资源简介

教学目标 知识目标：了解悬架的分类与组成；掌握弹性元件、减振器的结构及工作原理；熟悉常见非独立悬架的结构；掌握常见独立悬架的结构原理；熟悉电控悬架的结构与工作原理。能力目标：能对悬架的主要零部件进行检修；能对悬架的常见故障进行检修；能对电控悬架的简单故障进行检修。素质目标：沟通、协作能力；观察、信息收集能力；分析总结能力。良好的职业道德和严谨的工作作风
教学重点 常见独立悬架的结构原理
教学难点 电控悬架的工作原理
教学手段 理实一体实物讲解小组讨论、协作
教学学时 10
教 学 内 容 与 教 学 过 程 设 计 注 释
项目九 悬架任务一 弹性元件与减振器〖任务描述〗汽车悬架是连接车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）的弹性元件，以传递各种力及其力矩，主要包括弹性元件和减振器。弹性元件和减振器与车轮一起吸收行驶中产生的各种摇摆及振动，以保证汽车的正常行驶。本任务主要介绍悬架的功用、分类和组成，弹性元件的类型和结构特点，减振器的构造、作用及工作原理等。通过任务学习，掌握悬架零部件的检修方法。〖知识学习〗1.悬架1）悬架的功用2）悬架的分类（1）按导向机构的不同，悬架可分为非独立悬架和独立悬架。非独立悬架的结构特点是两侧车轮由一根整体式车桥相连，车轮和车桥一起通过弹性悬架悬挂在车架（或车身）下面，所以一侧车轮发生位置变化后会导致另一侧车轮的位置也发生变化，如图9-1（a）所示；独立悬架的车桥为断开式车桥，两侧车轮分别独立地与车架（或车身）弹性相连，所以两侧车轮的运动是相对独立、互不影响的，如图9-1（b）所示。图9-1 非独立悬架与独立悬架（2）按控制方式的不同，悬架可分为被动悬架和主动悬架。3）悬架的组成汽车悬架一般由弹性元件、减振器和导向机构三部分组成。（1）弹性元件的作用是使车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间成为弹性连接，缓和不平路面带来的冲击，并承受和传递垂直载荷，可以提高乘员的舒适性，避免货物损伤，延长汽车使用寿命。（2）减振器的作用是快速衰减弹性元件的振动。因为弹性元件持续的振动容易使乘员感到不舒适或疲劳，为了尽快使弹性元件的振动迅速衰减，因而悬架安装了减振器。（3）导向机构也是传力机构，其作用一是传递各个方向的力和力矩，二是使车轮按一定轨迹相对于车架和车身跳动。2.弹性元件1）钢板弹簧钢板弹簧由若干片长度不等而宽度相等、厚度不等或相等、曲率半径不等的合金弹簧片叠加在一起，组合成一根近似等强度的梁，主要由主片、副片、弹簧夹、螺栓、套管、螺母等组成。钢板弹簧还兼起减振器和导向机构的作用。2）螺旋弹簧螺旋弹簧用弹簧钢料卷制而成，可以制成圆柱形或圆锥形，也可以制成等螺距或不等螺。螺旋弹簧大多应用在独立悬架上，尤其是前轮独立悬架中。扭杆弹簧用铬钒或硅锰合金弹簧钢制成，并具有扭曲刚性。为保护扭杆表面，在其上涂抹环氧树脂，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，以防表面磨蚀和损坏，从而提高扭杆弹簧的使用寿命。扭杆弹簧断面常为圆形，少数是矩形或管状。扭杆一端固定于车架上，另一端固定在悬架控制臂上。车轮上下运动时，扭杆便发生扭曲，起弹簧作用，以保证车轮与车架的弹性联系。采用扭杆弹簧作为弹性元件的悬架要设导向机构和减振器。4）气体弹簧（1）空气弹簧。空气弹簧又可分为囊式和膜式两种。空气弹簧随着载荷的增加，容器内压缩空气压力升高，其刚度也随之增加；载荷减少，刚度也随空气压力降低而下降，因而这种弹簧具有理想的变刚度特性。（2）油气弹簧。油气弹簧以惰性气体（一般为氮气）作为弹性介质，用油液作为传力介质，利用气体的可压缩性实现弹簧作用5）橡胶弹簧橡胶弹簧是利用橡胶本身的弹性来起作用的弹性元件，它可以承受压缩载荷和扭转载荷。当橡胶弹簧在外力作用下变形时，便产生内部摩擦，以吸收振动。3.减振器减振器在汽车中的作用是迅速衰减由车轮通过悬架弹簧传给车身的冲击和振动，提高汽车行驶的平顺性。汽车悬架广泛采用液力减振器，主要是利用液体流动的阻力来消耗振动的能量。目前，汽车上主要应用双向作用式减振器，即能在压缩和伸张两个行程内均起减振作用的减振器。4.横向稳定器横向稳定器又称横向稳定杆，其作用是防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜。横向稳定器利用扭杆弹簧原理，将左右车轮通过横向稳定杆连接起来，在车身倾斜时，稳定杆两边的纵向部分向不同方向偏转，于是横向稳定杆扭转。弹性的稳定杆产生的扭转内力矩就阻碍了悬架弹簧的变形，从而减小车身的横向倾斜。任务二 非独立悬架与独立悬架〖任务描述〗汽车悬架按照导向机构的不同，分为非独立悬架和独立悬架。非独立悬架主要用于货车和客车上，独立悬架被广泛应用在轿车上。本任务主要介绍各种类型非独立悬架和独立悬架的结构特点，非独立悬架和独立悬架的常见故障诊断与检修等内容。通过任务学习，掌握非独立悬架和独立悬架的维修方法。〖知识学习〗1.非独立悬架1）钢板弹簧式非独立悬架钢板弹簧被用作非独立悬架的弹性元件，由于它起导向装置的作用，并有一定的减振作用，使得悬架系统简化。这种悬架又称为纵置板簧式非独立悬架，一般采用纵向布置。2）螺旋弹簧式非独立悬架使用这种结构，当两侧车轮上的螺旋弹簧因路面不平而产生不同的变形时，后桥会发生相应的扭转变形，从而起到横向稳定器的作用。2.独立悬架1）独立悬架概述（1）独立悬架的优点。（2）独立悬架的分类。独立悬架的结构类型很多，一般可按车轮的运动方式分为以下三类。①横臂式独立悬架：车轮在汽车横向平面内摆动的悬架。②纵臂式独立悬架：车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架。③车轮沿主销移动的独立悬架：包括烛式悬架和麦弗逊式悬架2）横臂式独立悬架横臂式独立悬架分为单横臂式和双横臂式两种。单横臂式独立悬架目前应用较少，双横臂式独立悬架应用较为广泛。摆臂不等长的独立悬架当车轮上下跳动时，虽然车轮平面、主销轴线、轮距都发生变化，但都可以控制在允许的范围内，所以不等长的双横臂式独立悬架在轿车前轮上的应用较为广泛。3）纵臂式独立悬架（1）单纵臂式独立悬架。单纵臂式独立悬架一般多用于后轮。（2）双纵臂式独立悬架。转向节和两个纵摆臂做铰链连接，由若干层矩形端面的薄弹簧钢片叠成的扭杆弹簧装在车架的两根管状横梁内。两根扭杆弹簧的内端用螺栓固定在横梁中部，而外端则插入摆臂轴的矩形孔中。摆臂轴用衬套支承在管状横梁内，轴和纵摆臂刚性连接。这种悬架当车轮上下跳动时，车轮外倾角、轮距和主销后倾角都不发生变化，所以适用于前轮。4）车轮沿主销移动的独立悬架（1）烛式独立悬架（2）麦弗逊式独立悬架。麦弗逊式独立悬架广泛应用于发动机前置、前轮驱动轿车的前悬架中，由减振器、螺旋弹簧、横摆臂和横向稳定器等组成。麦弗逊式独立悬架结构简单，布置紧凑，用于前悬架时能增大两前轮的内侧空间。3.非独立悬架的常见故障现象与原因1）车身倾斜故障现象：汽车停放在平坦地面上，车身横向或纵向歪斜；汽车行驶中方向自动跑偏。2）异响故障现象：汽车在行驶过程中，特别是道路颠簸、突然制动或转弯时从悬架部位发出噪声。4.独立悬架的常见故障现象与原因故障现象：（1）异响，尤其在不平路面上转弯时。（2）车身倾斜，汽车在转弯时车身过度倾斜等。（3）前轮定位参数改变。（4）轮胎异常磨损。（5）车辆摆振及行驶不稳。任务三 电控悬架系统〖任务描述〗电控悬架系统在一些高级轿车上采用，悬架的刚度、减振器的阻尼系数、车身高度能随汽车载荷、行驶速度、路面状况等行驶条件自动变化，使悬架性能总是处于最佳状态附近，同时满足汽车行驶的平顺性、操纵稳定性等方面的要求。本任务主要介绍电控悬架系统的类型、功用，电控悬架的结构与工作原理，电控悬架的基本检查、电路检测等内容。通过任务学习，能够掌握电控悬架系统的检修方法。〖知识学习〗1.电控悬架系统概述1）电控悬架系统的类型（1）根据控制系统有源或无源，可分为半主动悬架和全主动悬架，其中，全主动悬架的各种性能都明显优于半主动悬架。（2）按悬架系统的结构形式，可分为电控空气悬架系统和电控液压悬架系统。（3）根据控制目的的不同，可分为车高控制系统、刚度控制系统、阻尼控制系统、综合控制系统等形式。2）电控悬架系统的功用（1）车身调节功能。（2）衰减力调节功能。（3）控制悬架系统减振力和弹性元件的弹性或刚度系数。2.电控悬架系统的结构与工作原理1）传感器与控制开关（1）车身高度传感器。车身高度传感器安装在车身与车桥之间，用来把车身高度的变化转化为电信号，并传送给悬架控制装置（ECU）。（2）转向传感器。转向传感器安装在转向轴上，用于检测转向盘的转动速度和转动方向。ECU根据转向信号和车速信号做出判断，以抑制车身侧倾。（3）车速传感器。（4）节气门位置传感器。（5）车门传感器。（6）高度控制开关。（7）模式选择开关。（8）制动灯开关。2）电子控制单元电子控制单元（ECU）又称为控制模块或悬架ECU，它由数字电路构成，各传感器传来的信号经输入电路整形变换后以数字信号的形式送入悬架ECU。3）执行机构（1）弹簧刚度控制的执行机构。电控悬架用空气弹簧代替传统悬架的螺旋弹簧或钢板弹簧，空气悬架的结构如图9-20所示。空气弹簧由主气室、副气室、悬架控制执行器组成。其中，悬架控制执行器包括弹性刚度执行机构、阻尼转换机构，如图9-21所示。图9-20 空气悬架的结构图9-21 悬架控制执行器（2）车身高度控制的执行机构。汽车的高度控制执行机构除空气悬架中的主气室外，还有空气压缩机和空气阀等。空气压缩机由驱动电机、排气阀、干燥器等组成。高度控制阀是一个二位二通电磁阀，通过向空气弹簧的主气室内进气和排气，从而控制汽车的高度。（3）悬架阻尼控制的执行机构。目前，电控悬架阻尼控制机构多采用有级变化阻尼系数的形式，它是在减振器结构中采用简单的控制阀，通过在最大、中等、最小的通流面积之间的变换，改变减振液的流通快慢，达到阻尼系数的有级调节。 明确任务，在任务驱动下开始教学。了解悬架的分类与组成。掌握弹性元件、减振器的结构及工作原理明确任务，在任务驱动下开始教学。以解放CA1091汽车的前悬架为例，介绍非独立悬架。单纵臂式独立悬架多用于后轮，双纵臂式独立悬架多用于前轮，学生思考其中的原因。明确任务，在任务驱动下开始教学。熟悉电控悬架的结构与工作原理。
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