毕业设计(主动悬架的检测与维修.doc

浙江汽车职业技术学院毕业（设计）论文
目 录
1.引言 1
2.汽车业在我国的发展 1
2.1课题背景及设计意义 1
2.2主动悬架系统的优缺点 2
3.主动悬架的结构及工作原理 2
3.1主动悬架的主要组成部分 2
3.2主动悬架的特性和工作原理 2
3.2.1车高传感器的工作原理 2
3.2.2转角传感器的工作原理 4
3.2.3主动悬架刚度及阻尼度的调节 5
3.2.4汽车车身高度的调节 6
4主动悬架的机械与电路检测为维修 7
4.1主动悬架的机械检测与维修 7
4.2主动悬架的电路检测与维修 9
4.2.1.主动悬架的基本检查 9
4.2.2高度传感器电路的检测 10
4.2.3空气悬架继电器的电路检测 10
结束语 11
致谢 11
参考文献 11
附 录 12

主动悬架的检测与维修工艺设计
谢晋
指导老师：陈兰
【摘要】 本文为毕业设计说明书，对主动悬架的结构特点、性能及工作原理和维修检测进行分析。为维修与检测主动悬架的性能提供了一定的理论与实验依据，本文以空气主动悬架为例子，对车高传感器、转角传感器、自动悬架的电路图进行检测与分析。
【关键词】性能，工作原理，车高传感器，电路图
1.引言
本人的研究课题是关于主动悬架的检测与维修工艺设计。
本设计的题材大部分参考与丰田的主动悬架的相关资料，为以后的检测与维修主动悬架做一个良好的铺垫，随着人们生活水平的不断提高，高档汽车逐步走进人们的，本文结合相关资料，对主动悬架的工作原理，以及车高传感器，转角传感器和悬架的机械及电路维修与检测做相关的阐述，并写出毕业说明书。
2.汽车业在我国的发展
2.1课题背景及设计意义
主动悬架与车辆行驶平顺性和操作稳定性有着密切的联系。而传统的被动悬架由于其参数不能随着载荷、车速或路况等不可测因素的变化而自动调节,使之难以很好地满足人们对车辆行驶平顺性和操作稳定性的要求。电子控制主动悬架由电子控制单元,可调高度的空气弹簧与可调阻尼系数的减振器组成。电子控制单元根据外部环境的变化迅速计算出调节量,然后通过对空气弹簧的充放气调节车身高度,并调节减震器阻尼系数,使悬架系统的参数能够随着外界环境的变化而自动调节,从而很好的满足了车辆行驶平顺性和操作稳定性的要求。电子控制空气悬架将成为汽车悬架技术发展的必然趋势,在我国有着广泛的发展前景。 目前国内对于电子控制空气悬架的研究主要是基于刚度调节的控制策略的研究,但由于刚度调节控制结构较为复杂且耗能严重,故至今还没有成熟产品应用于市场。
2.2主动悬架系统的优缺点
主动悬架的优点：（1）装备有主动悬架的汽车，刚度低，车辆可以获得固有的频率，行驶平顺性良好，车辆对路面的破坏性小。（2）悬架的刚度可呈非线性变化，而且可以变化。（3）悬架高度可随驾驶员调节。（4）采用主动悬架可降低车身的自身重量。主动悬架的缺点：（1）结构复杂，成本高。（2）空气弹簧尺寸大，难以布置。（3）对空气的密封度要求高。
3.主动悬架的结构及工作原理
3.1主动悬架的主要组成部分
电子控制的主动悬架系统主要有信号输入装置、悬架刚度及减震器阻尼力调节装置、车身高度调节装置及悬架电控单元组成。
信号输入装置包括:(1)车高传感器、（2）方向盘转角传感器、（3）车速传感器、（4）节气门位置传感器、（5）悬架控制开关
3.2主动悬架的特性和工作原理
主动悬架需要一个动力源（液压泵或空气压缩机）为悬架系统提供连续的动力输入，是一种有源控制。主动悬架可以根据汽车行驶条件的变化，主动的改变悬架的刚度和阻尼系数，在汽车行速度变化是以及在汽车启动、制动、转向等工况下，主动悬架都可以有效的控制，此外它还可以根据需要自动的调节车身的高度[2] 。
3.2.1车高传感器的工作原理

3-1 车高传感器的工作原理
1-连接杆 2-轴 3-发光组件(LED) 4-光敏组件

车高传感器的工作原理:车高传感器安装在车身与车桥之间，用来把车身与车桥之间的相对高度变化（悬架变形量的变化）转换为电信号，并输入给控制单元（ECU）。下面就以光电式车高传感器为例，光电式传感器内部有一个靠连接杆带动旋转的轴，轴上装有一个带有许多槽的遮光盘，遮光盘两侧对称安装着4组发光二极管和光敏三极管，组成四对光耦合器，如图3-1所示。当连杆带动轴旋转时，光耦合器件之间或者器件之间透光，遮光盘的转动可以使光耦合器件的输出进行ON、OFF变换。因此，光耦合器件将这种变化转换成电信号，并输入到电控单元ECU中，并依靠这种ON、OFF变换就可以检测出遮光盘槽的转动角度。当车身高度发生变化时，轴即驱动光盘转动，从而使ECU检测出车身高度变化，

图3-2
所示为光电式车高传感器的电路，利用4组光耦合器件进行ON，OFF的组合，就可以把车高的变换范围分为多个区域进行检测，实际上检测车高时是按如图表3-3

如图3-3

所列分为五个区域进行。但是汽车行驶中，因为车身的抖动，随时判定车高所属区域比较困难。ECU可以根据一定的时间间隔（10MS）检测一次车高控制传感器输出信号，并对一定时间内各区域所占的百分比作出判断，据此来决定是否进行车高调整。
3.2.2转角传感器的工作原理
光电式转角传感器安装于转向轴管上，可以向ECU提供汽车转向速率，转角大小及转向方向信息，由ECU确定需要调整哪一个车轮的悬架及调节量需要多大。该传感器主要用于对汽车悬架系统的侧倾刚度进行调节。转向角传感器内部中的光敏晶体管在遮光盘的作用下，或者导通，或者截止，根据晶体管的导通、截止的速度，就可以检测出转向器的速度。另外，设计时将两个光耦合器件之间的导通与截止，相位差90度。

如图3-4
PP1 输出信号A PP2 输出信号B

根据先导通的脉冲信号（波形下降）可以检测出转向器的旋转方向。汽车直线行驶时，信号A处于OFF状态（高电平）的中间位置。转向时，根据信号A下降沿处信号B的状态，即可以判断出转向的方向。如图3-4中信号A由OFF状态变为ON状态（低电平）时，如果信号B为ON状态，则为左转向，如果信号B为OFF状态，则为右转向。
3.2.3主动悬架刚度及阻尼度的调节
空气悬架刚度的调节：空气悬架上端与车身相连，下端与车轮相连。其内部主、副气室设计为一体，它们之间有一通路供气体相互流通。改变主、副气室之间气体通路的大小就可以使主气室被压缩的空气量发生变化，就可以改变空气悬架的刚度。主、副气室之间的通路依靠气阀控制，气阀的控制杆由悬架控制执行器驱动，当气阀处于不同的位置时，即大开、小开、关闭时，可以实现空气悬架低、中、高三种状态的刚度调节。
（1） 当阀芯开口转到，气阀的开度就相对来说较大，主、副气室的通道截面积较大，主气室的气体经阀芯的中间孔、阀体的侧面孔与副气室相通，增大了承担缓冲的容积，悬架的刚度就自然的变软了（处于刚度“低”的状态）
（2）当阀芯的开口转到“中”位时，气阀的开度相对较小，两气室之间的空气流通量相对较小，悬架的刚度处于“中等”状
（3）当阀芯转到“高”位置时，气阀完全的关闭，悬架的缓冲由主气室单独承担，可压缩的气体容积变小，悬架的刚度处于“高”状态。
空气悬架阻尼力的调节：空气悬架阻尼力的大小调节是通过改变减震器阻尼孔截面积的大小来实现的。与减震器阻尼调节杆连接的转阀上有三个阻尼孔，悬架执行器驱动阻尼调节杆转动，从而使转阀转动，开闭三个阻尼孔，改变油路截面积实现高、中、低三种状态的调节。当A、B、C三个截面的阻尼孔全部被封住的时候，只有下面的阻尼孔工作，减震器的阻尼力最大即阻尼处于“高”状态，转阀从高状态逆时针转动60度，则三个截面的阻尼孔全部打开，减震器的阻尼最小即阻尼处于“低”状态；转阀从高状态顺时针转动60度，则一个截面的阻尼孔打开，另外两个关闭，即减震器的阻尼处于“中”状态。

3.2.4汽车车身高度的调节

车身高度的调节装置如图3-5所示

当车身需要升高时，电机带动空气压缩机工作，空气通过干燥器的干燥后被吸入，压缩空气通过空气电磁阀进入悬架空气室内，悬架中的刚度与阻尼度得到调节，当刚度与阻尼度达到电脑ECU的规定数值时，电机停止工作，空气电磁阀停止动作，启动保压的作用，车身就维持在一定的高度。当车身应高速的需要，降低车身时，空气电磁阀和排气阀同时通电打开，悬架主空气室空气排出，车上高度下降到所需要的高度。
4主动悬架的机械与电路检测为维修
4.1主动悬架的机械检测与维修[1]
1．前悬架常见的故障检测诊断
（1）前胎工作不正常和磨损快
1)故障主要原因：前悬架与车体连接不牢固，各杆件街头松动；前减振器工作不正常或损坏；前转向节内车轮轴承松动或损坏；前轮不平衡量过大；制动盘与制动钳间隙过小，旋转时产生制动的作用；前轮定位不准确；悬架稳定杆、前摆臂和转向球头的链接处松旷或村套磨损、损坏；左、右前轮直径有差异或气压不正常。
2）故障检查：首先检查前轮胎压是否正常，并调整到规定数值，同时检查左、右轮胎的尺寸规格是否一致；检查钢板弹簧螺栓是否松动以及悬架杆系的链接螺栓、螺母是否松动；检查减振器和弹性元件是否损坏、失效；检查前轮外倾角、前速是否符合要求；如果上诉检查都正常的，则检查转向节主销与村套间隙、轮毂轴承间隙是否符合规定数值，并对前轮做动平衡检查。
（2）前悬架发生刚性碰撞
1)故障主要原因。螺旋弹簧产生塑性变形或损坏；减振垫、限位挡块损坏或减振器失效。
2）故障检查。对上诉涉及到的部件进行检查，特别应检查：村套、吊环等是否磨损过度或 间隙增大；螺旋弹簧是否发生疲劳变形；螺旋弹簧是否折断，减振器是否失效等。

(3)悬架摆动并产生异响
1）故障主要原因。前悬架杆系连接处松动或减振器上支座松动；减振垫润滑不良；弹簧元件支座部分损坏、变形或前悬架杆系变形。
2）故障检查。螺旋弹簧的悬架，检查其支座是否损伤，同时检查前悬架杆系是否变形或松动。此外，嗨应检查减震垫的润滑情况，必要时加注润滑油。
2.后悬架常见故障诊断
（1）车身横向歪斜：车身产生横向歪斜的主要原因是弹性元件折断或产生塑性变形，弹力下降，使其对车身的支撑度不够。检查时，应在汽车正常装载的情况下测量螺旋弹簧的高度是否与原厂的数据一样或接近。
（2）后悬架发生刚性碰撞：后悬架经常发生刚性撞击的主要原因是弹簧元件变形或损坏；减振器失效；车辆超载等。检查时，在排除车辆超载的情况下，应着重检查弹簧元件是否发生塑性变形或折断，减震器是否起减振作用等。
（3）后轮胎不正常磨损：后轮胎不正常磨损的主要原因是车轮轴承止推间隙过大；悬架与车体连接处松动；侧向拉杆变形或村套损坏等。检查车轮轴承止推间隙，超过使用极限的应更换轴承；松动制动器并旋转车轮，检查车轮是否灵活，若轴承发响或与有卡滞现象，说明轴承损坏；检查悬架各连接部位是否松动，并按 规定力矩紧固，同时检查侧向拉杆和村套是否变形或损坏。
(4)减振器失效：无论是前悬架还是后悬架，减振器失效均是导致其发生故障的重要原因。减振器失效引起的故障现象为：汽车不平路面上行驶时，车身强烈震动并连续跳动。减振器失效故障的主要原因是减振器连接销脱落，橡胶村套磨损破裂；减振器油量不足或内有空气；减振阀与阀座粘合不良，密封不佳；减振器活塞与缸壁过度磨损等。检查时，应先检查减振器连接销、连接杆、橡胶村套连接孔是否损坏、脱落、破裂，同时观察减振器外部有无渗漏油迹，应进一步查明渗漏原因。拆下减振器并向外拉动活塞杆，若无阻力或卡滞，说明减振器失效了，必须跟换新的总成。

4.2主动悬架的电路检测与维修
4.2.1.主动悬架的基本检查
（1）车身高度调整功能检查，通过操作高度控制开关来检查汽车车身高度的变化。1）检查轮胎气压是否正确（前轮230kpa 后轮250kpa）。2）测量车身高度。3）起动发动机，将高度控制开关从“norm”转换到“high”位置，检测高度的变化量只有9mm，而控制开关从“norm”转换到“high”位置时标准的高度变化为10到30mm,其高度变化值不符合维修手册的标准值，需更换。测量高度开关到压缩机起动的时间为2s左右，是符合标准的。测得压缩机起动到高度调整完成的时间为20到40s，也符合标准。4）车辆处于“high”高度度时，起动发动机，将高度调整开关从“high”位置转换到“norm”位置，测得车辆高度变化应为10到30mm，所以高度调整从“high”到“norm”是符合维修手册的标准值的。测得操作高度开关到开始排气的时间为2s，从开始排气到高度调整结束的时间应为20到40s，说明主动悬架的空气压缩机是正常的，不必维修。
（2）溢流阀的检查 迫使压缩机工作以检查溢流阀能否动作。1)点火开关置于“on”，连接高度控制连接器的端子3与6，迫使压缩机工作。2）压缩机工作一段时间后，检查溢流阀是否放气，应检查压缩机、溢流阀是否工作不良以及管路是否漏气。3）将点火开关转到“off”，清除故障码。
（3）管路漏气的检查 将高度控制开关置于“high”位置以使车辆高度升高，然后使发动机熄火，用中性肥皂水检查压缩机空气管路及插头有无泄漏现象。
4.2.2高度传感器电路的检测
1）检查悬架ECU插接器端子SRS、SBL与车身接地之间的电压。拆出仪表台下的杂物箱，将点火开关拧到“ON”位置，测量悬架ECU插接器端子SRS、SBL与车身接地之间的电压，测得的实际电压只为0V，说明悬架ECU插接器端子SRS、SBL与车身接地之间存在断路（两端子的正常的电压约为5V）。
2）检查高度传感器。拆下前轮及前翼子板村里和后轮，脱开前、后高度传感器连接器，拆下前、后高度传感器；将三只1.5V的干电池串联起来。检查前高度传感器，将端子2与干电池正极连接，端子3与干电池负极连接，在端子2与3之间施加约为4.5V的电压，使控制杆缓慢的上、下移动，同时检查端子1、3之间的电压。检查后高度传感器时，将端子3与干电池正极相连，端子1与干电池负极连接，在端子3与1之间施加约为4.5V的电压；使控制杆缓慢的上、下移动，同时检查端子2、1之间的电压。测得当控制杆处于低位置时电压仅仅为0.2V左右（正常处于低位置时的电压为0.5V到2.0V）不符合正常电压值。当控制杆处于高位置时测其电压约为3.0V（处于正常高位置时电压约为2.3V到4.1V），因此感度高度传感器处于低位置时有电路故障，需更换感度传感器。
4.2.3空气悬架继电器的电路检测
空气悬架继电器电路图，车辆高度开始上升时，来自悬架ECU插接器端子RC的信号便会使空气悬架继电器接通。结果，电流流经空气悬架继电器的线圈，使继电器触电闭合，从而向压缩机施加蓄电池正极电压，使压缩机产生压缩空气。故障码为41。
1）检查悬架ECU插接器端子RC与车身搭铁之间的电阻。拆出仪表台下的杂物箱，脱开悬架ECU的插接器，测量其端子RC与车身接地之间的电阻，测得其电阻为89欧（正常的阻值为几欧到100欧），因此悬架ECU插接器端子RC与车身搭铁之间的电阻是正常的。
2）检查空气悬架继电器。拆出左侧前照灯，取出空气悬架继电器，测量其端子3和4之间的电阻，测得继电器的电阻为无限大（正常阻值应为几欧到100欧），即悬架继电器需更换。

结束语
这次毕业设计，历时两个月。在此期间，针对设计内容进行了大量的工作，顺利完成了毕业设计中所提出的各项任务，基本达到了毕业设计的目的。在这两个月中，我深深的懂得了在学校学习理论知识的重要性，对我们以后的工作有多么的重要。通过本次的毕业设计，我基本上了解和初步的掌握了，如何对自动悬架进行机械和电控部分的检测与维修。
总之，通过本次毕业设计，加强了我对各项知识的学习深度，更培养了分析问题和解决问题的能力，教会我怎样才能按步骤有条不紊地进行工作。这些为我走上工作岗位奠定了基础。
致谢
在本课题的研究和论文的写作过程中，得到了许多人的帮助和支持，他们
表示衷心的感谢。
首先，要向我的指导老师陈兰老师致以诚挚的谢意。从开始到毕业设计的完成，陈兰老师给了我许多的帮助和关怀。陈老师宽以待人、治学严谨，在陈老师的悉心指导中，我学到了扎实的专业知识，在此我谨向陈老师表示衷心的感谢和深深的敬意。
最后，我要感谢我的母校浙江职业技术学院，是它提供了良好的学习、生活环境，让我的大学生活丰富多姿。

参考文献
[1] 董继明等，汽车检测与诊断技术，北京:机械工业出版社，2008.5第二版(P187~P205)
[2] 曹家喆，汽车电子控制基础，北京：机械工业出版社，2007.9 (P92~P97)
[3] 关文达，汽车构造，北京：清华大学出版社，2004.2
[4] 田东等，机械工程绘图基础教程，北京：机械工业出版社，2004.8
[5] 冯渊，汽车电子控制技术，北京：机械工业出版社，2005.7

附 录
1. 自动悬架高度传感器电路
2. 自动悬架继电器电路
3. CAD电路图

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