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单元九 行驶系统构造与检修
学习任务2 车架构造与检修
学习任务3 车桥构造与检修
单元九 行驶系统构造与检修
学习任务1 认识行驶系统
学习任务5 普通悬架构造与检修
思考与练习
学习任务4 车轮和轮胎构造与维护
学习任务6 电子控制悬架构造与检修
学习任务5 普通悬架构造与检修
学习目标
知识目标
1．能叙述悬架系统的功用、组成和类型；
2．能叙述弹性元件的作用和类型；
3．能叙述双向作用筒式减振器的构造、作用原理。
技能目标
1．能够对普通悬架系统进行拆装；
2．能查阅维修资料，借助常用及专用工具，对普通悬架系统各主要部件进行检修。
建议课时
4课时。
学习任务5 普通悬架构造与检修
一、理论知识准备
1．悬架的功用、组成及分类
汽车车架或车身若直接安装在车桥上，它们之间是刚性连接，则会由于道路不平而上下颠簸振动，从而使车上的乘员感到不舒服或者使货物损坏。因此，汽车上必须安装具有缓冲、减振和导向作用的悬架装置。汽车悬架是车架（或车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称，它弹性地连接车桥与车架（或车身）。
1）悬架的功用
（1）缓和在行驶中车辆由于受到不平路面引起的冲击力，保证乘坐舒适或货物完好。
（2）传递垂直、纵向、侧向力及其力矩。
（3）迅速衰减由于弹性系统引起的振动。
（4）起导向作用，使车轮按一定轨迹相对于车身运动。
学习任务5 普通悬架构造与检修
2）悬架的分类
（1）按控制方式分。
按控制方式的不同，汽车悬架可分为被动悬架和主动悬架，如图9-53、图9-54所示。
传统的机械控制属于被动控制，即汽车的状态只能被动地取决于路面行驶状况和汽车的弹性元件、减振器以及导向机构等机械部件。
主动控制采用电子控制技术，它能根据路面和行驶状况，自动调节悬架刚度和阻尼，控制汽车的振动和状态，使汽车能平顺行驶。该系统通常由传感器、控制阀、执行机构和悬架系统组成。
图9-53 被动悬架
1-螺旋弹簧；2-液压减振器；3-轮胎
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图9-54 主动悬架
1-轮胎；2、3-加速度传感器
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（2）按汽车导向机构分。
按导向机构的不同，汽车悬架可分为非独立式悬架和独立式悬架，如图9-55a）、图9-55b）所示。
图9-55 非独立悬架与独立悬架
a）非独立悬架；b）独立悬架
学习任务5 普通悬架构造与检修
非独立悬架的结构特点是汽车两侧车轮安装在一根整体式的车轴的两端，车轴是通过弹性元件与车架相连接。这种悬架当一侧车轮因道路不平而发生跳动时，必然引起另一侧车轮在汽车横向平面内摆动，故称为非独立悬架。
独立悬架的特点是两侧车轮安装在断开式的车轴两端，每段车轴和车轮单独通过弹性元件与车架相连接。这种悬架两侧车轮可单独跳动，相互不影响，故称为独立悬架。
学习任务5 普通悬架构造与检修
3）悬架的组成
悬架一般由弹性元件、导向装置、减振器和横向稳定杆等组成，如图9-56所示。
图9-56 汽车悬架组成
1-横向推力杆；2-横向稳定杆；3-减振器；4-纵向推力杆；5-弹性元件
学习任务5 普通悬架构造与检修
弹性元件使车架（或车身）与车桥（或车轮）之间实现弹性连接，用来承受并传递垂直载荷，缓和由不平路面、紧急制动、加速和转弯引起的冲击或车身位置的变化。
减振器用来衰减由于弹性系统引起的振动，很多汽车在悬架中设有专门的减振器。
导向机构是用来使车轮（尤其是转向轮）按一定运动轨迹相对于车身运动，同时起传递力的作用。若钢板弹簧作为弹性元件时，因它本身兼有导向作用，故可不另设导向机构。
在多数的轿车和客车上，为了防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架中还设有横向稳定杆，用以提高侧倾的刚度，使汽车具有不足转向特性，从而改善汽车的操纵稳定性和行驶的平顺性。
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2．弹性元件
为了缓和冲击，在汽车行驶系中，除了采用弹性充气轮胎之外，在悬架中还必须安装有弹性元件，使车架（或车身）之间做弹性连接。悬架通常采用的弹性元件有钢板弹簧、螺旋弹簧、空气弹簧和油气弹簧等。
1）钢板弹簧
钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种弹性元件。它是由若干片等宽但不等长、曲率半径不同、厚度相等或不等的弹簧钢片叠合在一起组成的一根近似等强度的弹性梁，其一般构造如图9-57所示。
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图9-57 钢板弹簧
a）对称式钢板弹簧；b）非对称式钢板弹簧
1-套管；2-螺栓；3-中心螺栓；4-卷耳；5-弹簧夹；6-钢板弹簧；7-螺母
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钢板弹簧的第一片（最长的一片）称为主片，它两端弯成卷耳，内装青铜或者塑料、橡胶、粉末冶金制成的衬套，以便用弹簧销与固定在车架上的支架或者吊耳做铰链连接。钢板弹簧的中部一般用U形螺栓固定在车桥上。
中心螺栓用来连接各弹簧片，并且保证装配时各片的相对位置。中心螺栓距两端卷耳中心的距离可以相等，也可以不相等。相等的称为对称式钢板弹簧，如图9-57a）所示；不相等的称为非对称式钢板弹簧，如图9-57b）所示，非对称式钢板弹簧可以改善弹簧的受力状况，不仅提高了其疲劳强度，而且还可节约金属材料。
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钢板弹簧在载荷作用下变形，各片之间相对滑动而产生摩擦，可使车架的振动衰减，因此可以不设置减振器。为了防止片与片之间的干摩擦，各片之间应涂上较稠的石墨润滑脂进行润滑，并做定期维护。此外，钢板弹簧本身还起导向装置的作用，可不必再单独设置导向装置，因此其结构简单。所以，一些高级轿车的后悬架也采用钢板弹簧作为弹性元件。目前，一些汽车采用变厚度的单片或两至三片的钢板弹簧，这可减小片与片之间的干摩擦，同时也可减小质量，如图9-58所示。
图9-58 钢板弹簧端面形状
a）单片弹簧；b）少片弹簧
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2）螺旋弹簧
螺旋弹簧如图9-59所示，它被广泛地应用于独立悬架中，特别是前轮独立悬架中。有的轿车后轮非独立悬架中的弹性元件也采用螺旋弹簧。
图9-59 螺旋弹簧
1-等螺距螺旋弹簧；2-不等螺距螺旋弹簧
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螺旋弹簧本身不具有减振作用，因此在螺旋弹簧悬架中必须另装减振器。另外，螺旋弹簧只能承受垂直载荷，故必须装设导向机构以传递垂直力以外的各种力和力矩。螺旋弹簧用弹簧钢棒料卷制而成，可以做成等螺距或变螺距。前者刚度不变，后者刚度是可变的。
螺旋弹簧与钢板弹簧相比，具有不需润滑、防污性强、占用纵向空间小和弹簧本身质量小等优点，因而被广泛应用于现代轿车上。螺旋弹簧只能承受垂直载荷，用它做弹性元件的悬架须装设导向装置。另外，在螺旋弹簧变形时，不产生摩擦力，故在其悬架中必须安装有减振器，用于减轻由于冲击而产生的振动。
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3）扭杆弹簧
扭杆弹簧用铬钒或硅锰合金弹簧钢制成，具有扭曲刚性。扭杆断面通常为圆形，少数是矩形或管状。为了保护扭杆表面，可在其上涂上环氧树脂，并包一层玻璃纤维，然后再涂一层环氧树脂，最后涂上沥青和防锈油漆，用以防磨蚀和损坏表面，从而提高扭杆弹簧的使用寿命。
如图9-60所示，扭杆一端固定于车架上，另一端与悬架控制臂连接。当车轮上下跳动时，摆臂便绕着扭杆轴线摆动，使得扭杆产生扭转弹性变形，借以保证车轮与车架之间的弹性连接。
图9-60 扭杆弹簧
1-摆臂；2-杆；3-车架
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扭杆弹簧在制造时，经热处理后施加一定方向的扭转力矩载荷，使它有一个永久变形，从而具有一定的预应力，用以提高弹性极限。在安装时，扭转的方向应与所预加的应力方向相一致。因此，在左、右扭杆上要做有标记，安装时不能互换。否则，将使扭杆弹簧的实际工作应力加大，而使之寿命缩短。
扭杆弹簧与钢板弹簧相比，质量较小，不需润滑，维护维修简便。扭杆弹簧还可以节省纵向空间，适用于小型车和厢式车的悬架系统。扭杆弹簧悬架与螺旋弹簧悬架一样，须装设导向装置和减振器。
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4）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（0.5～1MPa），利用气体的可压缩性实现弹簧的作用。当作用在弹簧上的载荷增加时，容器内的定量气体受压缩，气压升高，则弹簧的刚度增大。反之，当载荷减小，弹簧内气压下降，刚度减小，故它具有较理想的可变刚度特性。
（1）空气弹簧。
空气弹簧是利用压缩空气作为弹簧的。按照压缩空气所用的容器不同，可分为囊式和膜式两种形式，如图9-61所示。
图9-61 空气弹簧
a）、b）囊式空气弹簧；c）、d）膜式空气弹簧
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囊式空气弹簧是由夹有帘线的橡胶气囊和密闭在其中的压缩空气组成。气囊的内层用气密性好的橡胶制成，而外层则是用耐油橡胶制成。气囊通常做成两节，节与节之间围有钢质腰环，使得中间部分不致有径向扩张，并且防止两节之间相互摩擦。气囊的上、下盖将气囊密封。膜式空气气囊的密闭气囊由橡胶膜片和金属制件组成。与囊式相比，其特性曲线比较理想，因其刚度较囊式小，车身自然自动频率较低；且尺寸较小，在车上便于布置，故多用在轿车上。
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（2）油气弹簧。
油气弹簧以惰性气体（氮气）作为弹性介质，而用油液作为传力介质。它一般由气体弹簧和相当于液力减振器的液压缸所组成。
油气弹簧的形式根据结构不同可分为单气室、双气窒（带反压气室）以及两级压力式等三种。
①单气室油气弹簧。
单气室油气弹簧又可以分为油气分隔式和油气不分隔式两种，如图9-62所示。前者可以防止油液乳化，并且便于充气。
图9-62 单气式油气弹簧
a）油气分隔式；b）油气不分隔式
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②双气室油气弹簧。
双气室油气弹簧比单气室油气弹簧多一个作用力方向相反的反压气室及一个浮动活塞，如图9-63所示。
图9-63 双气式油气弹簧
1-主气室；2-反压气室；3-浮动活塞；4-通道；5-主活塞
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当弹簧处于压缩行程时，主气室中的活塞向上移，使得主气室内的气压增高，弹簧的刚度增大。这时，浮动活塞下面的油液，在反压气室的气体压力作用下经过通道流入主气室的活塞下面，补充活塞向上移后空出的容积，而反压气室内的气压下降。当弹簧处于伸张行程时，主活塞向下移，主气室内的气压降低，主活塞下面的油液受挤压，经过通道流回浮动活塞的下面，推动活塞向上移，而使得反压气室内的气压增高，从而提高了伸张行程的弹簧刚度。此种油气弹簧消除了在伸张行程中活塞与缸体底部发生撞击的可能性。
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③两级压力式油气弹簧。
如图9-64所示为两级压力式油气弹簧。它的特点是：在工作活塞的上方设有两个并列的气室，但是两个气室的工作压力不同。主气室内的气压与单气室油气弹簧的气室压力相接近，而补偿气室内的气压较为高。所以，两个气室不同时参加工作。其作用相当于钢板弹簧的主簧与副簧的作用。当弹簧载荷较小时，主气室先进行工作，其中的气压随着载荷的增加而逐渐升高。当油气弹簧所承受的载荷增加到使主气室的气压稍超过补偿气室内的气压时，则补偿气室进行工作。这时，如果弹簧上的载荷继续增加，补偿气室和主气室就共同工作。这种结构使得弹簧刚度的变化更加符合悬架性能的要求。从而可以保证汽车空载和满载时悬架系统有大致相等的自然振动频率。
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图9-64 两级压力式油气弹簧
1-橡胶油气隔膜；2-主气室；3-第一级压力缸；4-工作活塞；5-第二级压力缸；6-补偿气室
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3．减振器
1）概述
为加速汽车车架和车身振动的衰减，改善汽车行驶的平顺性，在大多数汽车的悬架系统内都装有减振器。减振器和弹性元件是并联安装的，如图9-65所示。
图9-65 减振器与弹性元件的相互位置
1-车桥；2-弹性元件；3-车架；4-减振器
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汽车悬架系统中广泛采用液力减振器。当车架与车桥相对运动时，使工作油液经窄小孔隙流动，产生阻尼力，从而将车身振动能量消耗在工作油液温升上。由于当液体在高压下流经窄小孔隙时，不仅液体与孔隙壁间有摩擦力，而且液体分子之间也要产生摩擦力，故液压减振器阻尼力的大小一般是与车身振动速度成正比的。同时，其也与油液的黏度、孔道的多少、孔道截面积的大小和阀门弹簧的软硬等因素有关。
减振器的阻尼力愈大，振动消除得愈快，但却也会使并联弹性元件的作用不能充分发挥。此外，过大的阻尼力还可能导致减振器连接零件及车架损坏。为了解决弹性元件与减振器之间的这一问题，减振器必须满足如下的要求：
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（1）在悬架压缩行程中（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。此时，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），减振器阻尼力应较大，以迅速减振。此时，减振器起主要作用。
（3）当车架（或车轮）与车桥间的相对运动速度过大时，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，以避免车架（或车身）承受过大的冲击载荷。
在汽车悬架系统中，广泛采用的液力减振器是筒式减振器。在压缩和伸张行程中均能起减振作用减振器称为双向作用筒式减振器。另一种减振器只能在伸张行程内起减振作用，被称为单向作用式减振器。目前，汽车上广泛采用双向作用筒式减振器。
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2）双向作用筒式减振器
如图9-66所示，双向作用筒式减振器上连车架、下连车桥，有三个同心钢筒，最外面的是防尘罩10，中间的是储油缸筒5，最里面的是工作缸筒2。工作缸筒中的活塞3固定在与防尘罩制成一体的活塞杆1上，活塞上有伸张阀4和流通阀8，在工作缸筒的下端支座上有压缩阀6和补偿阀7。流通阀和补偿阀的弹簧均很软，压缩阀和伸张阀的弹簧均很硬。

图9-66 双向作用筒式减振器的基本组成
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
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双向作用筒式减振器工作过程及工作原理如下：
压缩行程时，车桥靠近车架（或车身），减振器压缩，活塞下移，活塞下方腔室容积减小，油压升高，将流通阀顶开进入活塞上方腔室。由于活塞杆占用上腔部分容积，因而上腔室增加的容积小于下腔室减小的容积，于是部分不能进入上腔室的油液打开压缩阀，流回储油缸。利用油液与孔之间的摩擦来衰减振动，车身在剧烈振动时，下腔室油压剧增，压缩阀的开口增大，这样油压和阻尼力不会过大，可使弹性元件的缓冲作用得到充分发挥。
伸张行程时，车桥远离车架（或车身），减振器受拉伸，活塞上移，活塞上方腔室油压升高，推开伸张阀流回活塞下方腔室。由于活塞杆的存在，使上腔室减小的容积小于下腔室增加的容积，储油缸中的油液在真空度的作用下流经补偿阀进入下腔室来补偿。因为伸张阀的弹簧刚度和预紧力大于压缩阀，并且伸张行程的通道截面比压缩行程的通道截面小，故伸张行程产生的阻尼力大于压缩行程产生的阻尼力，从而达到迅速减振。
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4．横向稳定杆
现代轿车悬架很软，即固有频率很低。汽车在高速行驶转弯时，车身会产生较大的侧向倾斜和侧向角振动。为了提高悬架的侧倾角刚度、减小侧倾，常在悬架中加设横向稳定杆，如图9-67所示。
由弹簧钢制成的横向稳定杆（杆）呈U形，安装在汽车紧靠悬架的前端或后端（有的轿车前、后都安装有横向稳定杆）。稳定杆的中部自由支撑在两个固定于车架上的橡胶套筒内，而橡胶套筒固定在车架上，稳定杆两侧纵向部分的末端通过支杆与悬架下摆臂上的弹簧支座相连接。
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图9-67 横向稳定杆结构
1-支杆；2、5-套筒；3-横向稳定杆；4-弹簧支座；6-右连接臂；7-扭杆；8-左连接臂
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当车身受到振动而两侧悬架变形相同时，横向稳定杆在橡胶套管内自由转动，此时横向稳定杆不起作用。当两侧悬架变形不等，车身相对路面发生倾斜时，弹性的稳定杆产生扭转内力矩阻碍悬架弹簧的变形，从而减小车身的侧向倾斜和侧向角振动。即车架的一侧向弹簧下支座移动，稳定杆的同侧末端就会相对车架向上抬起，另一侧车架则会远离弹簧座，相应一侧横向稳定杆的末端应会相对车架下移。与此同时，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以不同方向偏转，故稳定杆被扭转。具有弹性的稳定杆抵抗扭转内力矩阻碍了悬架弹簧的变形，因此减小了车身的横向倾斜和横向角振动。横向稳定杆还可以起平衡两侧车轮载荷的作用。
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5．非独立悬架
非独立悬架因其结构简单，工作可靠，被广泛应用于货车的前、后悬架，国产微型车基本采用钢板式非独立悬架。现代轿车很少采用或者仅后悬架采用非独立悬架。
按照所采用的弹性元件不同，非独立悬架可分为钢板弹簧式、螺栓弹簧式和空气弹簧式。其中，最为常见的是钢板弹簧式非独立悬架，也有部分采用的是螺栓弹簧式非独立悬架。
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1）钢板弹簧式非独立悬架
非独立悬架采用钢板弹簧作为弹性组件，通常是将钢板弹簧纵向布置，故又被称为纵置板簧式非独立悬架。悬架中部用两个U形螺栓将钢板弹簧固定在汽车车桥上，悬架前端是固定铰链，也称为固定吊耳。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，为了减轻磨损，前端卷耳孔中装有减磨衬套。后端卷耳是通过钢板弹簧吊耳销与后端吊耳和吊架相连接的，后端可自由摆动，形成活动吊耳，从而保证了弹簧变形时两卷耳中心线间的距离是变化的，如图9-68所示。也有的后端固定，但是第一片钢板弹簧平直，在支架内滑动，第二片端头作成弯角，防止在跳动时脱出，如图9-69所示。
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图9-68 货车前悬架（一）
1-钢板弹簧前支架；2-钢板弹簧前端；3-U形螺栓；4-盖板；5-缓冲块；6-限位块；7-减振器支架；8-减振器；9-吊耳；10-吊耳支架；11-中心螺栓；12-减振器下支架；13-减振器连接销；14-前板簧吊耳销；15-钢板弹簧销
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图9-69 货车前悬架（二）
1-前支架；2-钢板弹簧；3-U形螺栓；4-盖板；5-缓冲块；6-减振器；7-滑块；8-后支架
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货车后悬架所受的载荷因为汽车行驶时实际装载质量不同而会在很大范围内变化，因而为了保持车身自然振动频率不变或变化很小，悬架刚度应该是可变的，且变化幅度应较前悬架为大。
通常的措施是在后悬架中加装副簧。图9-70所示就是变刚度汽车后悬架，由主、副钢板弹簧叠合而成，中型货车后悬架常用的结构形式。
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图9-70 装副钢板弹簧的货车悬架
1-钢板弹簧前支架；2-副钢板弹簧托架；3-钢板弹簧销；4-吊耳；5-紧固螺栓；6-钢板弹簧；7-压板；8-U形螺栓
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在汽车空载或者实际装载质量不大的情况下，副钢板弹簧不承受载荷而由主钢板弹簧独立工作。在重载或载满情况下，车架相对车桥下移，使得车架上副簧滑板式支座与副簧接触，即主、副簧共同参加工作，一起承受载荷而使悬架刚度增大，以保证车身振动频率不致因载荷增大而变化过大。这种结构形式的悬架刚度虽然可变化，但是变化得很突然，对汽车行平稳性不利。
为了改善汽车行驶的平顺性，有些轻型货车（南京依维柯）的后悬架将副钢板弹簧加装在主钢板弹簧下，成为渐变刚度的钢板弹簧。主簧由五片较薄的钢板弹簧片组成，副簧由五片较厚的钢板弹簧片组成，用中心螺栓将其固定在一起。在小载荷的情况下，就只由主簧起作用，而当载荷增大到一定值时，副簧开始与主簧接触，悬架刚度提高，弹簧特性变为非线性的。当副簧全部参加工作后，弹簧特性又变成线性的。如图9-71所示，这类悬架的特点是副簧逐渐随载荷增加而参加工作，因悬架刚度逐渐变化，从而提高了汽车行驶平顺性。
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图9-71 装渐变刚度副钢板弹簧的悬架
1-缓冲块；2-上盖板；3-主钢板弹簧；4-副钢板弹簧；5-U形螺栓；6-中心螺栓；7-支架；8-吊耳销；9-吊耳；10-尼龙衬套；11-钢板弹簧销；12-减振器下轴销；13-橡胶衬套；14-筒式减振器；15-减振器支架
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2）螺旋式非独立弹簧
如图9-72所示为典型的螺旋弹簧非独立后悬架。螺旋弹簧非独立悬架一般只用作轿车的后悬架。由于使用螺旋弹簧作为弹性元件，只能承受垂直载荷，因此此悬架系统中只需安装导向装置和减振器。
图9-72 螺旋弹簧非独立悬架结构
1-螺旋弹簧；2-纵向上推力杆；3-横向导杆；4-减振器；5-后桥；6-纵向下推力杆
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螺旋弹簧套在减振器的外面，其上端安装在车身上的支座中，下端安装在纵向下推力杆上。由于螺旋弹簧只能承受垂直载荷，故必须设置导向装置来承受并传递纵向力和横向力。导向装置包括纵向推力杆和横向导杆。两根纵向下推力杆和两根纵向上推力杆的一端均与车身相连接，而另一端均与后桥相铰接。通过纵向上、下推力杆传递牵引力、制动力等纵向力及其力矩。当车轮在不平路面上行驶而上下跳动致使后桥与车身之间的距离发生变化时，纵向上、下推力杆可以绕其与车身的铰支点做上、下纵向摆动，以控制后桥的运动规律。横向导杆一端与车身相铰接，而另一端与后桥相铰接。通过横向导杆传递悬架系统的横向力。当后桥与车身之间的距离发生变化时，横向导杆也可以绕其铰支点做上、下横向摆动。在此过程中，为了不致使车身与后桥产生过大的横向相对位移，故要求横向导杆与后桥之间的空间夹角尽可能小，以尽可能地保证横向导杆与后桥平行。两个减振器的上端铰接在车身支架上，下端铰接在车桥的支架上。
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为了提高汽车行驶的平顺性，适应载荷和路面的变化，要求悬架刚度随之变化。当空车时车身被抬高，满载时车身则被压得很低。对于轿车要求在好路上行驶时降低车身高度，提高行驶速度；在坏路上行驶时提高车身，可提高通过能力。因此，对不同行驶状况的汽车提出的要求也不同，而空气弹簧非独立悬架可通过改变气体压力来满足载荷对悬架刚度的要求。
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6．独立悬架
独立悬架在轿车上广泛应用，有些轿车全部车轮都采用独立悬架，与非独立悬架相比它有以下优点：
（1）在一定的变形范围内，两侧车轮可以单独运动而互不影响，减小了行驶中车架和车身的振动，可防止转向轮的偏摆。
（2）汽车的非簧载质量小（指不由弹性元件支承的质量），悬架受到的冲击载荷小，行驶的平顺性好。
（3）配用断开式车桥，可降低汽车的重心，提高车辆高速行驶的稳定性。
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但是，独立悬架的结构复杂、成本高、维修不便，且在车轮跳动时轮距（或轴距）会发生变化，使轮胎与路面之间产生滑动摩擦，导致轮胎磨损严重。
独立悬架按车轮的运动方式分为五种类型：车轮沿主销轴线移动的烛式和麦弗逊式、车轮在横向平面内摆动的横臂式、车轮在纵向平面内摆动的纵臂式、车轮在汽车的斜向平面内摆动的斜臂式和多连杆式独立悬架。
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1）车轮沿主销移动的悬架
目前，车轮沿主销移动的悬架大致可以分为两种，一种是车轮沿固定不动的主销轴线移动的烛式悬架，另一种是车轮沿摆动的主销轴线移动的麦弗逊式悬架。
（1）烛式悬架。
如图9-73所示为车轮的转向节沿着刚性地固定在车架上的主销上下移动的烛式悬架。这种悬架对于转向轮来说，当悬架变形时，主销的定位角不会发生什么变化，仅轮距、轴距稍有变化。所以有利于汽车的转向操纵和行驶稳定性。但侧向力全部由套在主销上的长套筒和主销承受，则套筒与主销之间的摩擦阻力大，磨损严重。因此，这种悬架目前很少采用。
学习任务5 普通悬架构造与检修
图9-73 烛式独立悬架
1-主销；2、5-防尘罩；3-减振器；4-通气管；6-套筒
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（2）麦弗逊式悬架。
麦弗逊式悬架也称为滑柱连杆式悬架，它由滑动立柱和横摆臂组成，如图9-74所示。这种结构可以看作是烛式悬架的改进型，由于增加了横摆臂从而改善了滑动立柱的受力状况。
图9-74 麦弗逊式独立悬架
1-螺旋弹簧；2-减振器；3-横摆臂；4-横向稳定器；5-转向节
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采用这种悬架的优点是：汽车前端空间大，有利于发动机的布置，并且可以降低整车的重心；由于减振器在车厢上的安装点位置较高，在制造中易于保证主销定位角的位置精度。此外，因滑柱中摩擦阻力较大，会影响汽车的平顺性。为了减少作用于滑柱的附加弯矩产生的摩擦，通常把螺旋弹簧和滑柱的中心设计为不重合而偏离一个角度，也有的将减振器导向座和活塞的摩擦表面用耐磨材料制造。
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2）横臂式独立悬架
横臂式独立悬架可分为单横臂式和双横臂式两种。
（1）单横臂式。
如图9-75所示，单横臂式独立悬架的特点是，当悬架变形时，车轮平面将产生倾斜而改变两侧车轮与路面接触点间的距离———轮距，致使轮胎相对于地面侧向滑移，破坏轮胎和地面的附着。另外，这种悬架用于转向轮时，会使主销内倾角和车轮外倾角发生较大的变化，对于转向操纵有一定影响，故目前在前悬架中很少采用。但是，由于结构简单、紧凑、布置方便等原因，在车速不太高的重型越野汽车上也有采用。
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图9-75 单横臂后桥独立悬架
1-减振器；2-油气弹性组件；3-中间支承；4-单铰链；5-主减速器壳；6-纵向推力杆；7-螺旋弹簧；8-半轴套管
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（2）双横臂式独立悬架。
用上、下摆臂分别将左、右车轮和车架（或车身）连接起来的悬架形式即称为双横臂式独立悬架。其两个摆臂长度可以相等，也可以不相等，如图9-76所示。
图9-76 双横臂式独立悬架
a）摆臂等长的独立悬架；b）摆臂不等长的独立悬架
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双横臂悬架具有上、下两个摆臂，横向力由两个摇臂同时吸收，支柱只承载车身重量。因此，横向刚度大。由于上、下使用不等长摆臂，车轮在上下运动时能自动改变外倾角并且减小轮距变化，因此减轻了轮胎磨损，能够自适应路面，轮胎接地面积大，贴地性好。故不等长的双横臂式独立悬架在轿车的前轮上应用较广泛，典型代表如双叉臂独立悬架，如图9-77所示。
图9-77 双叉臂独立悬架结构
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双叉臂独立悬架主要优点：
①上部与下部横摆臂之间间距较大，可以非常准确地引导车轮。
②具有非常良好的运动学特性（可以表现出良好的防制动俯冲特性，可以减轻起动下沉和侧倾现象，具体取决于设计情况）。
③向车身前部传递的力很小；在非驱动桥上，结构比麦弗逊式更加扁平。
这种悬架的弹性元件一般都是螺旋弹簧，但也有采用横置钢板弹簧或扭杆弹簧作为弹性元件的。如南京依维柯S系列轻型货车的前悬架属于不等长双横臂式扭杆弹簧独立悬架，它的结构如图9-78所示。车轮所受的纵向力、侧向力及其力矩由上、下横臂和上、下支撑杆承受，并传递给车架。
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图9-78 南京依维柯S系列轻型货车的前悬架
1-扭杆弹簧固定支架；2-扭杆弹簧预加载荷调整螺栓；3-扭杆弹簧；4-减振器；5-减振器上支架；6-上横臂；7-上支撑杆；8-下支撑杆；9-下横臂；10-车架
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3）纵臂式独立悬架
纵臂式独立悬架有单纵臂式和双纵臂式两种。
（1）单纵臂式独立悬架。
单纵臂式独立悬架不能用于转向桥，因为在车轮跳动时主销后倾角变化很大，如图9-79a）所示。
后桥所用的扭杆弹簧式单纵臂独立悬架如图9-79b）所示，摆臂为一宽而薄的钢板，一端与半轴套管铰链，另一端通过套筒的花键与扭杆弹簧外端相连。扭杆弹簧装在套管中，内端固定在车架上。当车轮跳动时，摆臂绕套筒和扭杆的中心线纵向摆动，利用扭杆弹簧来缓冲。
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图9-79 单纵臂式独立悬架
a）单纵臂式独立悬架；b）单纵臂纵扭杆弹簧后独立悬架
1-扭杆弹簧；2-套管；3-纵摆臂；4-半轴套管；5-套筒
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（2）双纵臂式。
双纵臂式独立悬架的两个纵摆臂长度通常做成相等，形成平行四连杆机构。这样，当车轮上下跳动时，主销后倾角保持不变，故这种形式的悬架适用于转向轮。
如图9-80所示为转向轮的双纵臂扭杆弹簧独立悬架。转向节和两个相等长度的纵臂为铰链连接。在车架的两根管式横梁内，装有若干层由矩形断面薄弹簧钢片叠成的扭杆弹簧。两根扭杆弹簧的内端用螺钉固定在横梁中部，而外端则插入纵臂轴的矩形孔内。纵臂轴用衬套支承在管式横梁内，纵臂轴和纵臂刚性地连接，另一侧车轮悬架与之完全相同并且对称。
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图9-80 双纵臂式扭杆弹簧独立悬架
1-纵臂；2-纵臂轴；3-衬套；4-扭杆弹簧；5-横梁
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4）单斜臂式独立悬架
单斜臂式独立悬架是介于单横臂式独立悬架和单纵臂式独立悬架之间的一种悬架结构形式。单斜臂绕与汽车纵轴线呈一定夹角θ（0°<θ<90°）的轴线摆动。选择适当的夹角θ，可调整轮距、车轮倾角、前束等变化的大小，从而获得良好的操纵稳定性。有些单斜臂独立悬架，为了控制前束的变化，在单斜臂上装有一根辅助拉杆，称为控制前束杆。
单斜臂式独立悬架兼有单横臂式独立悬架和单纵臂式独立悬架的优点。自20世纪60年代初问世以来，单斜臂式独立悬架大多用在后轮驱动的汽车的后悬架上。例如，福特Sierra轿车的后悬架，如图9-81所示。宝马5系列轿车后悬架及沃克斯豪尔Carlton轿车的后悬架均为此种结构。
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图9-81 福特Sierra轿车的后悬架（单斜臂式）
1-轮胎；2-制动鼓；3-螺旋悬架；4-筒式减振器；5-半轴；6-主减速器和差速器；7-制动拉索；8-单斜臂
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5）多连杆独立悬架
多连杆独立悬架通过各种连杆配置（通常有三连杆、四连杆、五连杆），能够实现双横臂悬架的所有性能，而且在双横臂的基础上通过连杆连接轴的约束作用，使得轮胎在上下运动时前束也能相应改变，这就意味着弯道适应性更好。多连杆独立悬架如果用在前驱车的前悬架，可以在一定程度上缓解转向不足，给人以精确转向的感觉。如果用在后悬架上，能够在转向侧倾的作用下改变后轮的前束，使后轮可以在一定程度上随前轮一同转向，同时达到舒适操控目的。多连杆悬架需要占用较多的空间，无论是制造成本还是研发成本，多连杆悬架都是最高的，所以常用在中高级车的后桥上。
奥迪轿车使用的四连杆独立悬架，如图9-82所示，这种悬架对空间的要求要大于麦弗逊悬架。
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图9-82 奥迪轿车四连杆独立悬架
1-支撑座；2-弹簧/减振器单元；3-上部控制臂；4-摆动轴承；5-车轮轴承/轮毂；6-支撑臂；7-副车架；8-稳定杆；9-导向臂
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四连杆悬架独立悬架有如下的特性：
（1）极限范围远远超出个人感觉的范围。
（2）具有理想的运动学特性和弹性运动学特性，车轮引导精确，主动安全性高。
（3）具有理想的直线行驶稳定性。
（4）具有理想的起动和制动俯冲补偿特性。舒适性、振动特性得到大大改善。
（5）具有最佳的行驶和滑行舒适性。
（6）减振器和弹簧元件不具有车桥引导功能。
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7．多轴汽车的平衡悬架
多轴汽车全部车轮如果都是单独地刚性悬挂在车架上，则在不平路面上行驶时，将不能保证所有车轮同时接触地面，如图9-83a）所示。若采用弹性悬架且道路比较平坦但有凹坑时，车轮不一定出现悬空的现象，但各个车轮间垂直载荷的分配比例会有很大的变化。当垂直载荷变小甚至为零时，车轮与地面的附着力也随之变小甚至等于零。转向桥出现这种情况将使汽车的操纵能力大大降低，以致失去对汽车行驶方向的控制；若驱动轮出现这种情况就会使汽车不能产生足够的牵引力。此外，一个车轮上的垂直载荷减小时，会引起其他车轮上垂直载荷的增加，严重时还会超载。
图9-83 三轴汽车在不平道路上
a）刚性连接；b）弹性连接
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若全部车轮均采用独立悬架，虽可保证所有车轮与地面有良好的接触，但却使汽车结构变复杂，尤其对于全轮驱动的多轴汽车更是如此。
为了解决这个问题，可将两个车桥（如三轴汽车的中桥和后桥）装在平衡杆的两侧，而将平衡杆与车架铰接，如图9-83b）所示。这样，当一车桥抬高时将使另一车桥降低，而始终保持所有车轮与地面良好地接触。而且，由于平衡杆两臂等长，则两个车桥上的垂直载荷在任何情况下都相等。这种能保证中、后桥车轮垂直载荷相等的悬架称为平衡悬架，三轴和四轴越野汽车普遍采用这种结构原理的平衡悬架。其中，能绕铰支点转动的平衡杆，就是纵向布置的钢板弹簧。
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如图9-84所示为另一种形式的平衡悬架———摆臂式平衡悬架。这种悬架主要用于6×2的货车上。这种货车的结构特点是前桥为转向桥，中桥为驱动桥，后桥为可以升降的支持桥。当汽车在轻载荷或空载行驶时，操纵举升液压缸，可通过杠杆机构将后轮举起，使6×2汽车变为4×2汽车。这样，既可以减轻轮胎磨损和降低燃油消耗，同时又能增大驱动轮上的附着力。
摆臂可绕摆臂轴摆动，摆臂轴的支架在车架上，中桥（驱动桥）钢板弹簧的吊耳不与车架相连接，而是与摆臂的前端相连。摆臂的后端与汽车的后桥（支持桥）相连。这样，摆臂就相当于一个杠杆，中、后桥上垂直载荷的分配比例取决于摆臂的杠杆比及钢板弹簧前、后段长度之比。
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图9-84 摆臂式平衡悬架
1-驱动轮；2-钢板弹簧；3-车架；4-液压缸；5-摆臂；6-支持轮
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8．悬架的检修
1）螺旋式减振弹簧的检查
检查弹簧的变形和损坏情况，若发现有变形或裂纹应更换。有条件时使用检测仪检查弹簧的弹性，也可简单地通过左右弹簧自由高度的比较以及与标准弹簧相比确定弹性变化，减振弹簧变软必须更换。检查发现弹簧衬垫有裂纹或磨损严重时应换新件。
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检查左、右弹簧的颜色标记与负荷等级颜色的组合是否符合规定。皇冠轿车前悬架螺旋弹簧的颜色标记，如图9-85所示。型号颜色标记有两种：蓝色和红色，蓝色型号标记的弹簧安装在驾驶员一侧，红色型号标记的弹簧安装在前排乘客一侧。前螺旋弹簧技术参数，如表9-14所示。
图9-85 皇冠轿车前悬架螺旋弹簧型号与负荷等级颜色标记
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2）前减振器的检修
（1）手压车身法。当车辆在全负荷时（5人+80kg行李），用手在车头前部使用392～491N的力压车头，松开手后，车头起伏2～3次即停止，说明减振器完好。
（2）观察法。从外观上看，减振器不应有渗油或漏油现象，否则说明减振器已接近损坏或损坏。
（3）感觉法。汽车经过长时间行驶，停车后，用手触摸减振器外壁是否发热，如不热，说明减振器已失效。
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3）上摆臂的检修
上摆臂如有变形应校正，有裂纹时可焊修，损坏严重时应更换新件。防尘套损坏或破裂时，应更换新防尘套。
摆臂衬套若破裂或严重磨损，应更换。摆臂衬套有橡胶衬套和螺栓型衬套两种，它们的更换方法不同。对于橡胶衬套，首先拆下螺塞和缓冲垫，然后用专用工具拆出旧衬套和安装新衬套（必须使用专用工具以防止摆臂变形），最后装好缓冲垫和摆臂螺塞。对于螺栓型衬套，先拆出旧衬套，在上摆臂轴和衬套的螺纹部分涂上润滑脂，然后同时拧紧两边的衬套，并保证两边衬套拧紧量相同，最后用280～320N m的力矩紧固，拧紧后上摆臂应能平顺转动，否则重新安装。
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4）下摆臂的检修
检查下摆臂，若有变形应校正，有裂纹应焊接修复，若损坏严重，则更新。衬套若损坏或磨损严重时应更换。更换衬套时，应使用专用工具借助压床压出旧衬套。压装衬套时，不允许加润滑油，而且应连衬套保持架一起更新。拆装时，应注意防止摆臂壳体变形。若摆臂轴螺纹损坏，应更换新轴。摆臂轴磨损严重时，可镀铬或堆焊修复。
5）球头销接头的检查
将球头销接头壳夹在台钳上，用手摇动球头销5次，不应感觉有卡滞或松旷。然后用扭力计以2～4s转一圈的速度转动球头销，取第5圈时的转矩值，下球头销的转矩应为0.5～2.5N m。若不符合以上要求，应更换球头销接头。
6）检查支撑杆总成
支撑杆若有弯曲应校直，支撑杆及各零件若有严重磨损或损坏应更换或修复。
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二、任务实施
1．准备工作
（1）准备具有完整悬架系统轿车2辆。
（2）准备扭力扳手、套筒、游标卡尺、弹簧秤等常用工量具6套。
2．操作步骤
（1）将所有车辆举升至合适的高度。
（2）拆卸与分解悬架系统。
（3）悬架系统零件检修。
（4）悬架系统安装与调整。
（5）降下所有车辆。
（6）5S作业。
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三、评价与反馈
1．自我评价
（1）通过本学习任务的学习，你是否已经知道以下问题：
①悬架系统的功用、组成和类型是什么？
②弹性元件的作用和类型有哪些？
③双向作用筒式减振器的构造、作用原理是什么？
（2）实训操作完成情况如何？
（3）通过本学习任务的学习，你认为自己的知识和技能还有哪些需要加强？
学生签名：__________ ____年____月____日
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四、技能考核标准（表9-16）

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