3.3悬架的结构与维修（课件） -《汽车底盘构造与维修》同步教学（机工版）

汽车底盘构造与维修 项目三 行驶系统的构造与维修 1 汽车行驶系统的作用是接受传动系统的动力,通过驱动轮与地面的附着作用产生驱动力,保证汽车正常行驶;承受汽车的总重量和地面的反力;缓和不平路面对车身造成的冲击和振动,保证汽车平顺行驶;跟转向系统相互配合,保证汽车操作稳定。 汽车行驶系统主要由车架(或承载式车身)、车桥、车轮和悬架等组成。 概述 2 知识目标： 1）能够描述车架和车桥的功用、分类与结构。 2）能够描述车轮和轮胎的功用、分类与结构。 3）能够描述悬架的功用、分类与结构。 技能目标： 1）能够完成副车架的更换。 2）能够完成轮胎的更换及动平衡的检测。 学习目标 LOGO 素质目标： 1）培养良好的职业道德和工匠精神。 2）培养安全意识和团队协作精神。 3）培养自我管理和自主学习能力。 学习目标 汽车行驶系统的组成 LOGO 悬架的结构与维修 任务三 5 客户贾先生驾驶一辆 2018 款别克威朗轿车, 通过颠簸路面或减速带时，车身有强烈的振动感，并且左前车轮发出“哐哐”的响声。4S店维修技师检测及路试检查后，发现左前减振器存在漏油现象。 为了确定故障原因, 需对左前减振器做进一步检测。作为汽车维修技师, 请你仔细查看服务顾问提供的接车问诊表, 并针对故障进行后续处理。 问题导入 LOGO 问题导入 LOGO 一、悬架的功用 汽车悬架是车架 (或车身 )与车桥之间一切传力、连接装置的总称, 主要由前悬架和后悬架两部分组成。如图3-3-1所示。其功用如下： 1）连接车架（车身）和车轮，将路面作用到车轮的各种力传给车架（车身）。 2）缓和冲击、衰减振动，使乘坐更为舒适，车辆行驶更加平顺。 3）保证汽车具有良好的操纵稳定性。 知识学习 图3-3-1 悬架装置 LOGO 二、悬架的结构 汽车悬架虽有各种不同的结构形式, 但一般都由弹性元件、减振器和导向装置三部分组成, 如图3-3-2所示。 1、弹性元件 弹性元件的作用是用来承受并传递垂直载荷, 缓和或抑制不平整路面引起的振动和冲击。汽车上常用的弹性元件包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧和气体弹簧等。 （1）钢板弹簧 钢板弹簧结构简单, 使用可靠, 维修方便, 因而被载货汽车广泛采用。 知识学习 图3-3-2 悬架结构 LOGO 如图3-3-3所示，它是由若干片等宽不等长、弧度不等、厚度相等或不等的钢板弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁。钢板弹簧最长的一片称为主片，其两端卷成卷耳，内装衬套，以便用钢板销与车架连接，中部通过U形螺栓固定在车桥上。 （2）螺旋弹簧 螺旋弹簧可以承受垂直载荷，它无须润滑，不怕泥污，重量轻，所占空间小，目前被广泛用于轿车。如图3-3-4所示，螺旋弹簧由一根钢丝卷制而成，可做成圆柱形或圆锥形，也可做成等螺距或变螺距。由于螺旋弹簧没有减振和导向功能，只能承受垂直载荷。因此，在螺旋弹簧悬架中必须另装减振 知识学习 图3-3-3 钢板弹簧结构 LOGO 器和导向机构，前者起衰减振动的作用，后者用以传递垂直力以外的各种力和力矩，并起导向作用。 （3）扭杆弹簧 如图3-3-5所示, 扭杆弹簧是由弹簧钢制成的杆件, 其两端制成花键、方形、 六角形等形状, 以便一端固定在车架上, 另一端固定在悬架的摆臂上。摆臂与车轮相连, 当车轮跳动时, 摆臂绕扭杆轴线摆动, 使扭杆产生弹性变形, 以保证车轮与车架的弹性联系。与钢板弹簧相比, 扭杆弹簧质量较小, 而且不需润滑, 保养维修方便, 节省纵向空间, 适用于小型车及越野车辆的悬架系统。 知识学习 图3-3-4 螺旋弹簧结构 图3-3-5 扭杆弹簧结构 LOGO （4）气体弹簧 气体弹簧分为空气弹簧和油气弹簧两种。 空气弹簧是以空气作为弹性介质, 即在一个密闭的容器内装入压力为 0.5~ 1Mpa 的压缩空气, 利用气体的可压缩性实现弹簧的作用, 而且空气弹簧的刚度可以控制, 通过控制充放气还能控制车辆的行驶高度。空气弹簧可分为囊式和膜式两种。如图3-3-6所示。空气弹簧可以延长车辆使用寿命，提高整车的舒适性, 同时降低车轮的动载荷, 因此 被广泛应用于大型客车上。 知识学习 图3-3-6 扭杆弹簧结构 LOGO 2、减振器 减振器的作用是迅速衰减汽车的振动, 提高汽车行驶的平顺性。目前汽车上应用最广泛的是双向作用筒式减振器和充气式减振器。 （1）双向作用筒式减振器 双向作用筒式减振器结构如图3-3-7所示, 它有3个同心钢筒, 外面的钢筒是防尘罩, 其上部的吊耳与车架相连; 中间是储油缸筒, 内装有一定量的油 液, 其下端的吊耳与车桥相连; 最里面是工作缸筒, 其内装满油液。 双向作用筒式减振器内有四个阀，即压缩阀、伸张阀、伸张阀和补偿阀。 知识学习 图3-3-7 双向作用筒式减振器结构 LOGO 流通阀和补偿阀是一般的单向阀, 其弹簧弹力很弱。当阀上的油压作用力与弹簧弹力同向时, 阀处于关闭状态, 完全不通油液; 而当油压作用力与弹簧弹力反向时, 只要很小的油压, 阀便能开启。 压缩阀和伸张阀是卸载阀, 其弹簧刚度较大, 预紧力较大。只有当油压增 高到一定程度时, 阀才能开启; 而当油压降低到一定程度时, 阀即自行关闭。 双向作用筒式减振器的工作原理可用压缩和伸张两个行程加以说明。 （1）压缩行程。当车桥移近车架（车身）时，减振器受压缩，活塞下移，使其下方腔室容积减小, 油压升高。具有一定压力的油液顶开流通阀进入活塞上方腔室。 由于活塞杆占去上腔室的部分容积, 使上腔室增加的容积小于下腔室减小的容积, 因此还有一部分油液不能进入上腔室而只能压开压缩阀, 进而流回储油缸筒。油液流 知识学习 LOGO 知识学习 经上述阀孔时，受到一定的节流阻力, 为克服这种阻力而消耗了振动能量，因而使振动衰减，如图3-3-8所示。 （2）伸张行程。当车桥相对远离车架（车身）时，减振器受拉伸，活塞上移，使其上腔室油压升高, 上腔室的油液便推开伸张阀流入下腔室。 同样, 由于活塞杆的存在, 上腔室减小的容积小于下腔室增加的容积, 因而从上腔室流出来的油液不足以充满下腔室所增加的容积, 使下腔室产生一定的真空度, 这时储油缸筒中的油液在真空度作用下推开补偿阀流进下腔室进行补充, 如图3-3-9 所示. 图3-3-8 双向作用筒式减振器压缩行程工作原理 图3-3-9 双向作用筒式减振器伸张行程工作原理 LOGO 知识学习 从上面的原理分析可以得知, 这种减振器在压缩、 伸张两个行程都能起减 振作用, 因此称为双向作用减振器。 （3）充气式减振器 充气式减振器结构如图3-3-10所示，其结构特点是缸筒的下部装有一个浮动活塞，在浮动活塞与缸筒一端形成的密闭气室中, 充有高压氮气。 浮动活塞的上面是减振器油液；浮动活塞上装有O形密封圈，它把油和气完全分开，因此该活塞也称为封气活塞。工作活塞上装有压缩阀和伸张阀, 这两个阀都是由 一组厚度相同、直径不等、 由大到小排列的弹簧钢片组成的。 当车轮上下跳动时, 工作活塞在油液中做往复运动, 使工作活塞的上、下 腔之间产生油压差, 压力较高的油液便推开压缩阀或伸张阀来回流动。 阀孔对 压力油产生较大的阻尼力, 使振动衰减。 LOGO 知识学习 3、导向机构 导向机构的作用是使车轮按照一定运动轨迹相对车身运动 , 同时传递力。 常见的导向机构有控制臂和推力杆两种。 控制臂可根据在车上布置形式不同分为纵梁、横臂和斜臂3种；推力杆用来传递车轮与车架之间的力，并影响车轮相对车架的运动关系 , 可分为横向推力杆和纵向推力杆, 分别用来传递横向力 和纵向力。 4、横向稳定杆 横向稳定杆又称为防倾杆、 平衡杆, 是汽车悬架中的一种辅助弹性元件。 有些轿车和客车为了防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜, 在悬架中加设有横向稳定杆, 目的是提高侧倾刚度, 减小倾斜, 提升汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。 LOGO 知识学习 三、悬架的类型 悬架的类型因分类方式不同而有所区别。 按控制形式不同, 悬架可分为被动式悬架和主动式悬架。被动式悬架使汽车姿态 (状态 ) 只能被动地取决于路面、行驶状况和汽车的弹性元件、导向装置以及减振器这些机械零件。主动悬架可根据路面和行驶工况自动调整悬架刚度和阻尼, 从而使车辆能主动控制垂直振动及其车身或车架的姿态。 按汽车导向装置的不同, 悬架又可分为非独立悬架和独立悬架, 如图3-3-11、 图3-3-12所示。 图3-3-11 非独立悬架 图3-3-12 独立悬架 LOGO 知识学习 1、非独立悬架 非独立悬架的结构特点是两侧的车轮由一根整体式车桥相连, 车轮连同车桥一起通过弹性悬架与车架或车身连接。 当一侧车轮因道路不平而发生跳动时, 必然引起另一侧车轮在汽车横向平面内发生摆动, 故称为非独立悬架。按照弹性元件的不同 , 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, 如图3-3-13、 图3-3-14所示。 图3-3-13 钢板弹簧式非独立悬架 图3-3-14 螺旋弹簧式非独立悬架 LOGO 知识学习 非独立悬架具有结构简单、 成本低、 强度高、保养容易、 行车中前轮定位 变化小的优点 , 但由于其舒适性及操纵稳定性都相对较差, 在现代轿车中只有 成本控制比较严格的车型才会使用, 更多地用于货车和大客车上, 但也有部分 轿车后悬架采用非独立悬架。 2、非独立悬架 独立悬架的车桥是断开的, 每一侧的车轮可以单独地通过弹性悬架与车架或车身连接, 两侧车轮可以单独跳动, 互不影响, 故称为独立悬架。按其结构形式的不同, 独立悬架可分为横臂式、纵臂式、叉臂式、多连杆式、烛式以及麦弗逊式等 ( 图3-3-15~ 图3-3-20 )。 LOGO 知识学习 图3-3-15 横臂式独立悬架 图3-3-16 纵臂式独立悬架 图3-3-17 叉臂式独立悬架 图3-3-18 多连杆式独立悬架 图3-3-19 烛式独立悬架 图3-3-20 麦弗逊式独立悬架 LOGO 知识学习 独立悬架的优点如下： （1）重量轻，减少了车身受到的冲击，并提高了车轮的地面附着力。 （2）可用刚度较小的弹簧改善汽车的舒适性。 （3）可以使发动机位置降低，汽车重心也得到降低，从而提高汽车的行驶稳定性。 （4）左右车轮单独跳动，互不影响，能减少车身的倾斜和振动。 不过, 独立悬架也存在着结构复杂、成本高和维修不便的缺点, 同时因为结构复杂, 会侵占一些车内乘坐空间, 在轿车和越野汽车上应用较多。 LOGO 知识学习 四、悬架的拆装注意事项 （1）拆装悬架时要注意弹簧压缩器的正确使用。 （2）拆装螺旋弹簧时，为防止弹簧弹飞零件或工具，作业时最好佩戴护目镜。 （3）从车辆上拆下减振器时，需要将车辆停稳，用三角块塞住车轮，并用千斤顶或垫块支撑车桥。 （4）拆装减振器时，可以使用专用台架，将总成固定到弹簧压缩工具上，并确保挂钩正确挂接。 （5）车辆通常更换前减振器后，车轮定位会发生变化，所以更换减振器后，必须重新进行车轮定位。 LOGO 知识学习 五、悬架的维修（参见课本115页） LOGO 判断题 1）任何汽车的悬架都必须设置弹性元件、减振器和导向机构3部分。（ √ ） 2）钢板弹簧的中部一般用U形螺栓固定在车桥上。（ √ ） 3）减振器在汽车行驶中出现发热是正常的。（ X ） 4）在多数的轿车和客车上，为防止车身在转向行驶等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架中还设有辅助弹性元件——弹簧稳定器。（ X ） 5）减振器的工作情况可通过车辆振动的衰减程度来检查。（ X ） 课堂练习 LOGO $$