《汽车设计基础》平顺性故障检修方案.doc

1、汽车设计基础拓展资源（七） 第七章 转向系设计平顺性故障检修方案一些运动型多功能汽车（SUV）在行驶里程达到一定的数目之后，可能会暴露出行驶平顺性方面的问题在常规道路上行驶时，过多地表现出在越野路面行驶时的状态，大部分车主在几年前购买这些运动型多功能汽车的时候，是不会希望在驾驶这些车时，出现上述故障现象的。客户对于汽车行驶平顺性方面的抱怨：行驶平顺性很差，在路面有凸起时会有撞击，或者车身的轻微摇动会将驾驶员和乘员摇晃得快要晕车了。面对这种故障状况，你的检修工作应该从汽车的什么部位开始着手呢？首先进行一次行车试验：在我的汽车修理厂，我们是从陪同客户进行一次简单的道路行车试验开始的。这样做会使我们

2、进一步确信，我们同客户关注的是同一个症状问题，以避免对客户所描述问题的不全面理解，而且在很多时候，客户很难将他们所遇到的问题描述清楚，这也难怪，客户显然一般并不是汽车方面的专业技术人员。进行道路行车试验对我们来说也是一个好机会，我们可以借此为客户指出一些我们认为应该给与特别关注的有关汽车驾驶等方面的问题，同时，我们还可以观察到客户不规范的，会对汽车有潜在损害的驾驶习惯。做完道路行车试验回到修理厂后，我们就可以开始着手维修工作了。我们首先从轮胎与地面的接触处开始进行维修工作。当客户抱怨说他们的汽车行驶平顺性很差时，我们发现，在这些汽车中，大约有一半到三分之二的故障现象是由于轮胎充气太高导致的。通

3、常这些汽车轮胎的气压都达到了轮胎侧面所标定的最大胎压值，有时候甚至会超过了轮胎的最大胎压规范值。而在其余的三分之一到一半的汽车中，大约有三分之二的汽车的轮胎气压则又不幸地低于胎压规范值。就像轮胎制造商凡世通公司（Firestone）与福特汽车公司（Ford）共同研制的轮胎气压指示针仪表能够向驾驶员提醒轮胎的气压一样，在此，我希望你们应该清楚地知道，任何轮胎充气后的胎压都不能比车门侧柱上或用户手册上标定的最高胎压值高，也不能比该车所推荐的最低胎压值低。应该坚定地遵守在轮胎侧面列举的所有信息和技术数据，来判断所用轮胎是否适合于设定的用途。那些不遵守这些轮胎使用规范的汽车驾驶员，维修厂进行试车的同行

4、们是有充分的理由指责这些驾驶员对所驾驶汽车出现的故障现象负有责任的。当然，我们也可以利用这样的道路行车试验的机会，检查汽车的悬架和转向系统的性能，看看有没有游隙过大或者松动的现象，以及有没有被卡住的地方。在我们所遇到的案例中，汽车出现弹簧断落的情况也并不是不常见的。我们认为还有一点是值得注意的，那就是要分别在汽车满载和空载两种情况下检查悬架的各个零部件。例如，如果汽车转向稳定杆的安装轴套松动的话，那么当车轮轻微悬离地面时，该轴套看起来可能似乎很正常，然而当车辆停在路面处于静止状态时，就可以很容易地看出轴套的游隙有问题。同样，很多球头节只有在汽车满载时才会暴露出它们的缺陷，然而，如果想要对悬架系

5、统进行一次彻底的检查，就必须将车上的货物全部卸下。由于运动型多功能汽车偶然会行驶在很差的行车环境中，例如，行驶在越野路面上或者负荷严重过载等情况，因此，仔细地检查悬架压缩行程限位挡块和转向限制装置看看有没有损坏，并且确认一下它们是否确实还在车上的相应位置上，是一个非常重要的检测项目。如果悬架限位挡块丢失了，就可能会在汽车驶过路面上凸出的大的障碍物或较深的凹坑时，产生很大的噪声，并使乘员感到担心和焦虑。要确保已经正确地对所有的转向限制装置进行了润滑，并把这作为每次底盘例行维护工作的一项基本内容。在你进行这些初步的检测工作时，如果条件允许的话，最好让你的客户也能够在现场。这样做不仅能够建立起客户对

6、你的专业技术的信任，而且在向客户解释悬架系统都包括那些组成部件，以及这些部件是如何相互连接在一起等方面的内容时，一定会感到比较轻松。车身垂直振动试验绝大多数维修技师在做这项工作时，都非常依赖于所谓的车身垂直振动试验。在车身垂直振动试验中，他们都将试验设计的使车辆的缓冲弹簧能够充分地压缩和放松，以此来观察减震器是否磨损太多，并因此导致振动量太大。这是一个很好的减震器检测方法，它可能是由一个身材高大的维修人员发现的。但是身材矮小的人，却不得不寻找另外的方法。接下来我要介绍我所采用的减震器测试方法，这也是我例行的行车诊断测试内容的一部分。首先，缓慢地将汽车加速到每小时40-50公里，如果路面条件还比

7、较粗糙，那则是一种更好的道路行车试验条件。在汽车行驶的过程中，仔细观查汽车的后视镜。如果车辆后部看上去在做明显的上下振动或左右轻轻摇动，这表明汽车后轴上的减震器可能存在有问题，需要给与特别的关注。接下来，同时检测汽车的前轴和后轴的减震器。要选择一段合适的道路和恰当的时间段，以确保进行行车试验时，没有其它车辆紧跟在你的进行道路行车试验的汽车后边。在车速为每小时40至50公里时用力踩下制动器，但不要用力过大，避免致使车轮被抱死。保持施加在制动踏板上的压力基本不变，直到汽车完全停止下来。如果在这一道路行车试验过程结束时，你没有感觉到汽车的惯性摇晃，那么就重新做一遍这个行车测试，在你感觉到这种摇晃之前

8、，请不要放松制动踏板。一个很好的主意是，在一段蜿蜒崎岖的道路上进行这种路试，并重复这种检测过程，以检测减震器的阻尼力是否已经出现了减弱。当汽车猛然刹车停止时，你的头会因惯性力而感到被向后一拉，同样的惯性重心转移现象也会充分地压缩悬架弹簧，弹簧被明显压缩时，就可暴露出减震器可能存在的减震力变弱的的问题。这时，汽车的前端应该先下降，然后上升，最后回到中间位置；同时汽车的尾部也应该出现同样的振动运动过程。如果上述振动出现了进一步的持续，则表明减震器的减震力太小。如果汽车的前端或尾部在振动过程中不能有效地回到中间位置，说明有一个减震器被卡住了。同样，如果汽车的头部或尾部的振动超过了一个周期，则表明减震

9、器需要更换了。相关的理论知识：为什么说知道一些基本理论知识是很重要的呢？毫无疑问，减震器这个专业术语给出了汽车舒适性的一个标志性同义词，但为什么车辆前端或者后端的一两次额外的点头摆动会说明当前的减震器与标准的之间存在有差别呢？这就需要借助于基本理论知识来加于说明。我们都知道，车辆是通过球形接头或（和）支撑杆、各式各样的操纵杆和连接杆以及其它相关部件被支撑悬浮在车轮上的。同时你也一定知道，任何一种悬架系统都包括某种形式的弹簧组件的，可以是钢板弹簧、螺旋弹簧或者扭杆弹簧。当车辆受到路面凸起、凹陷或者转向力作用的时候，这些弹簧允许悬架系统在其静行程附近上下振动。每一种弹簧都有一个固有振动或者周期性的

10、压缩与伸张过程，这是由弹簧本身的一系列特征所决定的。如果安装在一定的装置上，那么弹簧在受到外力后会继续振动，其振动的振幅会随着时间的增加而逐渐缩小，同时弹簧中储存的弹性能量最终也会被悬架组件之间存在的机械摩擦所吸收。因此，一辆没有安装减震器的车辆将会持续很久地做上下摆动。因而，选架减震器的作用就是使弹簧的振动衰减，使车轮始终与地面保持牢固的接触。减震器除了能够确保可靠的转向控制，以及对汽车乘坐舒适性的提高这种显而易见的好处之外，减震器还可以提高制动效率，特别是在粗糙的路面上。减震器还可以减少轮胎胎面的刮擦，这是提高轮胎寿命的一个主要的关键因素。通常，减震器的压缩控制过度的话，会导致汽车行驶平顺

11、性变差，而压缩控制不足则会导致平顺性过于柔软。一旦被压缩，减震器就必须能够让由于压缩而储存在弹簧中的能量受控制地释放出来。减震器的构造：大多数汽车上的原装减震器是采用传统的双筒式结构设计的。汽车制造商都设法同时兼顾汽车的操纵性稳定性、行驶舒适性和制造成本这三个因素，对减震器提出应满足的技术要求。零部件生产商同样会花费相当多的时间和财力调整他们的减震器产品，以使它们适应于各种使用场合。很多重型车辆的减震器，在汽车零部件市场上被用来作为运动型多功能汽车（SUV）和轻型卡车减震器的替代品。这些减震器对于那些经常拖运重型货物的车型来说，是非常合适的。但是这些减震器通常不够灵活，把它们装在很少达到车辆总

12、承重能力的城市用车辆或者周末休闲用车上，却是一个错误的选择。因此，在你推荐客户使用或者安装重型车辆的减震器之前，精心地组织一次同客户的面谈是很有必要的。通过这样的面谈，你应该搞清楚驾驶员是更关心汽车的操纵性稳定，还是想恢复汽车本来具备的乘坐舒适性。传统的双筒式减震器由两个管筒所组成。里面的管筒，又称工作缸，是减震器的压力管筒，是进行能量交换的地方，即动能通过摩擦转换为热能。外面的管筒有时也称为补偿缸，它包含一个储能缸，这个储能缸在减震器中充当着重要的角色。由于活塞杆的运动而从工作缸里面被挤压出来的油液，通过一个背压阀进入到储能缸里面。当活塞杆再次向上运动时，这些油液又被吸回到工作缸里面。当油液

13、有泄漏或存在有气泡的时候，减震器会有功率损失，导致压力存储和释放出现不一致而产生一些问题。由于双筒式减震器存在着上述问题，单筒式减震器应运而生，并正在得到逐渐普及，并作为原装件出现在像梅赛德赛奔驰和凌志这样的高档轿车上。本质上，这种单筒式减震器不再需要有储能缸，而是在液压柱和高压气体之间使用分离式活塞，高压气体通常是压力约为350psi（1psi= 6.89kPa）的氮气。当汽车越过一个凸起时，减震器油缸腔内的高压气体会进一步压缩，该压力最终会被施加在回弹中的液压柱上。这种高压以及自我密封活塞的设计消除了泡沫和功率损失现象的发生。类似的减震器单筒式结构设计，正被零部件制造商逐渐地吹捧和宣扬，并

14、极力推荐应用于一些只行驶了少许年头和里程数的行驶平顺性开始变差的车辆上。与以前传统的双筒式减震器相比，这种单筒式减震器由于具有基本一致的阻尼，因而具有一定的优点，并且消除了很多多功能运动型车辆平顺性方面存在的问题。Edelbrock公司为我们提供了一些应用在一些车辆上的Performer IAS系列的双筒式和单筒式减震器的构造。虽然Monroe公司的 Reflex系列减震器是双筒式结构，但它们还具有一个类似Edelbrock减震器的惯性阀，Monroe公司声称这种惯性阀在受到猛烈撞击后会作出反应，12毫秒之内会被打开，再在随后的15毫秒内会被重新关闭上。从在一些吉普车和陆虎越野车上的使用情况来

15、看，Down Under公司的Old Man Emu减震器已经成为消除这些车辆在公路和小道上受到猛烈撞击时产生剧烈震动的最佳措施。我们从这里可以看到悬架系统未来的发展趋势。现在，机电可调式悬架在特定的应用场合已使用很多年了，但是现在应用在一些凯迪拉克汽车上的悬架高端技术，可能会在接下来的几年内渐渐渗透到豪华的运动型多功能汽车上。该技术以使用电化学液压油为特征，在施加电压的作用下，这种液压油可以在0.5毫秒这样短的时间内，迅速地改变其粘度，使得汽车行驶在最粗糙的路面时，也像是行驶在很平滑的路面上。从目前来看，车迷对运动型多功能汽车的狂热并没有减弱的迹象，这意味着你的很多客户可能已经拥有一辆SUV车作为主要用车或者备用车。如果这些车的行驶平顺性有很容易感觉到的改变或者恶化，车主会将这些车带到你的维修厂进行修理。不要对你的客户说“没什么大不了的，所有的运动型多功能汽车都会出现类似的问题”，而是要向他们解释清楚，还是有办法让这些汽车不论是行驶在穷乡僻壤的路面状况很差的道路上，还是行驶在城市内的林荫大道上，都能够保持良好的行驶平顺性的。