任务一 悬架的功能与组成

汽车悬挂、转向与制动系统维修汽车维修底盘维修汽车悬挂系统任务一

悬架的功能与组成知识目标（1）掌握悬架的功能。（2）掌握悬架的结构。能力目标能够对汽车悬架进行拆装。任务目标悬架是汽车中的一个重要总成，它把车架与车轮弹性地连接起来，关系到汽车的多种使用性能。下面进入汽车悬架的功能与组成的学习。任务引入汽车悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的传力装置，在行驶时，它与轮胎一起吸收和缓冲因路面不规则而产生的各种振动、摆动和冲击，以便保护乘客和货物，并改善驾驶稳定性；传递因路面和车轮之间的摩擦而产生的驱动力和制动力至底盘和车身；将车身支承在轴上，并在车身和车轮之间保持恰当的几何关系。如图1-1所示为后悬架系统。一、悬架的功能相关知识根据汽车两侧车轮是否相互关联，汽车悬架可分为独立悬架和非独立悬架，如图1-2所示。非独立悬架的两侧车轮安装在一个整体式车桥上，车轮连同车桥一起通过弹性元件与车架（或车身）连接，当一侧车轮因路面不平等原因发生跳动时，另一侧车轮随之发生变化。独立悬架的两侧车轮各自独立地通过弹性元件与车架（或车身）连接，当一侧车轮相对于车架（或车身）的位置发生变化时，对另一侧车轮几乎不产生影响。钢板弹簧也称叶片弹簧，其结构如图1-3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，并在车桥靠近和离开车架或车身的整个过程中，通过各片相互之间的滑动摩擦，部分衰减路面的冲击作用。二、悬架的组成弹性元件1①钢板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做弹性元件。螺旋弹簧如图1-4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不等螺距。圆柱形等螺距螺旋弹簧的刚度是不变的，圆锥形或不等螺距螺旋弹簧的刚度是可变的。与钢板弹簧相比，螺旋弹簧无须润滑，防污能力强，质量小，单位质量的能量吸收率较高。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。②螺旋弹簧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1-5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。扭杆弹簧在制造时，经热处理后预先施加一定的扭转力矩，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、右扭杆预加扭转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增大，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气体弹簧气体弹簧主要有空气弹簧和油气弹簧。空气弹簧以空气作为弹性介质，即在一个密闭的容器内装入压缩空气（气压为0.5~1MPa），利用气体的可压缩性实现弹簧的作用。如图1-6所示。油气弹簧以氮气（惰性气体）作为弹性介质，用油液作为传力介质。如图1-7所示为单气室式油气弹簧。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。当载荷增大且车架与车桥相互靠近时，活塞上移，使工作缸内容积减小，油压升高，油液顶开阻尼阀进入球形室，推动隔膜向气室方向移动，使气室容积减少，氮气压力升高，油气弹簧的刚度增大。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，气室内的氮气压力也发生变化，使活塞处于工作缸中不同位置。可见，油气弹簧具有变刚度的特性。减振器2弹性系统受到冲击会产生振动，持续的振动容易使乘员感到不舒适或疲劳，为了使弹性系统的振动迅速衰减，改善汽车行驶平顺性，悬架中安装有减振器，如图1-8所示。汽车减振器有液力式、充气式和阻力可调式几种。这里主要讲述液力式减振器。目前汽车广泛采用筒式液力式减振器，其在压缩和伸张两个行程内均起减振作用，故又称双向作用式减振器，如图1-9所示。它一般具有4个阀：压缩阀、伸张阀、流通阀和补偿阀。流通阀和补偿阀是一般的单向阀，其弹簧作用很弱，当阀上的油压作用力与弹簧力同向时，阀处于关闭状态；而当油压作用力与弹簧力反向时，只要有很小的油压，阀便能开启。压缩阀和伸张阀是卸载阀，其弹簧作用较强，预紧力较大，只有当油压升高到一定程度时，阀才能开启。双向作用式减振器的工作原理如下。①压缩行程当汽车车轮滚上凸起地面或滚出凹坑时，车轮靠近车架（车身），减振器受压缩，减振器活塞下移。活塞下面的腔室（下腔）容积减小，油压升高，油液经流通阀流到活塞上面的腔室（上腔）。由于上腔被活塞杆占去一部分空间，上腔内增加的容积小于下腔减小的容积，故还有一部分油液推开压缩阀，流回储油缸。这些阀对油液的节流产生对悬架压缩运动的阻尼力。②伸张行程当车轮滚进凹坑或滚离凸起地面时，车轮远离车身，减振器受拉伸，此时减振器活塞向上移动。活塞上腔油压升高，流通阀关闭，上腔内的油液便推开伸张阀流入下腔。同样，由于活塞杆的存在，自上腔流来的油液还不足以充满下腔所增加的容积，下腔内产生一定的真空度，这时储油缸中的油液便推开补偿阀流入下腔进行补充。这些阀的节流作用产生对悬架伸张运动的阻尼力。导向机构3独立悬架上的弹性元件大多只能传递垂直载荷而不能传递纵向力和横向力，必须另设导向机构，以承受车轮传递过来的纵向力和力矩及侧向力。悬架导向机构决定着车轮定位参数及其动态性能，是悬架的关键部件之一，如图1-10所示。导向机构的主要功用是当车轮与车身产生相对运动时，保证轮距在一定的范围之内变化，以免轮胎过早磨损；当车轮上下跳动时，使前轮定位参数有合理的变化特性；转弯时，使车轮与车身倾斜方向相同，增强汽车的不足转向效应；在车辆加速和制动时能保持车身稳定，减少车身纵倾的可能性；制动时，悬架导向机构的运动使车身具有抗点头的作用；加速时有抗俯仰的作用；行程恰当的侧倾中心，保证悬架有足够的侧倾刚度；各铰接点处受力尽量小，减少橡胶元件的弹性变形，以保证导向精度；导向杆系有足够的强度、刚度和疲劳强度。横向稳定杆4横向稳定杆又称防倾杆、平衡杆，是汽车悬架中的一种辅助弹性元件。它的作用是防止车身在转弯时发生过大的横向侧倾，尽量使车身保持平衡，改善汽车行驶平顺性，如图1-11所示。当两侧悬架变形不等，车身相对路面发生侧向倾斜时，车架的一侧移近弹簧下支座，稳定杆的同侧末端就相对车架向上抬起，而另一侧车架远离弹簧座，相应一侧横向稳定杆的末端应相对车架下移。同时，横向稳定杆中部与车架之间没有相对运动，而稳定杆两边的纵向部分向不同方向偏转，于是稳定杆被扭转。弹性的稳定杆所产生的扭转的内力矩阻止了悬架弹簧的变形，因而减小了车身的横向倾斜和横向角振动。任务实践实践名称悬架的拆装。工作准备举升机、实训车辆、常用工具等。技术要求与注意事项（1）明确操作规范和职责范围，预防潜在危险。（2）实践操作过程中保持场地卫生及安全，不嬉戏打闹。（3）在使用举升机的过程中应上好保险后再开始工作。（4）使用维修手册时，要注意避免破损，手册与使用车型相对应。操作步骤及方法1）前悬架的拆卸。①停放车辆，将车辆用举升机稍稍顶起，拧松车轮紧固螺栓。将车辆升至工作位置，取下车轮，如图1-12所示。②打开发动机舱，铺上防护垫。用扳手拆下转向节螺母和螺栓，如图1-13所示。前悬架的拆装1③从前滑杆上拆下稳定杆连杆螺母，取出连杆，如图1-14所示，并将制动软管从减振器上分离。④拆下悬架顶端支撑罩，松开固定螺栓，取下螺母和支撑板，如图1-15所示。⑤用拖顶支撑悬架下端，松开减振器下端螺栓，取出减振器总成，如图1-16所示；并用弹簧压缩器压住减振弹簧，如图1-17所示。⑥松开固定螺母，取下减振弹簧上盖，如图1-18所示；并取下弹簧和防尘套，如图1-19所示。⑦取出减振垫、下隔振垫。2）前悬架的安装。