汽车故障诊断项目二车辆跑偏课件.ppt
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1、项目二 车辆跑偏,一、项目分析 客户将一台奥迪A6 2.4L轿车开进服务站,跟维修技术人员抱怨说自己的车在行驶过程中出现跑偏现象,要求维修技术人员排除故障,使车辆恢复正常状态。,二、相关知识,(一)行驶系统1行驶系统的组成 轮式行驶系统主要由车架、车桥、悬架和车轮等组成,如图2-1所示。,图2-1 轮式行驶系统的组成和受力分析1前悬架 2车架 3后悬架 4驱动桥 5后轮 6前轮 7从动桥,车架是全车的装配基体,将整个汽车连接成一个整体;车轮安装在车桥上,支撑着车桥与汽车;悬架把车架与车桥连接在一起,减少汽车在行驶中受到的各种冲击与振动。,2行驶系统的功用,通过驱动车轮与路面之间的附着作用,使传
2、动系统传来的力矩变为汽车行驶的驱动力矩。支撑汽车总质量,传递路面作用于车轮上的各种力及力矩。,缓和冲击,减小振动,保证汽车的行驶平顺性;行驶系统还与转向系统配合保证汽车的操纵稳定性。,3车桥,车桥(也称车轴)通过悬架与车架(或承载式车身)相连接,两端安装汽车车轮。,车架所受的垂直载荷通过车桥传到车轮;车轮上的滚动阻力、驱动力、制动力和侧向力及其弯矩、转矩又通过车桥传递给悬架和车架,故车桥的作用是传递车架与车轮之间的各向作用力及其所产生的弯矩和转矩。,根据悬架的结构形式,车桥可分为整体式和断开式两种,如图2-2所示。整体式车桥的中部是刚性实心或空心梁,与非独立悬架配用;断开式车桥为活动关节式结构
3、,与独立悬架配用。,图2-2 整体式和断开式车桥,按车桥上车轮的作用不同,车桥分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥4种类型。其中,转向桥和支持桥都属于从动桥。,(1)转向桥,转向桥利用转向节使车轮偏转一定的角度以实现汽车的转向,同时还承受和传递车轮与车架及车架之间的垂直载荷、纵向力和侧向力以及这些力形成的力矩。转向桥通常位于汽车的前部,因此也常称为前桥。,各种类型汽车的转向桥结构基本相同,主要由前轴(梁)、转向节、主销和轮毂4部分组成,如图2-3所示。其中,前三者的示意图如图2-4所示。,图2-3 转向桥分解图1紧固螺母 2锥形套 3转向节臂 4密封垫 5主销 6左转向节总成 7衬套8左转向
4、节 9左转向梯形臂 10、13双头螺柱 11楔形锁销 12调整垫片14前轴 15油嘴 16右转向节上盖 17右转向节 18止推轴承19右转向梯形臂 20限位螺栓 21轮毂盖 22衬垫 23锁紧螺母24止动垫圈 25锁紧垫圈 26调整螺母 27前轮毂外轴承28螺母 29螺栓 30车轮轮毂 31检查孔堵塞32制动鼓 33前轮毂内轴承 34轮毂油封外圈35轮毂油封总成 36轮毂油封内圈 37定位销,图2-4 转向节、前轴、主销的示意图1转向节 2前轴 3主销,前轴(如图2-3中14所示)是转向桥的主体,一般由中碳钢经模锻而成。,前轴,转向节,转向节是一个叉形部件。上下两叉制有同轴销孔,通过主销与前轴
5、的拳部相连,使前轮可以绕主销偏转一定角度而使汽车转向。,主销,主销的作用是铰接前轴及转向节,使转向节绕着主销摆动,以实现车轮的转向。,轮毂,轮胎本身是软体的,轮胎内廓支撑轮胎的圆桶形的,中心装在轴上的部件就叫轮毂,如图2-5所示。,图2-5 轮毂,(2)转向驱动桥,越野汽车、前轮驱动汽车和全轮驱动(4WD)汽车的前桥,既起转向桥的作用,又兼起驱动桥的作用,故称为转向驱动桥。转向驱动桥如图2-6所示,它同一般驱动桥一样,由主减速器、差速器、半轴和桥壳组成。,图2-6 转向驱动桥示意图1主减速器 2主减速器壳 3差速器 4内半轴 5半轴套管 6万向节7转向节轴颈 8外半轴 9轮毂 10轮毂轴承 1
6、1转向节壳体12车轮 13主销 14主销轴承 15球形支座,4车轮定位,车轮定位的作用就是要使汽车的每个车轮在汽车上安装的位置、方向以及同其他车轮之间的相互位置关系保持正确、适当。,汽车的转向车轮、转向节和前轴三者之间的安装具有一定的相对位置,这种具有一定相对位置的安装叫做转向车轮定位,也称为前轮定位;对两个后轮来说,也同样存在与后轴之间安装的相对位置,称为后轮定位。前轮定位和后轮定位合起来,总称为四轮定位。,对于两端装有主销的转向桥,汽车转向时,转向车轮会围绕主销轴线偏转,如图2-7(a)所示。但在大多数断开式转向桥中没有主销,采用上、下球头销代替主销,上、下球头销球头中心的连心线相当于主销
7、轴线,如图2-7(b)所示。,图2-7 主销的不同形式1转向主销 2转向轴线 3上球头销 4下球头销,前轮定位包括4个要素:主销后倾、主销内倾、前轮外倾及前轮前束。,(1)主销后倾,定义 主销安装在前轴上,其上端略向后倾斜,这种现象称为主销后倾。在垂直于汽车支撑平面的纵向平面内,主销轴线与汽车支撑平面垂线之间的夹角叫主销后倾角,如图2-8所示。,图2-8 主销后倾示意图,作用 当汽车直线行驶偶然受外力作用而稍有偏转时,主销后倾将产生与车轮转向反方向的力矩,使车轮自动回正,以保证汽车直线行驶的稳定性。原理,形成,主销后倾角一般是在将前轴连同悬架安装在车架上时,前轴向后倾斜而形成的。,图2-9 V
8、orlauf几何结构示意图,图2-10 主销后倾角可为负值,(2)主销内倾,定义 主销安装在前轴上,其上端略向内侧倾斜,这种现象称为主销内倾。在垂直于汽车支撑平面的横向平面内,主销轴线与汽车支撑平面垂线之间的夹角称为主销内倾角,如图2-11所示。,图2-11 主销内倾,作用 使车轮在受外力偏离直线行驶时,会在车轮作用下自动回正。另外,主销内倾还可减少传至转向机构的冲击,并使转向轻便。原理,表2-1 常见国产汽车的车轮定位参数,形成,整体式转向桥的主销内倾角是在制造前轴时将销孔轴线上端向内倾斜而获得的。,总结,主销后倾和主销内倾都具有使车轮自动回正及保证汽车直线行驶稳定性的作用,其区别在于主销后
9、倾角的回正作用随着车速的增高而增大,而主销内倾的回正作用几乎与车速无关。,(3)车轮外倾,定义 转向轮安装在转向节上时,其旋转平面上端向外倾斜,这种现象称为转向车轮外倾。车轮旋转平面与垂直于车辆支撑面的纵向平面之间的夹角称为车轮外倾角,如图2-12所示。,图2-12 车轮外倾,作用 调整车辆负载作用于轮胎的中心,消除跑偏,减少轮胎磨损,同时提高车轮工作的安全性和转向操纵的轻便性。原理,(4)车轮前束,定义 车轮安装在车桥上,两前车轮的中心平面不平行,其前端略向内侧收束,这种现象称为前轮前束,如图2-13所示。两前轮后端距离A大于前端距离B,其差值AB称为前轮前束值。,图2-13 前束,作用 消
10、除因车轮外倾所造成的不良后果,保证车轮不向外滚动,防止车轮侧滑和减轻轮胎的磨损。它补偿了由于车轮外倾地面对轮胎产生的侧向力,使驾驶稳定。原理,图2-14 车轮外倾产生的车轮运动示意图,前轮前束值可以通过改变转向横拉杆的长度来调整,一般前束值为012mm。,5悬架,(1)悬架的组成和作用 如图2-15所示,悬架主要由弹性元件1、导向装置2、5和减振器3三部分组成。,图2-15 悬架组成示意图1弹性元件 2、5导向装置 3减振器 4横向稳定器,悬架的主要作用是把路面作用于车轮上的垂直反力(支撑力)、纵向反力(驱动力和制动力)和侧向反力以及这些反力所形成的力矩传递到车架(或承载式车身)上,以保证汽车
11、的正常行驶。,(2)悬架的类型,根据汽车两侧车轮运动是否相互关联,汽车悬架可分为非独立悬架和独立悬架两种形式,如图2-16所示。,图2-16 非独立悬架与独立悬架示意图,非独立悬架(见图2-16(a)的结构特点是汽车两侧车轮分别安装在一根整体式的车轴两端,车轴则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跳动时,将要影响另一侧车轮的工作,因此称为非独立悬架或相关悬架。,独立悬架(见图2-16(b)则是两侧车轮分别安装在断开式车轴的两端,每段车轴和车轮单独通过弹性元件与车架相连。,这样,当一侧车轮跳动时,对另一侧车轮不产生影响,因此称为独立悬架。独立悬架的前轮可调整其定位,故在轿车上
12、被广泛应用。,根据车轮运动形式的不同,独立悬架可分为横臂式独立悬架(见图2-17(a)(车轮在汽车横向平面内摆动的悬架)、纵臂式独立悬架(见图2-17(b)(车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架)、烛式(见图2-17(c)和麦弗逊式独立悬架(见图2-17(d)(车轮沿主销移动的悬架)等类型。,图2-17 独立悬架分类示意图,(3)电子控制空气悬架,电子控制悬架系统的分类。根据有源与无源,电子控制悬架分为半主动悬架和全主动悬架(简称主动悬架)两大类。,半主动悬架。半主动悬架是由可变特性的弹簧和减振器组成的悬架系统,它不能随外界的输入进行最优控制和调节,但它可以根据路面的激励和车身的响应,按存储在微机内
13、的各种条件下弹簧和减振器的优化参数对弹簧刚度和悬架的阻尼进行自适应调整,将车身振动控制在某个范围之内。,主动悬架。主动悬架需要一个动力源(液压泵或空气压缩机等)为悬架系统提供连续的动力输入,是一种有源控制。,根据悬架介质不同,主动悬架又分为油气式主动悬架和空气式主动悬架。这里只介绍空气式主动悬架的结构原理。,电子控制空气式主动悬架的结构。电子控制空气式主动悬架主要由信号输入装置、空气悬架刚度及减振器阻尼力调节装置、车身高度调节装置及悬架电控单元(ECU)组成,其布置形式如图2-18所示。,图2-18 电子控制空气式主动悬架布置示意图1空压机 2发动机IC调节器 3前悬架控制执行器 4节气门开度
14、传感器5后悬架控制执行器 6后车身高度传感器 72号高度控制阀8转向盘转角传感器 9悬架控制开关 10车高指示灯、LRC指示灯、1号车速传感器 11制动开关 121号高度控制阀13前车身高度传感器 14干燥器与排气阀,a信号输入装置。该装置主要由前、后车身高度传感器13和6、转向盘转角传感器8、车速传感器、节气门开度传感器4、悬架控制开关9和制动开关11等组成。,b空气悬架刚度及阻尼力调节系统。空气悬架刚度的调节空气悬架的构造,如图2-19所示。,图2-19 空气悬架的构造 l导线 2执行器盖 3执行器 4悬架支架 5气压缸 6空气管,图2-20 空气悬架内部结构l副气室 2主气室,悬架刚度的
15、调节。主、副气室之间的通路靠气阀控制,开关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,可实现空气弹簧低、中、高3种状态的刚度调节。,图2-21 悬架刚度的调节原理1阻尼调节杆 2气阀控制杆 3主副气室通路 4副气室 5主气室6气阀体 7少气体通路 8阀体 9多气体通路,悬架阻尼的调节。悬架阻尼大小的调节通过改变减振器阻尼孔截面积的大小实现,如图2-22所示。,图2-22 悬架阻尼的调节原理1阻尼调节杆 2阻尼孔 3活塞杆 4转阀,c悬架控制执行器。它除了控制减振器的转阀进行阻尼调节外,还同时驱动主、副气室的气阀进行刚度调节。,d车身高度调节装置。车身高度调节
16、装置作用是使车身高度根据汽车内乘坐人员或车辆载重情况自动做出调整,以保证汽车行驶所需要的高度及汽车行驶状态的稳定。,图2-23 悬架控制执行器结构 1电磁线圈 2制动杆 3步进电动机 4小齿轮 5阻尼调节杆 6刚度调节杆 7扇形齿轮,图2-24 步进电动机的基本工作原理及动作位置,车身高度调节装置如图2-25所示,主要由空气压缩机1、直流电动机2、高度控制电磁阀4、空气干燥器及排气阀3等组成。,图2-25 车身高度调节装置l空气压缩机 2直流电动机 3空气干燥器及排气阀 4高度控制电磁阀5空气悬架 6指示灯 7悬架电控单元 8车身高度传感器,电控空气式悬架的控制原理。a利用弹簧刚度和减振器阻尼
17、力进行控制。高速感应控制。坏路面感应控制。前后轮相关控制。,抗“仰俯”能力。抗“侧倾”能力。抗“点头”能力。,b车身高度控制。悬架电控单元根据汽车行驶速度和路面的变化,自动调整车身高度,以确保汽车行驶稳定性和通过性。车身高度控制有“常规值自动控制”模式和“高速行驶自动控制”模式,每种模式又分为“低”、“中”、“高”3种状态。,高速感应控制。坏路面行驶控制。驻车时车身高度控制。,6车轮与轮胎,汽车车轮总成如图2-26所示,它由车轮和轮胎两大部分组成,是汽车行驶系统的重要部件。,图2-26 车轮总成1轮胎 2平衡块 3车轮4装饰罩 5螺栓 6气门嘴,其主要功用如下。支撑整车质量。缓和由路面传递来的
18、冲击载荷。通过轮胎和路面之间的附着作用为汽车提供驱动力和制动力。,产生平衡汽车转向离心力的侧向力,以便顺利转向,并通过轮胎产生的自动回正力矩,使车轮具有保持直线行驶的能力。,(1)车轮,车轮的功用、组成。车轮是介于轮胎和车桥之间承受负荷的旋转组件,其功用是安装轮胎,承受轮胎与车桥之间各种载荷的作用。车轮一般是由轮毂、轮辋和轮辐组成,如图2-27所示。,图2-27 车轮的组成1轮毂 2挡圈 3轮辐(辐板式)4轮辋 5气门嘴伸出口,车轮的构造。a轮辐。按轮辐结构的不同,车轮可以分为两种形式:辐板式车轮和辐条式车轮。辐板式车轮。如图2-27所示,由挡圈、轮辋、辐板和气门嘴伸出口组成。货车辐板式车轮如
19、图2-28所示。,图2-28 货车辐板式车轮1螺栓孔 2辐板 3辐板孔 4气门嘴伸出口 5轮辋,图2-29 货车双式车轮1销钉 2锁紧螺母 3锁止垫片 4调整螺母,图2-30 轿车辐板式车轮,图2-31 轿车铝合金车轮,辐条式车轮。按辐条结构的不同,辐条式车轮又分为钢丝辐条式车轮和铸造辐条式车轮,如图2-32所示。,图2-32 辐条式车轮1轮毂 2轮辋 3辐条 4螺栓 5衬块,b轮辋。轮辋的类型和结构。轮辋用于安装和固定轮胎。按其结构不同,轮辋的常见结构形式有深槽轮辋、平底轮辋和对开式轮辋,如图2-33所示。此外,还有半深槽轮辋、深槽宽轮辋、平底宽轮辋、全斜底轮辋等。,图2-33 轮辋的常见结
20、构形式1挡圈 2锁圈,深槽轮辋如图2-33(a)所示,平底轮辋如图2-33(b)所示,对开式轮辋如图2-33(c)所示。,(2)轮胎,轮胎的功用和类型。a功用。现代汽车都采用充气式轮胎,轮胎安装在轮辋上,直接与路面接触,它的功用如下。,支撑汽车的质量,承受路面传来的各种载荷的作用。和汽车悬架共同来缓和汽车行驶中所受到的冲击,并衰减由此而产生的振动,以保证汽车有良好的乘坐舒适性和行驶平顺性。保证车轮和路面有良好的附着性,以提高汽车的动力性、制动性和通过性。,b类型。按轮胎内空气压力的大小,轮胎分为高压胎(0.50.7MPa)、低压胎(0.20.5MPa)和超低压胎(0.2MPa以下)3种。按轮胎
21、有无内胎,轮胎分为有内胎轮胎和无内胎轮胎(俗称真空胎)两种。按胎体帘布层结构的不同,轮胎分为斜交轮胎和子午线轮胎。,轮胎的结构。a有内胎轮胎。有内胎轮胎由外胎、内胎和垫带等组成,使用时安装在汽车车轮的轮辋上,如图2-34所示。,图2-34 有内胎轮胎1外胎 2内胎 3垫带,b无内胎轮胎。无内胎轮胎俗称真空胎,在外观上与普通轮胎相似,但是没有内胎及垫带。如图2-35所示。,图2-35 无内胎轮胎1橡胶密封层 2气门嘴 3胎圈橡胶密封层 4橡胶垫圈 5气门螺母 6轮辋,c外胎的结构。外胎由胎面、帘布层、缓冲层和胎圈组成,如图2-36所示。,图2-36 外胎的结构1胎冠 2缓冲层 3胎肩 4帘布层
22、5胎侧 6胎圈,胎面。胎面是轮胎的外表面,可分为胎冠、胎肩和胎侧3个部分。胎冠与路面直接接触,并产生附着力,使车辆行驶和制动。,图2-37 胎面花纹1横向花纹 2纵向折线花纹,胎肩是较厚的胎冠和较薄的胎侧间的过渡部分,一般也制有各种花纹,以提高该部位的散热性能。胎侧又称胎壁,它由数层橡胶构成,覆盖轮胎两侧,保护内胎免受外部损坏。,帘布层。帘布层是外胎的骨架,主要用于承受载荷,保持外胎的形状和尺寸,并使其具有足够的强度。,按照帘布层帘线排列方式的不同,外胎可以分为斜交轮胎和子午线轮胎,如图2-38所示。,图2-38 轮胎的结构形式,图2-39 子午线轮胎胎侧与斜交轮胎胎侧比较,子午线胎与斜交轮胎
23、相比,具有行驶里程长、滚动阻力小、节约燃料、承载能力大、减振性能好、附着性能好、不易爆胎等优势,目前在汽车上应用广泛。,缓冲层。缓冲层夹在胎面和帘布层之间,由两层或数层较稀疏的帘布和橡胶制成,弹性较大。胎圈。胎圈由钢丝圈、帘布层包边和胎圈包布组成,有很大的刚度和强度,可以使外胎牢固地安装在轮辋上。,(二)转向系统,1转向系统的功用 汽车在行驶中,经常需要改变行驶方向。汽车上用来改变汽车行驶方向的机构称为汽车转向系统。汽车行驶方向的改变是由驾驶员通过操纵转向系统来改变转向轮(一般是前轮)的偏转角度实现的。,转向系统不仅可以改变汽车的行驶方向,使其按照驾驶员规定的方向行驶,而且还可以克服路面侧向干
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