长城维修站内部教材长城汽车悬架系统
长城汽车悬架系统
目 录
一、悬架系统基础知识
二、弹性元件
三、减振器
四、导向装置及套筒
五、横向稳定杆
六、常见故障
一、悬架系统基础知识
悬架系统概述:舒适性是乘用车最重要的使用性能之一。舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。所以，汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。同时，汽车悬架做为车架 ( 或车身 ) 与车轴 ( 或车轮 ) 之间作连接的传力机件，又是保证汽车行驶安全的重要部件。由于人体所习惯的垂直振动频率约为1~1.6Hz, 所以车身振动的固有频率应接近或处于人体所适应的范围。
悬架的功用:1、连接车桥和车架（车身）； 2、传递各种力和力矩； 3、缓冲、减振、导向及稳定。
悬架的结构组成:
弹性元件:承受垂直载荷，缓和冲击；
减振器:减振；
导向装置:传力、导向；
横向稳定器：辅助弹性元件，以防横向倾斜。

悬架的分类:
1. 主动式悬架与被动式悬架:目前多数汽车上都采用被动悬架，也就是汽车姿态（状态）只能被动地取决于路面及行驶状况和汽车的弹性元件，导向机构以及减振器这些机械零件。主动悬架可以自动地控制垂直振动及其车身姿态，根据路面和行驶工况自动调整悬架刚度和阻尼。采用主动式悬架后，汽车对侧倾、俯仰、横摆跳动和车身的控 制都能更加迅速、精确，汽车高速行驶和转弯的稳定性提高，车身侧倾减少。制动时车身前俯小，启动和急加速可减少后仰。即使在坏路面，车身的跳动也较少，轮胎对地面的附着力提高。
1) 主动式液压悬架:电子控制的主动式液压悬架能根据悬架的质量和加速度等，利用液压部件主动地控制汽车的振动。主动式液压悬架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，这些信号被输入到控制单元ECU，ECU根据输入信号和预先设定的程序发出控制指令，控制伺服电机并操纵前后四个执行油缸工作。
2) 主动式空气悬架:在电子控制的主动式空气悬架系统中，微机根据传感器送来的信号和驾驶员给予的控制模式经过运算分析后向悬架发出指令，悬架可以根据微机给出的指令改变悬架的刚度和阻尼系数，使车身在行驶过程中保持良好的稳定性能，并且将车身的振动响应控制在允许的范围内。一般说来，主动式空气悬架的控制内容包括车身高度、减振器衰减力、弹簧弹性系数等三项。
2. 非独立悬架与独立悬架：非独立悬架特点是两侧车轮安装于一整体式车桥上，当一侧车轮受冲击力时会直接影响到另一侧车轮上，当车轮上下跳动时定位参数变化小。非独立悬架由于非簧载质量比较大，高速行驶时悬架受到冲击载荷比较 大，平顺性较差。独立悬架是两侧车轮分别独立地与车架（或车身）弹性地连接，当一侧车轮受冲击，其运动不直接影响到另一侧车轮，同时独立悬架非簧载质量小，可提高汽车车轮的附着性。
1）非独立悬架：两侧车轮安装于一整体式车桥上，车轮连同车桥一起通过弹性元件悬挂在车架（车身）或车桥上。如图：
2）独立悬架：两侧车轮独立地与车架或车身弹性连接，当一侧车身受到冲击时，其运动不会直接影响到另一侧车轮。 如图：
3）横臂式独立悬架：横臂式悬架是指车轮在汽车横向平面内摆动的独立悬架，按横臂数量的多少又分为双横臂式和单横 臂式悬架。

单横臂式具有结构简单，侧倾中心高，有较强的抗侧倾能力的优点。但随着现代汽车速度的提高，侧倾中心过高会引起车轮跳动时轮距变化大，轮胎磨损加剧，而且在急转弯时左右车轮垂直力转移过大，导致后轮外倾增大，减少了后轮侧偏刚度，从而产生高速甩尾的严重工况。单横臂式独立悬架多应用在后悬架上，但由于不能适应高速行驶的要求，目前应用不多。

双横臂式独立悬架按上下横臂是否等长，又分为等长双横臂式和不等长双横臂式两种悬架。等长双横臂式悬架在车轮上下跳动时，能保持主销倾角不变，但轮距变化大(与单横臂式相类似)，造成轮胎磨损严重，现已很少用。对于不等长双横臂式悬架，只要适当选择、优化上下横臂的长度，并通过合理的布置、就可以使轮距及前轮定位参数变化均在可接受的限定范围内，保证汽车具有良好的行驶稳定性。目前不等长双横臂式悬架已广泛应用在乘用车的前后悬架上。

4）纵臂式悬挂系统：纵臂式独立悬挂系统是指车轮在汽车纵向平面内摆动的悬挂系统结构，又分为单纵臂式和双纵臂式两种形式。单纵臂式悬挂系统当车轮上下跳动时会使主销后倾角产生较大的变化，因此单纵臂式悬挂系统不用在转向轮上，通常用于后悬架。

双纵臂式悬挂系统的两个摆臂一般做成等长的，形成一个平行四杆结构，这样，当车轮上下跳动时主销的后倾角保持不变。双纵臂式悬挂系统多应用在转向轮上。
5）麦弗逊式与烛式独立悬架：烛式和麦克弗逊式形状相似，两者都是将螺旋弹簧与减振器组合在一起，但因结构不同又有重大区别。

   烛式采用车轮沿主销轴方向移动的悬架形式，形状似烛形而得名。特点是主销位置和前轮定位角不随车轮的上下跳动而变化，有利于汽车的操纵性和稳定性。麦克弗逊式是绞结式滑柱与下横臂组成的悬架形式，减振器可兼做转向主销，转向节可以绕着它转动。特点是主销位置和前轮定位角随车轮的上下跳动而变化，这点与烛式悬架正好相反。这种悬架构造简单，布置紧凑，前轮定位变化小，具有良好的行驶稳定性。
    麦弗逊的一个最大的设计特点就是结构简单，结构简单能带来两个直接好处那就是：悬挂重量轻和占用空间小。我们知道，汽车悬挂属于运动部件，运动部件越轻，那么悬挂响应速度和回弹速度就会越快，所以悬挂的减震能力也就越强；而且悬挂质量减轻也意味着弹簧下质量减轻，那么在车身重量一定的情况下，舒适性也越好。占用空间小带来的直接好处就是设计师能在发动机仓布置下更大的发动机，而且发动机的放置方式也能随心所欲。
1.
6）多杆式独立悬架

1- 前悬架横梁 2- 前稳定杆 3- 拉杆支架 4- 粘滞式拉杆 5- 下连杆　 6- 轮毂转向节总成 7- 第三连杆 8- 减振器 9- 上连杆 10- 螺旋弹簧 11- 上连杆支架 12- 减振器隔振块
多连杆式悬挂系统是由 (3 — 5) 根杆件组合起来控制车轮的位置变化的悬挂系统。多连杆式
能使车轮绕着与汽车纵轴 线成一定角度的轴线内摆动，是横臂式和纵臂式的折衷方案，适当地选择摆臂轴线与汽车纵轴线所成的夹角，可不同程度地获得横臂式与纵臂式悬挂系统的优点，能满足不同的使用性能要求。多连杆式悬挂系统的主要优点是：车轮跳动时轮距和前束的变化很小，不管汽车是在驱动、制动状态都可以按司机的意图进行平稳地转向，其不足之处是汽车高速时有轴摆动现象。

7）钢板弹簧式非独立悬架：钢板弹簧被用做非独立悬架的弹性元件，由于它兼起导向机构的作用，使得悬架系统大为简化。如下图所示。这种悬架广泛用于货车的前、后悬架中。它中部用U型螺栓将钢板弹簧固定在车桥上。悬架前端为固定铰链，也叫吊耳。它由钢板弹簧销钉将钢板弹簧前端卷耳部与钢板弹簧前支架连接在一起，前端卷耳孔中为减少摩损装有衬套。后端卷耳通过钢板弹簧吊耳销与后端吊耳与吊耳架相连，后端可以自由摆动，形成活动吊耳。当车架受到冲击弹簧变形时两卷耳之间的距离有变化的可能。

8）螺旋弹簧非独立悬架：因为螺旋弹簧作为弹性元件，只能承受垂直载荷，所以其悬架系统要加设导向机构和减振器。

9）空气弹簧非独立悬架：汽车在行驶时由于载荷和路面的变化，要求悬架刚度随着变化。当空车时车身被抬高，满载 时车身则被压得很低，会出现撞击缓冲块的情况。因而对于不同类型汽车提出不同的要求，矿山及大型客车要求其空车与满载时的车身高度变化不大；对于轿车要求在好路上降低车身高度，提高车速行驶；在坏路上提高车身，可以增大通过能力。因而要求车身高度随使用要求可以调节。空气弹簧非独立悬架可以满足要求。

1. 压气机； 2.7. 空气滤清器； 3. 车身高度控制阀； 4. 控制杆； 5. 空气弹簧； 6. 储气罐； 8. 贮气筒； 9. 压力调节器； 10. 油水分离器
   囊式空气弹簧 5 的上下端分别固定在车架和车桥上。经压气机 1 产生的压缩空气经油水分离器 10 和压力调节器 9 进入贮气筒 8 。压力调节器可使贮气筒中的压缩空气保持一定压力。储气罐 8 通过管路与 2 个空气弹簧相通。储气罐和空气弹簧中的空气压力由车身高度调节阀 3 控制，空气弹簧只承受垂直载荷，因而必加设减振器，其纵向力和横向力及其力矩由悬架中的纵向推力杆和横向推力杆来传递。
二、弹性元件
悬架采用的弹性元件有：钢板弹簧、螺旋 弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧、油气弹簧、橡胶弹簧等。
1. 钢板弹簧

1. 卷耳； 2. 弹簧夹； 3. 钢板弹簧； 4. 中心螺栓；
2. 螺旋弹簧：螺旋弹簧是用弹簧钢钢棒料卷制而成，它们有刚度不变的圆柱形螺旋弹簧和刚度可变的圆锥形螺旋弹簧。
螺旋弹簧大多应用在独立悬架上，尤以前轮独立悬架采用广泛。有些乘用车后轮非独立悬架也有采用螺旋弹簧作弹性元件的。由于螺旋弹簧只承受垂直载荷，它用做弹性元件的悬架要加设导向机构和减振器。它与钢板弹簧相比具有不需润滑，防污性强，占用纵向空间小，弹簧本身质量小的特点，因而现代乘用车上广泛采用。
3. 扭杆弹簧：扭杆弹簧总成用铬钒合金弹簧钢制成，它的表面经过加工很光滑。通常为保护扭杆表面，在其上涂有环氧树脂，并包一层玻璃纤维，再涂一层环氧树脂，最后涂上沥青和
防锈油漆，以防摩蚀和损坏表面，从而提高扭杆弹簧的使用寿命。如下图所示。扭杆弹簧是一根由弹簧钢制的杆汽车防尘罩1。扭杆断面常为圆形，少数是矩形或管形，扭杆一端固定在车架上，（另一端上的）摆臂 2 与车轮相连。当车轮跳动时，摆臂便绕着扭杆轴线摆动，使扭杆产生扭转弹性变形，以保证车轮与车架的弹性联接。
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2. 气体弹簧：气体弹簧主要有空气弹簧和油气弹簧两种。气体弹簧是以空气做弹性介质，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。这种弹性元件叫空气弹簧，它分为囊式和膜式空气弹簧。空气弹簧在轿车上有采用尤其在主动悬架中被采用。这种弹簧随着载荷的增加，容器内压缩空气压力升高，使其弹簧刚度也随之增加，载荷减少，弹簧压力也随空气压力减少而下降，因而这种弹簧有其理想的弹性特性。
囊式空气弹簧：由夹有帘线的橡胶组成的气囊和密闭在其中的压缩空气构成。气囊外展由耐油橡胶制成单节或多节，节数越多弹簧越软，节与节之间围有钢质腰环，防止两节之间摩擦。气囊上下盖板将空气封于室内。
膜式空气弹簧：它由橡胶模片和金属压制件组成。它比囊式空气弹簧的弹性曲线更为理想，固有频率更低些，且尺寸小，便于布置因而多用于轿车上，但造价贵，寿命较短。

油气弹簧以气体（氮-惰性气体）作为弹性介质，用油液作为传力介质。油气弹簧类型有带隔膜式油气弹簧，不带隔膜式的油气弹簧。带隔膜式油气弹簧，它将气体和液体分开，便于充气并防油液乳化。如下图右侧所示是带反压气室式油气弹簧，它有一个反压气室，相当于在简单油气弹簧上加上一个方向相反的小筒单油气弹簧，用以提高空载时弹簧刚度，使空载满载自然振动频率变化不大。目前此种弹簧多用于重型车和部分小客车上。