第十三章、行驶系悬架构造原理与故障检修

第十三章行驶系悬架构造原理与故障检修第一节概述一、悬架的作用悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。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要通过悬架传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。二、悬架的分类汽车悬架分为两大类：非独立式悬架与独立式悬架。非独立式悬架是左右两侧的车轮装在一个整体式车桥上，车桥通过悬架与车架（或承载式车身）相连接；独立式悬架是每一个车轮独立地通过悬架与车架（或承载式车身）相连接。图13-1所示是这两种悬架示意图。图13-1独立式悬架与非独立式悬架示意图非独立式悬架由于结构简单，制造成本低，至今仍然用于许多汽车上。但是随着汽车行驶速度不断提高，非独立式悬架已不能满足行驶平顺性与操纵稳定性等方面的要求。现代汽车越来越多地采用了独立式悬架。独立式悬架也有一些缺点：结构较复杂，成本较高，某些独立式悬架当车轮上下跳动时，车轮轮距及车轮外倾角变化较大，轮胎磨损较严重。三、悬架的组成多数结构形式的悬架主要由弹性元件、减震器和导向机构三部分组成。这三个组成部分分别起缓冲、减振和导向的作用，然而三者的共同任务则是传力。在多数高级和中级小客车，以及个别微型小客车上，为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，还设有辅助的弹性元件——横向稳定器第二节弹性元件的构造与工作原理一、钢板弹簧1、结构：钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种弹性元件，被绝大部分非独立悬架所采用，它是由若干片等宽但不等长的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁，其一般构造如图13-2所示。图13-2钢板弹簧二、螺旋弹簧螺旋弹簧广泛地应用于独立悬架，特别是前轮独立悬架中，如图13-3所示。图13-3螺旋弹簧三、扭杆弹簧扭杆弹簧本身是一根由弹簧钢制成的杆（图13-4）。扭杆断面通常为圆形，少数为矩形或管形。其两端形状可以做成花键、方形、六角形或带平面的圆柱形等等，以便一端固定在车架上，另一端固定在悬架的摆臂上。图13-4扭杆弹簧四、气体弹簧气体弹簧有空气弹簧和油气弹簧两种。空气弹簧又有囊式和膜式之别。1、空气弹簧：（1）囊式空气弹簧（图13-5）；气囊一般做成如图（13-5a）所示的两节，但也有单节或3、4节（图13-5b）的。图13-5囊式空气弹簧（2）膜式空气弹簧：（图13-6）膜式空气弹簧的密闭气囊由橡胶膜片和金属压制件组成。图13-6膜式空气弹簧2、油气弹簧：油气弹簧以气体（一般是惰性气体─氮）作为弹性介质，而用油液作为传力介质。油气弹簧的形式有单气室、双气室（带反压气室）以及两级压力式等。（1）单气室油气弹簧：单气室油气弹簧又分为油气分隔式（图13-7a）和油气不分隔式（图13-7b）两种。前者可防止油液乳化，且便于充气。（2）双气室油气弹簧：双气室油气弹簧（图13-8）比单气室油气弹簧多一个作用力方向相反的反压气室和一个浮动活塞。图13-7单气式油气弹簧示意图图13-8双气式油气弹簧示意图（3）两级压力式油气弹簧：两级压力式油气弹簧（图13-9）的特点是，在工作活塞的上方设有两个并列的气室，但两个气室的工作压力不同。五、橡胶弹簧橡胶弹簧是利用橡胶本身的弹性来起弹性元件的作用。它可以承受压缩载荷（图13-10a）与扭转载荷（图13-10b）。图13-9单气式油气弹簧示意图图13-10橡胶弹簧第三节减振器的构造与工作原理为加速车架与车身振动的衰减，在大多数汽车的悬架系统内部都装有减震器。减震器和弹性元件是并联安装的（见图13-11）。汽车悬架系统中广泛采用液力减震器。图13-11减振器和弹性元件的安装示意图一、双向作用筒式减振器双向作用筒式减振器一般都具有四个阀，即压缩阀、伸张阀、流通阀和补偿阀（如图13-12）。图13-12双向作用筒式减振器二、充气式减振器（单向作用式减振器）充气式减振器是60年代以来发展起来的一种新型减振器。图13-13所示为一种轿车上用的充气式减振器。图13-12双向作用筒式减振器三、阻力可调式减振器图13-14所示为高级轿车上所用的阻力可调式减振器示意图。图13-14阻力可调式减振器一、纵置板簧式非独立悬架图13-15所示为南京依维柯轻型货车的后悬架。它就是采用渐变刚度钢板弹簧。其主簧由厚度为9mm的4片（或3片）和副簧厚度为15mm的2片（或3片）组成几种车型的渐变刚度钢板弹簧。图13-15南京依维柯轻型货车后悬架示意图第四节非独立悬架的构造与工作原理二、螺旋弹簧非独立悬架螺旋弹簧非独立悬架一般只用做轿车的后悬架，如图13-16。其纵、横向推力杆是悬架的导向机构，是用来承受和传递车轴和车身之间的纵向和横向作用力及其力矩。图13-16弹簧螺旋非独立悬架三、空气弹簧非独立悬架图13-17所示为空气弹簧非独立悬架示意图。囊式空气弹簧的上下端分别固定在车架和车桥（或与车桥相连的支架）上。从压气机产生的压缩空气经油水分离器和压力调节器进入贮气筒。图13-17空气弹簧非独立悬架示意图第五节独立悬架的构造与工作原理独立悬架的结构类型很多，主要的可按车轮运动形式分成以下四类（图13-18）：（1）车轮在汽车横向平面内摆动的悬架（图13-18a）。（2）车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架（图13-18b）。（3）车轮在汽车的斜向平面内摆动的悬架（图13-18c）。图13-18四种类型的独立悬架示意图（3）车轮沿主销移动的悬架，其中包括：烛式悬架（图13-18d）和麦弗逊式悬架（图13-18e）。图13-18四种类型的独立悬架示意图一、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两种。1、单横臂式独立悬架：（如图13-19）图13-19单横臂后独立悬架示意图南京依维柯轻型货车的前悬架是不等长双横臂式扭杆弹簧独立悬架，其构造如图13-20所示。图13-20不等长双横臂扭杆弹簧独立悬架示意图二、纵臂式独立悬架纵臂式独立悬架有单纵臂和双纵臂两种。1、单纵臂式独立悬架：图13-21所示为桑塔纳、捷达轿车的后悬架。图13-21纵臂扭转梁式独立悬架2、双纵臂式独立悬架：（如图13-22）双纵臂式独立悬架的两个纵臂长度一般做成相等，形成平行四连杆机构。图13-22双纵臂式扭杆弹簧独立悬架三、车轮沿主销移动的悬架1、烛式悬架：图13-23所示为车轮的转向节沿着刚性地固定在车架上的主销上下移动的烛式独立悬架。图13-23烛式悬架2、麦弗逊式悬架：麦弗逊式悬架也称滑柱连杆式悬架，它是由滑动立柱和横摆臂组成（如图13-24）。图13-24麦弗逊式独立悬架四、单斜臂式独立悬架单斜臂式独立悬架是介于单横臂和单纵臂之间的一种悬架结构形式，如图13-25所示。图13-25单斜臂式独立悬架第六节悬架的检修一、前悬架的故障诊断与排除1、前悬架异响：（1）原因：①减震器损坏；上、下摆臂的弹性衬套磨损过度。②摆臂的球头销磨损过度；扭杆前、后端花键连接处磨损松旷。③转向节固定螺母松动；轮毂轴承磨损松旷或损坏。（2）诊断与排除：①扳动前轮，查看轮毂轴承。若松旷，应予拆检，必要时更换。②检查转向节的固定螺母，若有松动应予紧固。③检查摆臂的球头销是否松旷，弹性衬套是否损坏，必要时予以更换。④检查扭杆两端的花键配合副；若磨损过度，应视情况更换。⑤拆检减震器。若往复拉动无阻力，则应更换新件。2、前悬架弹性过大：（1）原因：①减震器损坏。②扭杆损坏。③扭杆的预紧力过小。（2）诊断与排除：①拆检减震器，若失效应更换。②查看扭杆是否损坏，视情况予以更换。③若减震器和扭杆均正常，应重新调整扭杆的预紧力。3、前悬架刚度过大：（1）原因：扭杆预紧力调整过大。（2）诊断与排除：重新调整扭杆的预紧力。二、后悬架的故障诊断与排除1、汽车行驶中后悬架有异响：（1）原因：①钢板弹簧断裂。②钢板弹簧中心螺栓断裂或弹簧夹箍铆钉断裂，导致钢板弹簧片松散。③钢板弹簧片间缺少润滑油（脂）。④单片复合材料弹簧产生纵向开裂或层离，若有断裂应予更换。（2）诊断与排除方法：①检查钢板弹簧片，若有纵向开裂或层离，或衬套损坏，均应更换。②向润滑点注油。③检查单片复合材料弹簧，若有纵向开裂或层离，或衬套损坏，均应更换。三、县架检测仪器-四轮定位仪介绍1、四轮定位仪结构简介：四轮定位角的检测采用静态检测法，使用的检测设备有光学式、红外线式和蓝牙式等四轮定位仪，它们型号、外形各异，由不同的设备厂商生产，但结构和工作原理大体相同。结构上通常由电脑主机、彩色显示屏、操作键盘、传感器、打印机、遥控器和自中式支架等组成，如图13-26。图13-26四轮定位结构图2、四轮定位仪的工作原理：工作原理是利用车轮旋转平面与各定位角间存在的直接或间接的关系进行测量，将测量所得的车轮定位角参数与车辆原厂设计参数进行对比、计算得出需调整的差值，以达到理想的汽车行驶性能，如图13-27。图13-27四轮定位仪工作原理图