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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11.6Hz, 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。查看详细资料1.2. 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。三、减振器 由于汽车行驶中四个车轮在垂直方向上会受到不同力的作用，悬架系统中的弹性元件受冲击会相应产生振动，因此需要在悬架中与弹性元件并联安装减振器。在汽车悬架中广泛采用的液力减振器是液压筒式减振器。由于其在压缩与伸张行程中均能起减振作用，又称为双向作用式减振器。另外，有些车型的悬架系统采用充气式减振器和阻尼可调式减振器。其重量较轻，可靠性较强。 液压减振器的工作原理：当车架（或车身）和车桥间受振动出现相对运动时，减振器内的活塞上下移动，减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼力，使汽车振动能量转化为油液热能，再由减振器吸收散发到大气中。在油液通道截面等因素不变时，阻尼力随车架与车桥（或车轮）之间的相对运动速度增，并与油液粘度有关。 对减振器阻尼力的要求 (1) 在压缩行程（车桥和车架相互靠近），减振器阻尼力较小，以便充分发挥弹性元件的弹性作用， 缓和冲击。这时，弹性元件起主要作用。 (2)在悬架伸张行程中（车桥和车架相互远离），减振器阻尼力应大，迅速减振。 (3)当车桥（或车轮）与车桥间的相对速度过大时，要求减振器能自动加大液流量，使阻尼力始终保持在一定限度之内，以避免承受过大的冲击载荷。双向作用筒式减振器示意图：1. 活塞杆； 2. 工作缸筒； 3. 活塞； 4. 伸张阀； 5. 储油缸筒； 6. 压缩阀； 7. 补偿阀； 8. 流通阀； 9. 导向座； 10. 防尘罩； 11. 油封 双向作用筒式减振器工作过程：在压缩行程时，减振器受压缩。此时减振器内活塞 3 向下移动，活塞下腔室的容积减少，油压升高。油液流经流通阀 8 到活塞上面的腔室（上腔）。上腔被活塞杆 1 占去了一部分空间，因而上腔增加的容积小于下腔减小的容积，一部分油液于是就推开压缩阀 6 ，流回贮油缸5 。由于这些阀对油的节流而形成悬架受压缩运动的阻尼力。在伸张行程时，减振器受拉伸。这时减振器的活塞向上移动。活塞上腔油压升高，流通阀8关闭，上腔内的油液推开伸张阀 4 流入下腔。由于活塞杆的存在，自上腔流来的油液不足以充满下腔增加的容积，而使下腔产生一真空度，这时储油缸中的油液推开补偿阀7流进下腔进行补充。由于这些阀的节流作用对悬架在伸张运动时起到阻尼作用。由于伸张阀弹簧的刚度和预紧力设计的大于压缩阀，在同样压力作用下，伸张阀及相应的常通缝隙的通道载面积总和小于压缩阀及相应常通缝隙通道截面积总和。这使得减振器的伸张行程产生的阻尼力大于压缩行程的阻尼力，达到迅速减振的要求。伸张阀弹簧的刚度和预紧力比压缩阀的大，在同样油压作用下，伸张行程产生阻尼力远大于压缩行程的阻尼力。 四、导向装置及套筒 1. 导向机构：在汽车行驶过程中控制车轮的运动方向，提高行驶稳定性，同时还起到传递各种力的作用。 2. 套筒：套筒是悬架支点的支撑,允许其上部件的的运动, 同时套筒保持对中性不变。套筒可用金属、橡胶、尼龙制成。 金属套筒通常用于钢板弹簧上的钩环销的套筒, 需要润滑。橡胶套筒能隔离噪声、减除不必要的震动, 不必润滑。五、横向稳定杆 现代轿车悬架很软，即固有频率很低，为提高悬架的侧倾角刚度，减小横向倾斜，常在悬架中添设横向稳定器（杆），保证良好操纵稳定性。 1. 支杆；2. 套筒；3. 杆；4. 弹簧支座 横向稳定杆的工作原理：当两则悬架变形相同时，横向稳定器不起作用。当两侧悬架变形不等时，车身相对路面横向倾斜时，车架一侧移近弹簧支座，稳定杆的同侧末端就相对车架向上移动，而另一侧车架远离弹簧座，相应横向稳定杆的末端相对车架下移，横向稳定杆中部对于车架没有相对运动，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。弹性的稳定杆产生扭转内力矩就阻碍悬架弹簧的变形，减少了车身的横向倾斜和横向角振动。横向稳定杆工作示意图：长城车系中，PICKUPSUVCUVRUV前悬架均采用双横臂式独立悬架，轿车与MPV前悬架采用麦弗逊式独立悬架；后悬架都为非独立悬架。依据车型不同，弹性元件有所不同。赛弗 哈弗 其它 精灵 嘉誉 风骏（商务） 前悬架形式 弹性元件 双横臂式独立 扭杆弹簧 麦弗逊式独立 螺旋弹簧 双横臂式独立螺旋弹簧 后悬架形式 弹性元件 单纵臂 螺旋 弹簧 多连杆 螺旋 弹簧 钢板弹簧式非独立悬架 纵臂扭转梁式半独立 螺旋弹簧 钢板弹簧式非独立悬架 六、常见故障分析 1. 减振器故障分析：减振器是汽车使用过程中的易损配件，减振器工作好坏，将直接影响汽车行驶的平稳性和其他机件的寿命，因此我们应使减振器经常处于良好的工作状态。可用下列方法检验减振器的工作是否良好。 1）使汽车在道路条件较差的路面上行驶10公里后停车，用手摸减振器外壳，如果不够热，说明减振器内部无阻力，减振器不工作。2）用力按下保险杠 ，然后松开，如果汽车有 2-3 次跳跃，则说明减振器工作良好。 3）当汽车缓慢行驶而紧急制动时，若汽车震动比较剧烈，说明减振器有问题。4）拆下减振器将其直立，并把下端连接环夹于台钳上，用力拉压减震杆数次，此时应有稳定的阻力 ，往上拉的阻力应大于向下压时的阻力，如阻力不稳定或无阻力，可能是减振器内部缺油或阀门零件损坏。5）减振器在实际使用中可能会出现发出响声，这主要是由于减振器 钢板弹簧、车架或轴相碰撞，胶垫损坏 或脱落以及减振器防尘筒变形，油液不足等原因引起。减振器故障判定：1）减振器漏油判定 漏油判定标准：所有减振器在正常工作时允许连杆表面附着一层薄油膜，以便润滑油封。在行驶中，该油膜会受到外来物的污染。如：道路上的灰尘和土。减振器的油封设计是防尘的，在压缩行程时除去污染的油膜，从而产生油泥。 所有减振器在规定的使用寿命内，减振器在外壳上会形成一层油泥，大约覆盖减振器2/3的长度。这层膜是正常的，不会对减振器的功能造成影响。漏油判定方法：在不拆卸减振器的情况下擦干净外表面油污，接着行驶5公里，如没有新的油污形成(不超过 50mm)，视为减振器正常。行驶5公里后，目视减振器上端有大面积新油污形成（超过50mm）且有油液滞留时，可判定为减振器漏油。 哈弗油气减振器失效判定：车上检测：在汽车每一角均加相当的重物，向下压保险杠，然后释放保险杠，如果减振器或滑柱具有合适的弹簧控制能力，那么一次自由的向上的回弹应能阻止底盘的垂直运动。如果向上的回弹运动多于一次，就要更换减振器。车下检测：充气式减振器拆卸时将会伸长。拆下后使减振器上下运动，减振器应能在压缩及伸张行程内提供强大的稳定的阻力，压缩行程和伸张行程阻力大小可能不同，如果在任一行程中没有阻力，就应更换减振器。 2. 悬架系统常见故障问题 迹象 可能的原因 备注 前悬架噪声 不平路面上咔嗒声 1、摆臂衬套或轴磨损 更换 2、横向稳定杆衬套磨损 不平路面上尖叫声 1、摆臂衬套干燥或磨损 2、横向稳定杆衬套干燥或磨损 3.后悬架噪 声 不平路面上咔嗒声 1、拉杆或稳定杆衬套磨损 更换 2、螺旋簧或弹簧隔振垫损坏 车身侧摆 在不平路面上过度侧摆 1、横向稳定杆弹性减弱或断裂，衬套磨损 2、稳定杆连接杆球销磨损或断裂 4.车高问题 一侧转向拉力 一侧前悬架车高不足 调整车高 降低方向稳定性 前悬架车高不足 转向力增大 后悬架车高不足 更换螺 旋弹簧 转向盘急剧回转 后悬架车高不足 5.平顺性 平顺性差 空车高度不足 调整车高 转向性能 方向稳定性降低 1、摆臂衬套磨损 更换 2、空车高度不足 调整车高 3、扭杆弹性减弱 更换 4、转向拉杆球销磨损，摆臂球销磨损 5、转向节弯曲 6.轮胎寿命 外胎磨损 1、摆臂衬套磨损 更换 2、摆臂变形 平顺性 底盘振动过大 减振器失效 噪声 在不平路面上发出吱嘎声 减振器衬套或套环磨损 7. 维修案例分析 案例一： 车型：赛影 行驶里程： 16000km 故障现象：前轮轮胎内侧偏磨（吃胎），行驶向左跑偏。 故障排除：检查车辆的前轮中心高，即下摆臂轴中心到地面的垂直高度为270mm，调整扭杆摆臂罗丝使离地高度恢复到标准值310mm。 上四轮定位仪测得该车辆定位角度数据为： 定位内容 前轮外倾 主销后倾 左边值 -0 06 1 40 右边值 -0 13 2 20 8. 重新定位进行调整后测得值：定位内容 前轮外倾 主销后倾 左边值 0 17 2 41 右边值 0 22 2 55 9. 车辆恢复正常，但行驶约 2000km 后又出现跑偏及吃胎现象 进服务站检查发现该车辆离地高度又下降到280mm ，上定位测量前轮定位参数，发现所 数据也发生了很大的变化，并且左右数值差别也很大。经分析该车扭杆可能刚度不够，即扭杆软。为其更换了两根扭杆，重新调整车身高度，做前轮定位后，跑偏及轮胎偏磨现象消失，故障排除 。 事后总结：扭杆弹簧刚度的变化引起了定位参数的变化，造成轮胎异常磨损及车辆跑偏。如遇到车身高度及定位参数同时变化的车辆，需考虑扭杆弹簧的问题。 案例二： 车型：赛铃 行驶里程： 18000km 故障现象: 用户反映刹车跑偏：轻踩时偏左,点制动或紧急制动将要停车时, 会不定向跑偏, 即有时偏左, 有时偏右。故障排除: 服务站为其更换了前制动器总成,情况有所好转,但在紧急制动时或点制动时,跑偏忽左忽右的现象还是没有清除,并有越来越严重的感觉，并且在紧急制动时手握方向盘还有很强的震动感。检查刹车四轮拖印,发现后轮晚。调整比例阀后再试,四轮刹车拖印正常,手震动感消失,但车速降30km/h以下或将停车时方向还会不定向跑偏。经反复调试、分 析，最后将问题锁定在转向系统上。经检查，转向横拉杆球头及均有磨损，更换后再试车，故障排除。 事后分析：故障的主要原因在于后轮刹车过晚，在制动时整车大部分重量靠惯性前移，重力集中于前轮致使前轮刹车系 统、转向拉杆球头、转向从动臂磨损严重，出现上述故障。查看详细资料