汽车悬架.docx

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汽车悬架

汽车悬挂的分类及性能

悬挂的结构形式很多，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挂和非独立悬挂两大类。

如果从控制力的角度来分，则可把悬挂分为被动悬挂、半主动悬挂和主动悬挂三大类。

1、被动悬挂

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挂。

由于这种常规悬挂系统内无能源供给装置，悬挂的弹性和阻尼参数不会随外部状态而变化，因而称这种悬挂为被动悬挂。

这种悬挂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挂参数是不可调节的，所以在使用中很难满足高的行驶要求。

2.半主动悬挂

半主动悬挂可视为由可变特性的弹簧和减振器组成的悬挂系统，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。

半主动悬挂又称无源主动悬挂，因为它没有一个动力源为悬挂系统提供连续的能量输入，所以在半主动悬挂系统中改变弹簧刚度要比改变阻尼状态困难得多，因此在半主动悬挂系统中以可变阻尼悬挂系统最为常见。

半主动悬挂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。

3.主动悬挂

主动悬挂是一种具有作功能力的悬挂，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，主动悬挂需要一个动力源（液压泵或空气压缩机等）为悬挂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，主动悬挂系统能自动调整悬挂刚度（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）悬挂刚度可以设计得很小，使车身具有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，由主动悬挂系统通过调整有关车轮悬挂的刚度予以解决。

而对于传统的被动悬挂系统，为同时兼顾到侧倾、纵摆等问题，不得不把悬挂刚度设计得较大，因而正常行驶时汽车的乘坐舒适性受到损失。

（2）采用主动悬挂系统，因不必兼顾正常行驶时汽车的乘坐舒适性，可将汽车悬挂抗侧倾、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）先进的主动悬挂系统，还能保证在车轮行驶中碰抵砖石之类的障碍物时，悬挂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。

（4）汽车载荷发生变化时，主动悬挂系统能自动维持车身高度不变。

在各轮悬挂单独控制的情况下，还能保证汽车在凸凹不平的道路上行驶时，车身稳定。

（5）普通悬挂在汽车制动时，车头向下俯冲。

而装有某些主动悬挂系统的汽车（如沃尔沃740型小轿车）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）装有某些主动悬挂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。

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（7）主动悬挂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，汽车抗侧滑的能力得以提高。

轮胎的磨损也得以减轻，转向时车速可以提高。

（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。

而传统的被动悬挂系统中，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挂刚度设计得偏高，因而轻载时的平顺性受到损失。

而主动悬挂系统则无此问题。

（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。

主动悬挂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。

主动悬挂和半主动悬挂系统按其控制方式又可分为机械控制悬挂系统和电子控制悬挂系统。

最早在英国伦敦的公共汽车上采用的一种主动悬挂系统，是纯机械式控制系统。

系统中有四个油气弹簧和高度控制阀，油泵和贮压器可使供油管路中维持稳定的高压，四个高度控制阀则分别控制四个油气弹簧中的油压，从而控制了四个油气弹簧的刚度。

汽车载荷增大时，高度控制阀动作，油气弹簧中油压上升，反之则油压下降，直至车身高度达到设定值为止。

汽车转向时，外侧两个高度控制阀增大两个外侧油气弹簧的油压，内侧两个油气弹簧油压则下降，从而维持车身水平，即提高了车身抗侧倾能力。

制动（或加速）时，则前面两个（或后面两个）高度控制阀使前面两个（或后面两个）油气弹簧中的油压上升，另外两个油气弹簧中的油压下降，维持车身水平，即提高了车身的抗纵摆能力。

为了保证车轮正常跳动时防止高度控制阀误动作，在高度控制阀与车轮摆臂的连接传感元件中装有缓冲减振装置。

该缓冲减振装置的振动特性必须与车轮悬挂的振动特性良好匹配才能保证系统正常工作。

这一点完全靠机械振动系统的合理设计来保证。

法国某些雪铁龙汽车上采用的主动悬挂系统（由英国开发），也是一种纯机械控制系统，其主要特点是：

前桥采用了两个高度控制阀，两个油气弹簧；后桥采用了一个高度控制阀，一个油气弹簧。

两个前油气弹簧的液压缸分别于对角线处的两个对应的后液力滑柱的下腔相通，两个后液力滑柱的上腔均与后油气弹簧的液压腔相通。

主液压管路中的液压由油泵和贮压器维持。

机械控制悬挂系统的特点是结构简单，成本低，但是机械控制悬挂系统存在着控制功能少，控制精度低，不能适应多种使用工况等问题。

所以，近年来随着电子技术的飞速发展，随着车用微机、各种传感器、执行元件的可靠性和寿命的大幅度提高，电子控制技术被有效地应用于悬挂系统控制中。

电子控制悬挂系统简单说，就是电脑可以控制悬架的弹簧刚度和阻尼，有的还可调节悬架高度（车身高度）。

可调式悬挂就是根据车辆不同的需求状态来对悬挂的高度和软硬进行调整，从而使车辆处在最佳的形式状态。

当下汽车的可调式悬挂按控制类型可分为三大类。

1、空气式可调悬挂

空气式可调悬挂就是指利用空气压缩机形成压缩空气，并通过压缩空气来调节汽车底盘的离地间隙一种悬挂方式。

一般装备空气式可调悬挂的车型在前轮和后轮的附近都设有离地距离传感器，按离地距离传感器的输出信号，行车电脑判断出车身高度的变化，再控制空气压缩机和排气阀门，使弹簧自动压缩或伸长，从而起到减震的效果。

空气式可调悬挂中的空气弹簧的软硬能根据需要自动调节。

当在高速行驶时，空气悬挂可以自动变硬来提高车身的稳定性，而长时间在低速不平的路面行驶时，行车电脑则会使悬挂变软来提高车辆的舒适性。

代表车型：

奥迪A8、奔驰S级350、保时捷卡宴。

空气式悬挂结构示意图

2、液压式可调悬挂

液压式可调悬挂就是指根据车速和路况，通过增减液压油的方式调整汽车底盘的离地间隙来实现车身高度升降变化的一种悬挂方式。

内置式电子液压集成模块是液压式可调悬挂的核心，可根据车速、减振器伸缩频率和伸缩程度的数据信息，在汽车重心附近安装有纵向、横向加速度和横摆陀螺仪传感器，用来采集车身振动、车轮跳动、车身高度和倾斜状态等信号，这些信号被传送给行车电脑，行车电脑在根据输入信号和预先设定的程序操纵前后四个执行油缸工作。

通过增减液压油的方式实现车身高度的升或降，也就是根据车速和路况自动调整离地间隙，从而提高汽车的平顺性和操纵稳定性。

代表车型：

宝马7系

3、电磁式可调悬挂

电磁式可调悬挂就是指利用电磁反应来实现汽车底盘的高度升降变化的的一种悬挂方式。

它可以针对路面情况，在1毫秒时间内作出反应，抑制振动，保持车身稳定，特别是在车速很高又突遇障碍时更能显出它的优势。

它的反应速度比传统的悬挂快5倍，即使是在最颠簸的路面，也能保证车辆平稳行驶。

电磁悬挂系统是由行车电脑、车轮位移传感器、电磁液压杆和直筒减振器组成。

在每个车轮和车身连接处都有一个车轮位移传感器，传感器与行车电脑相连，行车电脑又与电磁液压杆和直筒减振器相连。

直筒减振器有别于传统的液压减振器，没有细小的阀门结构，不是通过液体的流动阻力达到减振的目的。

电磁减振器中也有减振液，但是，那是一种被称为电磁液的特殊液体，是由合成的碳氢化合物和微小的铁粒组成。

平时，磁性金属粒子杂乱无章地分布在液体里，不起什么作用。

如果有磁场作用，它们就会排列成一定结构，减振液就会变成近似塑料的状态。

减振液的密度可以通过控制电流流量来精确控制，并且是适时连续的控制。

电磁式可调悬挂的工作过程是：

当路面不平引起车轮跳动时，传感器迅速将信号传至控制系统，控制系统发出指令，将电信号发送到各个减振器的电子线圈，电流的运动产生磁场，在磁场的作用下，减振器中的电磁液的密度改变，控制车身，达到减振的目的。

如此变化说起来复杂，却可以一秒中进行1000次，可谓瞬间完成。

电磁悬挂系统可以快速有效地弥补轮胎的跳动，并扩大悬挂的活动范围，降低噪音，提高车辆的操控准确性和乘坐舒适性。

代表车型：

凯迪拉克SLS赛威

图为凯迪拉克SLS赛威的电磁悬挂系统结构图

前轮轴承和车轮轮毂（维修信息）

说明

该车辆的前轮轴承和车轮轮毂是一个统一密封装置，或轮毂和轴承装置类型总成。

轮毂和轴承

（1）使用四个安装螺栓

（2）安装到转向节上，使用一个固定螺母安装到车桥半轴上。

轮毂和轴承的中心用花键和车桥半轴外接头相配合。

每个前轮毂和轴承的轮毂法兰上均有五个车轮安装螺柱，用于将车轮安装到车辆上。

车轮安装螺柱是轮毂和轴承上唯一可替换的部件。

另外，轮毂和轴承只作为一个完整的总成来维修。

轮毂和轴承

注意:

车轮轴承之设计为永久使用，无需定期保养。

以下步骤用于诊断车轮轴承和轮毂的状况。

1.拆下车轮和轮胎总成，盘式制动器制动钳及制动盘。

2.旋转轮毂检查阻力或不平度。

若转动不平稳或有阻力，可能表明有脏物进入或轮毂轴承失效。

若在诊断时发现轴承有这类情况，就要更换轮毂轴承。

不得尝试解体轴承进行维修。

如果车轮轴承由于某种原因被解体，则必须进行更换。

轴承密封件损坏并造成润滑脂过量损失，可能也需要更换轮毂和轴承。

轴承有轻度的润滑脂渗漏为正常，不需要更换轮毂和轴承。

诊断轮毂变形，测量轮毂跳动。

拆卸

注意:

在继续之前，阅读所有警告和注意事项。

1.举起并支撑车辆。

2.拆下车轮安装螺母（3），然后拆下轮胎和车轮总成

（1）。

3.在助手施加制动力阻止毂转动时，从车桥半轴

（2）上拆卸毂螺母

（1）。

4.接近并拆下前制动盘。

5.拆卸将轮毂和轴承固定至转向节（3）的四个螺栓

（2）。

6.将轮毂和轴承

（1）滑下半轴并滑出转向节。

安装

1.安装轮毂和轴承

（1）时，将其滑到半轴上，并滑入转向节中。

2.安装将轮毂和轴承

（1）固定至转向节（3）的四个螺栓

（2）。

紧固四个螺栓到82N·m（60ft.lbs.）。

3.安装制动盘、盘式制动器制动钳和适配器。

（参见5-制动器/液压/机械/制动盘-安装）

4.将半轴外部C/V万向节螺纹上的异物清除干净。

5.将轮毂螺母

（1）安装在半轴

（2）端上并轻轻将其拧紧。

6.在助手施加制动力阻止轮毂转动时，紧固轮毂螺母

（1）到132N·m（97ft.lbs.）。

7.安装轮胎与车轮总成

（1）（参见22-轮胎/车轮-安装）。

安装车轮安装螺母（3）并紧固至135N·m（100ft.lbs.）。

8.降下车辆。