汽车悬架的故障诊断与维修.doc
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1、刘祥:汽车悬架的简单设计江苏农林职业技术学院 毕 业 设 计(论 文)SNL/QR7.5.4-3 汽车悬架的故障诊断与维修专 业 汽车技术服务与营销 学生姓名 刘祥 班 级 09汽服 学 号 0910070121 指导教师 高超学 完成日期 2012.06.01 18成绩评议学号0910070121 姓名 刘祥 题目 汽车悬架的故障诊断与维修 指导教师建议成绩: 评阅教师建议成绩: 答辩小组建议成绩: 院答辩委员会评阅意见及评定成绩:答辩委员会主任签字(盖章): 年 月 日毕业设计(论文)任务书姓名刘祥学号0910070121班级09汽车技术服务与营销题目汽车悬架的故障诊断及维修设计(论文)主
2、要内容1.汽车悬架的概述2.汽车电子控制悬架系统3.汽车主动悬架故障诊断重点研究问题1.汽车电子控制悬架2.汽车主动悬架系统3.汽车悬架的故障诊断主要技术指标1. 汽车电控悬架2. 汽车悬架的故障代码其它要说明的问题1、 要求学生熟悉汽车总成部件的结构2、 有较强的搜集资料能力3、 要求学生有较强的分析、解决问题的能力指导老师意见 指导教师签字: 年 月 日指导教师意见 对论文的简短评价:1.指出论文存在的问题及错误2.对创造性工作评价 3.建议成绩 优 良 中 及格 不及格 指导教师签字 年 月 日评阅教师意见 对论文的简短评价:1.指出论文存在的问题及错误2.对创造性工作评价3.建议成绩
3、优 良 中 及格 不及格 评阅教师签字 年 月 日答辩小组评议意见学号 0910070121 姓名 刘祥 题目 汽车悬架的故障诊断与维修 答辩小组意见: 1、对论文的评价2.建议成绩等级 优 良 中 及格 不及格3.需要说明的问题 答辩小组长签字 年 月 日刘祥:汽车悬架的故障诊断及维修摘要:悬挂系统就是指由车身与轮胎间的弹簧和避震器组成整个支持系统。悬挂系统应有的功能是支持车身,改善乘坐的感觉,不同的悬挂设置会使驾驶者有不同的驾驶感受。外表看似简单的悬挂系统综合多种作用力,决定着轿车的稳定性、舒适性和安全性,是现代轿车十分关键的部件之一。主动悬架系统按控制方式可分为机械控制悬架系统和电子控制
4、悬架系统。机械控制悬架最早出现,它主要是通过高度控制阀来调节油气弹簧中的油压,进而调节刚度。近年来随着各种传感器的广泛使用、ECU可靠性的提高及控制策略的完善,主动悬架逐渐进入电子控制时代。关键词:组成;功能;原理;Abstract: The suspension system is defined by the body and the tire between the spring and shock absorber is composed of the whole support system. The suspension system and the function is to
5、support the body, improve the comfort feeling, different suspension setting allows the driver to have different driving experience. The appearance of seemingly simple suspension system integrated various forces, determines the car s stability, comfort and safety, is the modern car is one of the key
6、parts of. Active suspension system according to the control mode can be divided into mechanical control suspension system and the electronic control suspension system. Mechanical control suspension first appeared, it is mainly through the height control valve to adjust the oil pressure in the oil an
7、d gas spring, thereby adjusting stiffness. In recent years, with the widespread use of various sensors, ECU improves the reliability and control strategy of the perfect, active suspension gradually into the electronic control era. Keywords: composition; function; Principle . 目 录1 汽车悬架概述1 1.1汽车悬架功用1
8、1.2 悬架系统的性能要求1 2 汽车电子控制悬架系统3 2.1汽车电子控制系统的基本内容3 2.2汽车电子控制悬架概述3 2.3主动悬架系统组成4 2.3.1主动悬架系统的类型及原理4 2.3.2主动悬架的优缺点8 2.4主动悬挂技术应用发展状况及趋势8 2.5主动悬架的电控系统及控制策10 3 悬架的维修12 3.1 汽车悬架减震的常见故障12 3.2 汽车悬架减震的维修124 汽车悬架故障诊断及案例分析14 4.1 高级轿车电控空气悬架系统的诊断与维修14 4.2 载敏调高的后空气悬架系统的维修与诊断15 结语17 参考文献17 致谢181 汽车悬架概述1.1汽车悬架功用悬架是车架(或承
9、载式车身)与车轮之间所有传力连接零件的总称。传统的被动悬架包括弹性元件、减振装置、导向构和横向稳定器。现代的半主动悬架及主动悬架在被动悬架的基础上增加了传感器控制计算机和执行元件。但无论哪种悬架其基本功能均为:(1)支撑车身或车体;(2)将路面作用于车轮上的各种力以及力矩传递给车架,从而保证车辆的正常行驶;(3)通过弹性元件的缓和冲击作用、减振装置的衰减振动作用以及导向机构对车身和车轮运动轨迹的限制作用,使汽车具有良好的乘坐舒适性和操纵稳定性。实际车辆行驶在多变的环境里,即路况(路面不平度等级)、车速以及工况(加速、制动、转向、直线行驶)经常要发生变化,例如:汽车在急速起步或急速加速时会产生所
10、谓的“加速后仰”现象;汽车高速行驶紧急制动时,会产生所谓的“制动点头”现象;汽车在急转弯行驶时会产生所谓的“转向侧倾”现象。上述情况会对汽车的行驶平顺性和操纵稳定性产生不利的影响。被动悬架由于其结构特点很难保证汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性同时达到最佳。因此,为解决这一问题,产生了根据工况要求保证汽车的性能达到最佳的电控悬架。电控悬架采用传感器技术、控制技术和机电液一体化技术,对汽车的行使工况进行监测,由控制计算机根据一定的控制逻辑产生控制指令,控制执行元件产生动作,保证汽车具有良好的行驶性能。1.2 悬架系统的性能要求车辆动力学模型是进行性能分析和系统设计的基础,下图11说明了与车辆行驶动力学
11、有关的重要性能特性。在有限的悬架工作空间内,设计师必须为驾驶员和乘客提供良好的乘坐舒适性、可接受的车身姿态、以及对车轮动载荷的合理控制。 图1-1汽车动力学重要特性综合悬架的基本功能和行使动力学的主要性能指标我们可以得出对理想悬架的设计期望是:(1) 车辆在不同路面(包括不同的车速、路面不平度情况)上直线行驶时能够使车身及车轮的振动减少至最低水平,为乘员提供最好的乘坐舒适性(即所指的平顺性);(2) 从行驶安全性和操纵稳定性方面考虑,应该能够最大限度的减小轮胎的动载荷以保证良好的轮胎接地性;(3) 悬架的动行程要控制在允许的范围内,以尽量保证不发生限位块撞击所引起的对人和货物的冲击;(4) 从
12、舒适性和稳定性考虑保证良好的车身姿态;(5) 此外,还需考虑再结合其它控制系统的情况下的车辆总体性能的要求,如结合自动防抱死系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)和四轮转向系统(4WS)等在不同车辆工况下(如启动、制动、转弯时),仍需保证对车身的方向控制和姿态控制,或根据需要提供各轮胎的载荷分布,同时提供良好的乘坐舒适性。以上要求在车辆参数变化时也同样需要保证(如车身载荷或轮胎垂直刚度在一定范围内变化)。但是对这样的理想悬架设计期望似乎过于苛求。而实际上在通常的悬架设计中,上述各项要求及性能之间存在着冲突与矛盾。比如在一个低刚度的软悬架能获得较好的乘坐舒适性,但同时需要较大的悬架空间又带来较
13、差的车身姿态控制;而为了保证较好的操纵稳定性,使车辆在转弯、起动和刹车时车体的点头、后坐较小,又要求车辆具有较“硬”的特点。在实际中,车辆行驶在一个多变的环境中,可能包括不同的路面输入(如不同的车速和路面不平度),不同的车辆工况(如车辆在加速、制动、转弯时等工作情况),而且车辆参数本身也可能发生变化(如随乘员和货物的多少而改变的车身质量,以及随车速和温度、胎质而改变的轮胎刚度等)。因此,悬架设计师要对以上变化因素给予充分考虑。多年来,车辆工程师们正是通过反复不断的探索,使其设计性能尽量体现对以上各因素合理的折中,以及对不同性能的要求及侧重,以实现尽可能的综合。 2 汽车电子控制悬架系统2.1汽
14、车电子控制系统的基本内容汽车电子控制系统的研究目的应该从系统工程的观点出发,以数学和工程方法为工具,综合应用汽车和微电子技术以及自动化控制理论,使三者有机结合,实现汽车电子控制的最优化。汽车电子控制系统的基本研究内容有:(1)对汽车的各分系统建立模型,然后利用模型分析系统,最后确定各分系统的控制目标。(2)根据分系统的控制目标,应用自动控制理论,选择最佳控制方式。(3)协调各分系统的关系,实现综合控制,从而保证汽车总体性能水平。(4)研究汽车与驾驶员和环境的关系,探讨人车环境系统控制规律。(5)围绕分系统的控制目标,实现各组成部分的有机结合。(6)对汽车计算机控制系统结构和要素进行分析,论述系
15、统的最优化途径。(7)讨论汽车电子控制系统的可靠性问题。(8)研究汽车计算机控制系统的设计,包括硬件和软件两部分。2.2汽车电子控制悬架概述悬架是车身与车轮之间一切传力连接装置的总称。汽车悬架的作用除了缓冲和吸收车轮的振动之外,还要在汽车行驶过程中传递车轮与路面之间的驱动力和制动力,当汽车转向时,悬架还要承受来自车身的侧向力,并在汽车起步和制动时能够抑制车身的俯仰振动,提高汽车的行驶稳定性和安全性。根据现代汽车对悬架系统的各种性能要求,悬架的结构形式和振动控制方法随时在更新和完善。悬架的结构形式很多,可分为独立悬架和非独立悬架两大类。如果按照控制力进行分类,则可分为被动悬架、半主动悬架和主动悬
16、架三种基本类型,三种悬架的简化模型,如图1-1所示。 其中:1传感器、2可调减振器、3执行器。(a)被动悬架(b)主动悬架(c)半主动悬架图1-1 三种悬架系统简化模型 被动悬架:被动悬架系统的概念是在1934年由OLLEY提出的。它通常是指结构上只包含弹簧和阻尼器(减震器)的系统。简化模型如图11(a)所示,其中,其中弹簧主要起减缓冲击力的作用,而减振器主要用于控制响应特征。被动悬架系统虽然结构简单、造价低廉且不消耗外部能源,但因为其参数固定,所以具有较大的局限性。主要表现在悬架参数固定,不能随路况改变而变化,只能针对某种特定工况进行参数优化设计,而且悬架元件仅对局部的相对运动做出响应,因而
17、限制了悬架参数的取值范围。半主动悬架:半主动悬架的研究工作始于1973年,由D.A.Crosby和D.C.Kamopp首先提出。半主动悬架系统的简化模型如图11(c)所示。半主动悬架系统由可变特性的弹簧和减振器组成,因仅需要少量的能量输入也被称为无源主动悬架,虽然不能随外界的输入进行最优控制,但它可以按照存储在电脑中的各工况下悬架最优参数指令来调节刚度和阻尼大小。改变悬架阻尼特性较改变刚度容易,所以可变阻尼半主动悬架系统最为常见。随着新型智能材料的应用,半主动悬架越来越受到人们的重视。主动悬架:主动悬架是近十几年发展起来的,最初装置是由AP公司基于气液悬架(液压式和空气式)发展的一种机械系统。
18、主动控制悬架简化模型如图11(b)所示,主动悬架通常包括三部分:传感器、控制器及执行机构,并由它们与汽车系统组成闭环控制系统。其中控制器是整个系统的信息处理和管理中心,他接受来自各个传感器的信号,依照特定的数据处理方法和控制规律,决定并控制执行机构的动作,从而达到改变车身的运动状态。满足隔振减振的目的。主动悬架是由电脑控制的一种新型悬架,需具备三个条件:(1)具有能够产生作用力的动力源;(2)执行元件能够传递这种作用力并能连续工作;(3)具有多种传感器并将有关数据集中到微电脑进行运算并决定控制方式。主动悬架一般采用闭环控制。所谓闭环控制就是说输出量反过来又对系统的控制作用有直接影响的控制,也就
19、是说对弹簧刚度和减振器阻尼的控制结果,还必须有反馈系统把信息传递给电脑,再有电脑进行分析和修正,以达到最佳的控制效果。2.3 主动悬架系统组成主动悬架系统是可以自行产生的悬架。主动悬架电子控制系统基本组成如图 21所示。图2-1主动控制悬架电子控制系统图(1)传感器。电子控制悬架系统传感器将汽车行驶的路面状况和车速,以及启动、加速、转向、制动等工况变为电信号,输出给电子控制器。该系统所使用的传感器见表3-1。表3-1传感器及用途传感器名称用途车身加速度传感器车身加速度传感器检测车身的振动,可间接反映汽车行驶的路面车身位移传感器检测车身相对车桥的位移,可反映车身的平顺性和车身高度车速传感器检测车
20、轮转速,反映车速和用于计算车身的倾斜程度方向盘转角传感器检测方向盘的转角。用于计算车身的倾斜程度制动压力开关检测制动管路的制动液压力,提供汽车制动信号制动灯开关检测制动灯电路的通断,提供汽车制动信号节气门位置传感器检测节气门的开度,提供汽车加速度信号(2)控制器。 控制器将传感器送入的电信号进行综合的处理,输出对悬架的刚度和阻尼及车身高度等进行调节的控制信号。它以一般由微机和信号输出放大电路组成。(3)执行机构。执行机构按照电子控制器的控制信号,准确地动作,及时地调节悬架的刚度和阻尼系数及车身的高度,通常所用的执行元件是电磁阀和步进电机及空气压缩机等。2.3.1主动悬架系统的类型及原理主动悬架
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