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第八章车架与悬架第一节车架第二节悬架第三节电子控制悬架系统第四节悬架装置的维修学习目标:1.了解车架的种类及结构；2.了解悬架的基本组成、功用及种类；3.掌握弹性元件及减振器的结构及工作原理；4.掌握常见悬架的结构及工作原理；5.掌握前减振器的更换方法；6.掌握悬架下臂的更换方法；7.掌握球节的更换方法；8.掌握后减振器的更换方法。第一节车架一、边梁式车架二、中梁式车架三、综合式车架四、无梁式车架车架俗称大梁，它是跨接在前后车轮上的桥梁式结构，是构成整个汽车的骨架，是整个汽车的装配基体，汽车绝大多数的零部件、总成（如发动机、变速器、传动机构、操纵机构、车桥、车身等）都要安装在车架上。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。一、边梁式车架二、中梁式车架三、综合式车架四、无梁式车架桑塔纳2000型汽车的车身组成部件第二节悬架一、悬架的功用、种类及结构二、弹性元件三、减振器四、横向稳定器五、非独立悬架六、独立悬架一、悬架的功用、种类及结构1.悬架的功用2.悬架的种类3.悬架的结构1.悬架的功用悬架是车架（或车身）与车桥（或车轮）之间一切传力连接装置的总称。悬架具有以下的功用：（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，具有良好的平顺性。（3）保证汽车具有良好的操纵稳定性。2.悬架的种类非独立悬架和独立悬架与非独立悬架相比较，汽车采用独立悬架有以下优点：（1）两侧车轮可以单独运动而互不影响，这样在不平道路上可减少车架和车身的振动，而且有助于消除转向轮不断偏摆的不良现象。（2）减少了汽车的非簧载质量（即不由弹簧支承的质量）。在道路条件和车速相同时，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（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；同时由于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，以降低车身振动频率，改善行驶平顺性。（4）越野汽车全部车轮采用独立悬架还可保证汽车在不平道路上行驶时，所有车轮和路面有良好的接触，从而可增大牵引力；此外，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，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。3.悬架的结构点击看实物二、弹性元件1.钢板弹簧2.螺旋弹簧3.扭杆弹簧4.气体弹簧5.橡胶弹簧1.钢板弹簧2.螺旋弹簧3.扭杆弹簧4.气体弹簧油气弹簧结构原理图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。三、减振器1.减振器的功用及原理2.双向作用筒式减振器1.减振器的功用及原理减振器和弹性元件的安装示意图液压减振器的基本原理2.双向作用筒式减振器双向作用筒式减振器的结构及工作原理四、横向稳定器横向稳定器横向稳定器的作用五、非独立悬架1.钢板弹簧非独立悬架2.螺旋弹簧非独立悬架1.钢板弹簧非独立悬架2.螺旋弹簧非独立悬架六、独立悬架1.横臂式独立悬架2.纵臂式独立悬架3.烛式独立悬架4.麦弗逊式独立悬架5.多连杆式独立悬架现代汽车广泛采用独立悬架具有以下优点：（1）左、右车轮的运动相对独立、互不影响，减少了行驶时车架或车身的振动，减弱了转向轮的偏摆。（2）独立悬架的非簧载质量小，可以减小来自路面的冲击和振动，提高行驶的平顺性。簧载质量是指汽车上由弹性元件支承的质量；而非簧载质量是指弹性元件下吊挂的质量。对于非独立悬架，整个车桥和车轮都属于非簧载质量，而对于独立悬架，只有部分车桥是非簧载质量，而主减速器、差速器、壳体等都装在车架或车身上，成了簧载质量，所以独立悬架的非簧载质量要比非独立悬架的小。（3）独立悬架与断开式车桥配用，可以降低汽车的重心，提高汽车行驶的平顺性。独立悬架的结构类型很多，一般可按车轮的运动方式分为3类，如图8-19所示。（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8-19a）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8-19b）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819c）、图8-19d）所示。图8-19独立悬架的类型示意图1.横臂式独立悬架双横臂式独立悬架示意图不等长双横臂式独立悬架2.纵臂式独立悬架双纵臂式独立悬架3.烛式独立悬架烛式独立悬架4.麦弗逊式独立悬架麦弗逊式独立悬架5.多连杆式独立悬架多连杆前悬架系统第三节电子控制悬架系统1.电子控制悬架系统的组成和工作原理2.传感器3.电子控制单元4.执行机构5.电子控制悬架的控制逻辑1.电子控制悬架系统的组成和工作原理雷克萨斯LS400型汽车电子控制悬架系统的元件在车上的位置。电子控制悬架系统的工作原理（1）车速与路面感应控制。①当车速高时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以提高汽车高速行驶时的操纵稳定性。②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。③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。（2）车身姿态控制。①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。②制动时点头控制：紧急制动时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以抑制车身的点头。③加速时后坐控制：急加速时，提高弹簧刚度和减振器阻尼力，以抑制车身的后座。（3）车身高度控制。①高速感应控制：车速超过90km/h，降低车身高度，以减少空气阻力，提高汽车行驶的稳定性。②连续差路面行驶控制：车速为40～90km/h，提高车身高度，以提高汽车的通过性；车速在90km/h以上降低车身高度，以提高汽车行驶的稳定性。③点火开关OFF控制：驻车时，当点火开关关闭后，降低车身高度，便于乘客的乘降。④自动高度控制：当乘客和载质量变化时，保持车身高度恒定。2.传感器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。在电子控制悬架中，电子控制单元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。光电式车身高度传感器固定在车架上，通过它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。车速传感器安装在车轮上，检测出转速信号，ECU利用此信号，计算出车身的侧倾程度。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。车门传感器可防止行驶过程中车门未关闭。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，用于停止车高控制。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。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。3.电子控制单元电子控制单元（ECU）接收各传感器、开关输入的信号，通过运算处理，控制执行器进行适应性调节，保持车辆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。4.执行机构（1）空气弹簧。空气弹簧由主气室、副气室、弹性刚度执行机构、阻尼转换执行机构和液压减振器等组成，如下图所示。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，阻尼数是通过减振器进行调节的。车高控制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传感器、车速传感器、车门开关等信号，经过处理判断，若是增加车高，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；若是降低车高，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。车身高度控制原理如图10-61所示。（2）减振器。可调阻尼式减振器主要由缸筒、活塞及活塞控制杆、回转阀等组成，如下图所示。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3个油孔，活塞杆上有2个通孔。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。ECU促使执行器工作时，通过控制杆带动回转阀相对活塞杆转动，使回转阀与活塞杆上的油孔连通或切断，从而增加或减少油液的流通面积，使油液的流动阻力改变，达到调节减振器阻尼力的目的。如图8-30所示，A—A、B—B、C—C3个截面的阻尼孔全部被回转阀封住，此时只有减振器下面的主阻尼孔仍在工作，所以这时阻尼为最大，减振器被调节到“硬”状态。当回转阀从“硬”状态位置顺时针转动60°时，B—B截面的阻尼孔打开，A—A、C—C两截面的阻尼孔仍关闭，因为多了一个阻尼孔参与工作，所以减振器处于“运动”状态。当回转阀从“硬”状态位置逆时针转动60°时，A—A、B—B、C—C3个截面的阻尼孔全部打开，这时减振器的阻尼最小，减振器处于“软”状态。（3）阻尼转换执行机构。阻尼转换执行机构装在减振器的上部，由直流电动机、减速齿轮、控制杆、电磁铁和挡块等组成，如图8-31所示。电子控制单元ECU根据接收到的信号，使直流电动机驱动扇形的减速齿轮左、右制动，通过控制杆带动减振器中的回转阀旋转，有级地改变阻尼孔的开闭，从而改变阻尼系数即减振阻力。图8-31阻尼转换执行机构（4）弹簧刚度执行机构。弹簧刚度执行机构由刚度控制阀和执行机构等组成，如图所示。执行机构位于减振器的顶部，与阻尼系数控制机构组装在一起。刚度控制阀装在空气弹簧副气室的中部，由空气阀、阀体和空气阀控制杆组成，如图8-33所示。空气阀在截面上有一个空气孔，外部的阀体在截面上有不同大小的空气孔。图8-32弹簧刚度执行机构图8-33刚度控制阀当空气阀由电动机驱动的控制杆带动旋转到“软”位置时，空气弹簧主气室的气体经过空气阀的中间孔，阀体侧面的大空气孔（大流通孔）与副气室相通，此时参与工作的气体容积最大，悬架刚度处于最小状态。当空气阀被旋转到“中”位置时，主气室与副气室的气体经过空气阀的中间孔与阀体侧面的小空气孔相互流通，主、副气室之间的气体流量较小，悬架刚度处于中等状态。当气阀被旋转到“硬”位置时，主气室与副气室的空气通道被空气阀挡住，此时仅靠主气室中的气体承担缓冲任务，悬架刚度处于最大状态。（5）车高控制执行机构。车身高度控制系统由压缩机、干燥器、排气阀、1号高度控制继电器、2号高度控制继电器、1号高度控制阀、2号高度控制阀、空气弹簧前、后、左、右4个、车身高度传感器4个和悬架ECU等组成，其原理如图所示。图8-34车身高度控制系统原理示意图当点火开关接通时，ECU使2号高度控制继电器线圈通电，2号高度控制继电器触点闭合，使前、后、左、右4个高度传感器接通蓄电池电源。当车身高度需要上升时，1号高度控制继电器接通，1号高度控制继电器触点闭合，压缩机控制电路接通，产生压缩空气。高度控制电磁阀线圈通电后，电磁线圈将高度控制阀打开，并将压缩空气引向空气弹簧，从而使车身高度上升。车身高度需要下降时，ECU不仅使高度控制阀电磁线圈通电，而且还使排气阀电磁线圈通电，排气阀电磁线圈使排气阀打开，将空气弹簧中的压缩空气排到大气中。1号高度控制阀用于前悬架控制，它有2个电磁阀分别控制左、右2个空气弹簧。2号高度控制阀用于后悬架