沿着摆动的主销轴线而运动的。烛式独立悬架和麦弗逊式独立悬架都属于车轮沿主销移动的独立悬架，烛式独立悬架的车轮沿固定不动的主销移动，麦弗逊式独立悬架的车轮沿摆动的主销轴线移动。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类 多连杆式独立悬架。独立悬架中多采用螺旋弹簧，因而对于侧向力、垂直力及纵向力须增设导向装置，即采用杆件来承受和传递这些力，因而一些汽车上为减轻车重和简化结构采用多连杆式独立悬架，如图9-25所示。上连杆用上连杆支架与车身（车架）相连，上连杆外端与第三连杆相连。上连杆的两端都装有橡胶隔振套。第三连杆的下端
31、通过重型止推轴承与转向节连接。下连杆与普通的下摆臂相同，其内端通过橡胶隔振套与前横梁相连接，球铰将下连杆的外端与轮毂转向节相连。多杆前悬架系统的主销轴线从下球铰延伸到上面的轴承，它与上连杆和第三连杆无关。任务任务9.2 9.2 悬架的功用、组成及分类悬架的功用、组成及分类图图9-25 9-25 多连杆式独立悬架多连杆式独立悬架任务任务9.3 9.3 电子控制悬架系统电子控制悬架系统 传统的悬架系统一般具有固定的弹簧刚度和减振器阻尼，不能同时满足汽车行驶平顺性和操纵稳定性的要求。任务任务9.3 9.3 电子控制悬架系统电子控制悬架系统 降低弹簧刚度，平顺性会更好，使乘坐舒适，但由于悬架偏软，会使
32、操纵稳定性变差；而增加弹簧刚度会提高操纵稳定性，但较硬的弹簧又使车辆对路面的不平度很敏感，使平顺性降低。因此，理想的悬架系统应在不同的使用条件下具有不同的弹簧刚度和减振器阻尼力，这样既能满足平顺性的要求又能满足操纵稳定性的要求。电子控制悬架系统就是这种理想的悬架系统。任务任务9.3 9.3 电子控制悬架系统电子控制悬架系统 电子控制悬架系统的分类 一、一、电子控制悬架系统按悬架形式的不同可分为半主动悬架和主动悬架。半主动悬架可以根据需要对悬架元件中的弹簧刚度和减振器阻尼力之一进行调节。而主动悬架能根据需要自动调节弹簧刚度和减振器阻尼力，从而能够同时满足汽车行驶平顺性和操纵稳定性等各方面的要求。
33、主动悬架按照弹簧的类型又可以分为空气弹簧主动悬架和油气弹簧主动悬架。任务任务9.3 9.3 电子控制悬架系统电子控制悬架系统 电子控制悬架系统的组成 二、电子控制悬架系统由传感器、开关、电子控制单元（ECU）和执行机构等组成。图9-26为雷克萨斯汽车的电子控制悬架系统。任务任务9.3 9.3 电子控制悬架系统电子控制悬架系统图图9-26 9-26 雷克萨斯汽车的电子控制悬架系统雷克萨斯汽车的电子控制悬架系统任务任务9.3 9.3 电子控制悬架系统电子控制悬架系统传感器一般有转向盘转角传感器、车高传感器、车速传感器、节气门位置传感器和车门传感器等。开关有高度控制开关、模式选择开关、制动灯开关、停
34、车开关和车门开关等。（1）转向盘转角传感器装在转向器上，用于检测转向盘的中间位置、转动方向、转动角度和转动速度。在电子控制悬架系统中，ECU根据车速传感器信号和转角传感器信号判断汽车转向时侧向力的大小和方向，提高操纵稳定性，防止侧倾。传感器和开关1.（2）光电式车高传感器固定在车架上，通过监测车身与悬架下臂之间的距离变化来检测汽车高度和因道路不平而引起的悬架位移量。（3）车速传感器安装在车轮上，检测出车轮转速信号，ECU利用此信号计算出车身的侧倾程度。（4）节气门位置传感器可以间接检测汽车加速信号，ECU利用此信号作为防下坐控制的一个工作状态参数。任务任务9.3 9.3 电子控制悬架系统电子控
35、制悬架系统任务任务9.3 9.3 电子控制悬架系统电子控制悬架系统（5）车门传感器可防止行驶过程中车门未关闭。（6）高度控制开关用来选择汽车高度，ECU检测高度控制开关的状态并相应地使汽车高度上升和下降。有的汽车还有高度控制ON/OFF开关，用于打开/停止车高控制。（7）模式选择开关用来选择悬架的“软”“中”或“硬”状态，ECU检测到开关状态后，操纵悬架控制执行器，从而改变减振器的弹簧刚度和阻尼系数。（8）当踩下制动踏板时，制动灯开关接通，ECU接收这个信号作为防点头控制的一个起始状态。任务任务9.3 9.3 电子控制悬架系统电子控制悬架系统ECUECU2.ECU接收各传感器、开关输入的信号，
36、通过运算处理控制执行器进行适应性调节，保持车辆行驶的平顺性和操纵稳定性。悬架ECU一般由输入电路、微处理器、输出电路和电源电路等组成，它具有提供稳压电源、传感器信号放大、输入信号计算、驱动执行机构和故障检测等功能。任务任务9.3 9.3 电子控制悬架系统电子控制悬架系统执行机构主要由空气弹簧和减振器组成。（1）空气弹簧。空气弹簧由主气室、副气室、弹簧刚度执行机构、阻尼转换执行机构和减振器等组成（见图9-27），弹簧刚度执行机构在主气室与副气室之间，在减振器的上部装有阻尼转换执行机构，在减振器的内部有阻尼旋转阀，因此弹簧刚度是通过主气室与副气室进行调节的，阻尼系数是通过减振器进行调节的。执行机构
37、3.任务任务9.3 9.3 电子控制悬架系统电子控制悬架系统图图9-27 9-27 空气弹簧结构图空气弹簧结构图（a a）前气动减振器）前气动减振器 （b b）后气动减振器）后气动减振器任务任务9.3 9.3 电子控制悬架系统电子控制悬架系统 弹簧刚度调节。弹簧刚度调节是通过弹簧刚度执行机构开闭主气室与副气室的隔板，改变气室的容积而实现的，增大容积使弹簧刚度减小，减小容积使弹簧刚度增加。ECU根据车辆状态信号及时调节弹簧刚度，高速行驶转换为大刚度，低速行驶转换为小刚度；在制动时使前弹簧刚度增加，在加速时使后弹簧刚度增加；在转弯时使左右弹簧刚度改变以减少侧倾。一般减小空气弹簧刚度会使汽车增大侧倾
38、、下坐或点头，因此弹簧刚度的控制多数情况下是和汽车高度、阻尼系数的调节结合使用的，以便于从总体上改善车辆行驶平顺性。任务任务9.3 9.3 电子控制悬架系统电子控制悬架系统 车高控制。车高控制是指根据乘员人数、装载质量和汽车的状态自动调节汽车高度。当乘员人数和装载质量增加或减少时，汽车高度自动调节保持一定，使汽车行驶平稳；当在高低不平的路面上行驶时，为防止发生车架与车身之间的撞击，ECU控制悬架弹簧的行程；当汽车高速行驶时，为减少空气阻力而降低车高；而当汽车停车后，乘员下车或装载质量减少后车高会增加，ECU会控制空气弹簧在几秒内将空气少量排出，降低车高。任务任务9.3 9.3 电子控制悬架系统
39、电子控制悬架系统车身高度控制原理如图9-28所示，主要是利用空气弹簧中主气室空气量的多少来进行调节的。ECU将接收到的车身高度、车速、车门开关等信号进行处理判断，若需要增加车高，则控制执行机构向空气弹簧主气室充气，增加空气量使汽车高度增加；若需要降低车高，则控制执行机构打开排气装置，向外排气，使空气弹簧主气室的空气量减少而降低汽车高度。任务任务9.3 9.3 电子控制悬架系统电子控制悬架系统 图图9 928 28 车身高度控制原理车身高度控制原理（a a）车身降低）车身降低 （b b）车身升高）车身升高 任务任务9.3 9.3 电子控制悬架系统电子控制悬架系统（2）减振器。可调阻尼式减振器主要
40、由缸筒、活塞及活塞控制杆、回转阀等组成。活塞杆是一空心杆，在其中心装有控制杆，控制杆的上端与执行器相连。控制杆的下端装有回转阀，回转阀上有油孔，活塞杆上有通孔。缸筒中的油液一部分经活塞上的阻尼孔在缸筒的上、下两腔流动；另一部分经回转阀与活塞杆上连通的孔在缸筒的上、下两腔流动。任务任务9.3 9.3 电子控制悬架系统电子控制悬架系统 电子控制悬架系统的工作原理 三、电子控制悬架系统的工作原理是利用传感器（包括开关）把汽车行驶时路面的状况和车身的状态进行检测，将检测信号输入ECU进行处理，ECU通过驱动电路控制悬架系统的执行器动作，完成悬架特性参数的调整，其工作原理如图9-29所示。图图9-29
41、9-29 电子控制悬架系统的工作原理电子控制悬架系统的工作原理任务任务9.3 9.3 电子控制悬架系统电子控制悬架系统电子控制悬架系统主要是对车速及路面感应、车身姿态和车身高度进行控制。（1）车速及路面感应控制。当车速高时，提高弹簧刚度和减小减振器阻尼力以提高汽车高速行驶时的操纵稳定性；当前轮遇到突起时，减小后轮悬架弹簧刚度和减振器阻尼力以减小车身的振动和冲击；当路面差时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力以抑制车身的振动。任务任务9.3 9.3 电子控制悬架系统电子控制悬架系统（2）车身姿态控制。转向时侧倾控制。急转向时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力以抑制车身的侧倾。制动时点头控制。紧急制动时，提高弹
42、簧刚度和减振器阻尼力以抑制车身的点头。加速时后坐控制。急加速时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力以抑制车身的后坐。任务任务9.3 9.3 电子控制悬架系统电子控制悬架系统（3）车身高度控制。高速感应控制。车速超过90 km/h时，降低车身高度以减少空气阻力，提高汽车行驶的稳定性。连续不良路面行驶控制。车速为4090 km/h时，提高车身高度以提高汽车的通过性；车速在90 km/h以上时，降低车身高度以提高汽车行驶的稳定性。点火开关OFF控制。驻车时，当点火开关关闭后降低车身高度，便于乘客上下。自动高度控制。当乘客和载质量变化时，保持车身高度恒定。任务任务9.4 9.4 车车 桥桥 车桥的功用和分类
43、一、车桥位于悬架与车轮之间，其两端安装车轮，通过悬架与车架（车身）相连，其功用是传递车架（或车身）与车轮之间的各种载荷。按悬架结构不同，车桥分为整体式和断开式。整体式车桥与非独立悬架配用；断开式车桥与独立悬架配用。任务任务9.4 9.4 车车 桥桥按车桥上车轮的作用不同，车桥分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥，其中转向桥和支持桥都属于从动桥。在后轮驱动的汽车中，前桥不仅用于承载，而且兼起转向作用，称为转向桥；后桥不仅用于承载，而且兼起驱动的作用，称为驱动桥。越野汽车和前轮驱动汽车的前桥除了承载和转向的作用外，还兼起驱动作用，所以称为转向驱动桥。只起支承作用的车桥称为支持桥，如挂车的车桥就是
44、支持桥。支持桥除不能转向外，其他功能和结构与转向桥相同。任务任务9.4 9.4 车车 桥桥 转向桥 二、转向桥通常位于汽车前部，也称为前桥。转向桥的作用是支承部分重量，安装前轮及制动器（前），连接车架，承受车架与车轮之间的作用力及其产生的弯矩和转矩，同时还要使前轮偏转以实现转向。转向桥由前轴、转向节、主销和轮毂等部分组成，如图9-30所示。前轴是转向桥的主体，根据断面形状分为“工”字梁式和管式梁式两种。任务任务9.4 9.4 车车 桥桥图图9-30 9-30 汽车整体式转向桥的结构汽车整体式转向桥的结构任务任务9.4 9.4 车车 桥桥 转向驱动桥 三、转向驱动桥同一般驱动桥一样，由主减速器、
45、差速器、半轴和桥壳等组成，如图9-31所示。但由于转向时转向车轮需要绕主销偏转一个角度，故与转向轮相连的半轴必须分成内外两段（内半轴和外半轴），其间用万向节（一般多用等角速万向节）连接，同时主销也因此而分制成两段（或用球头销代替）。转向节轴颈部分做成中空的，以便外半轴穿过。任务任务9.4 9.4 车车 桥桥图图9-31 9-31 转向驱动桥的结构转向驱动桥的结构任务任务9.4 9.4 车车 桥桥图9-32所示为桑塔纳汽车的前桥总成，采用的是断开式独立悬架转向驱动桥。车桥上端通过左、右悬架与承载式车身相连接，下端通过左、右下摆臂与固定在车身上的副车架相连接。悬架车轮轴承壳与下摆臂之间通过可移动球
46、形接头连接，从而使前轮固定，通过下摆臂上的长孔可调整车轮外倾角，为了减小车辆转向时的车身倾斜，在副车架与下摆臂之间还装有横向稳定杆。任务任务9.4 9.4 车车 桥桥 图图9-32 9-32 桑塔纳汽车的前桥总成桑塔纳汽车的前桥总成任务任务9.4 9.4 车车 桥桥 支持桥 四、桑塔纳汽车后桥是纵向摆臂式非独立悬架驱动桥，其结构如图9-33所示。该车桥轮毂、制动鼓，以及车轮与车桥的连接方式与转向桥一样，通过轴承支承，轴向定位。车桥只向其传递横、纵向推力或拉力，不传递转矩。图图9-33 9-33 桑塔纳汽车后桥结构桑塔纳汽车后桥结构 任务任务9.5 9.5 悬架的维修与保养悬架的维修与保养 保养
47、周期见故障现象及原因 一、一般每5 000 km或3个月保养一次。任务任务9.5 9.5 悬架的维修与保养悬架的维修与保养减振器减振力检查1.如图9-34所示，通过上下摇动车身确定减振器的缓冲力大小，并且检查车身停止摇动需要花多长时间。图图9-34 9-34 减振器减振力检查减振器减振力检查 保养项目 二、任务任务9.5 9.5 悬架的维修与保养悬架的维修与保养车辆倾斜检查2.如图9-35所示，目测检查车辆是否倾斜，如果车辆倾斜，则需要检查下述各项：轮胎气压、左右轮胎或车轮尺寸的偏差、不均匀的车辆负荷分配、弹簧等。图图9-35 9-35 车辆倾斜检查车辆倾斜检查 任务任务9.5 9.5 悬架的
48、维修与保养悬架的维修与保养球头的上下滑动间隙检查3.如图9-36所示，踩下制动踏板后，在球节上施加载荷以便检查其上下滑动间隙。操作步骤如下：（1）使用制动踏板压力器保持制动踏板被踩下。（2）前轮垂直向前，举升车辆并且在一个前轮下放一个高度为180200 mm的木块。图图9-36 9-36 球头的上下滑动间隙和球头的上下滑动间隙和防尘罩检查防尘罩检查 任务任务9.5 9.5 悬架的维修与保养悬架的维修与保养（3）放低举升器直到前螺旋弹簧承载一半的负荷。注意：放低举升器直到车轮行程一半时达到该状态。（4）再次确认前轮笔直向前。（5）在下臂的末端使用一个工具检查球头过余的上下滑动间隙。任务任务9.5
49、 9.5 悬架的维修与保养悬架的维修与保养检查球头防尘罩是否有裂纹、撕裂或者其他损坏。球节防尘罩检查4.任务任务9.5 9.5 悬架的维修与保养悬架的维修与保养悬架螺栓紧固检查5.如图9-37所示，用扭力扳手确认和紧固悬架螺栓。图图9-37 9-37 悬架螺栓紧固检查悬架螺栓紧固检查任务任务9.5 9.5 悬架的维修与保养悬架的维修与保养悬架部件检查6.如图9-38所示，检查下述各悬架部件是否损坏：弹簧、减振器、稳定杆、球头、导向机构等。检查步骤如下：图图9-38 9-38 悬架部件损坏检查悬架部件损坏检查11转向节；转向节；22减振器；减振器；33弹簧；弹簧；44稳定杆；稳定杆；55下臂；下
50、臂；66拖臂拖臂任务任务9.5 9.5 悬架的维修与保养悬架的维修与保养（1）钢板弹簧和扭矩杆弹簧损坏检查。检查钢板弹簧和扭矩杆弹簧是否损坏，同时检查钢板弹簧消声垫的伸出，如图9-39所示。图图9-39 9-39 钢板弹簧和扭矩杆弹簧损坏检查钢板弹簧和扭矩杆弹簧损坏检查11钢板弹簧；钢板弹簧；2 2扭矩杆弹簧；扭矩杆弹簧；任务任务9.5 9.5 悬架的维修与保养悬架的维修与保养（2）减振器损坏检查。检查减振器上是否有凹痕。另外，检查防尘罩上是否有裂纹、裂缝或者其他损坏；检查减振器是否有油泄漏。（3）连接摆动检查。通过用手摇晃悬架接头上的连接检查衬套是否磨损或者有裂纹，并且检查连接是否摆动，同时
