汽車懸架常見故障分析

王付利

摘要：汽車懸架是連接車架與車橋之間傳力裝置的總稱。它一般由導向機構(gòu)、彈性元件及減振器3部分組成。用來傳遞車輪和車架（或車身）之間的一切力和力矩，緩和、抑制路面對車身的沖擊和振動，保證汽車行駛的平順性和操縱穩(wěn)定性。文章介紹汽車關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件從整車輸入到整車應(yīng)用的開發(fā)流程，涉及整車輸入、結(jié)構(gòu)設(shè)計、空間動態(tài)分析，沖壓成形，強度、模態(tài)分析，以及試制、驗證等方案、方法，采用此方法有效地縮短開發(fā)周期、節(jié)約成本，提高產(chǎn)品開發(fā)效率。

關(guān)鍵詞：汽車懸架；故障；措施

1礦用汽車導向機構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 前懸架的導向機構(gòu)型式

剛性礦用自卸車前懸架結(jié)構(gòu)有兩種：非獨立懸架和獨立懸架。其中非獨立懸架主要是雙縱臂式，只在較少的車型中應(yīng)用，而獨立懸架的形式則多種多樣，并廣泛應(yīng)用在液力機械傳動和電傳動的車型中。按照導向機構(gòu)的不同可分為單縱臂式，雙叉臂式，燭式以及復(fù)合連桿式懸架。

（1）雙縱臂式

Unit Rig公司MT-4000之后的MT系列前懸架都采用了雙縱臂式非獨立懸架。這種形式大大降低了車架的應(yīng)力負荷，也改善了行使性能。這種懸架形式使得轉(zhuǎn)向油缸直接安裝在前橋上，從兩個縱臂間穿過。。目前這種懸架仍在MT系列車型上使用。

雙縱臂式懸架受力簡單，左右懸架只承受軸向力，使用壽命長，但是整體式前橋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非簧載質(zhì)量較大，整車質(zhì)心位置偏高，而且非獨立懸架相對于獨立懸架存在諸多不足，比如一側(cè)車輪的跳動必然會引起另一側(cè)車輪在橫向平面內(nèi)發(fā)生擺動，所以目前剛性自卸車上傾向于使用獨立懸架。

（2）單縱臂式

Euclid公司的8170和柳工首鋼重型汽車廠的190 t電動輪自卸車均采用單縱臂式獨立懸架，縱臂可以圍繞著其擺動軸線相對于車架上下擺動，左右懸架可以獨立運動，而且也只承受軸向力。該形式懸架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整車非簧載質(zhì)量較大，質(zhì)心位置偏高，但懸架受力簡單，使用壽命長。

HITACHI公司的EH3500采用前置定位臂式懸架，其形式與單縱臂式懸架類似，是其衍生。但油氣懸架的活塞桿未安裝在輪軸上，而是安裝在定位臂上，因此活塞桿不在缸筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)，前置定位臂的垂直運動避免了輪胎的磨損。

（3）燭式

燭式懸架在當今的剛性礦用自卸車上應(yīng)用最為廣泛，比如Komatsu公司的630E、730E、830E、930E，徐工的DE170，和湘潭電機的SF32系列等。燭式懸架結(jié)構(gòu)簡單，車架龍門梁內(nèi)空間較大，發(fā)動機總成位置可以降低和前移，使整車質(zhì)心高度下降，對提高汽車的操縱穩(wěn)定性有利。但懸架系統(tǒng)受力復(fù)雜，整個前橋的縱向行駛阻力、垂直載荷、橫向側(cè)偏力等都由油氣懸架承擔，而且由于主銷內(nèi)傾角的作用，前輪距會隨前油氣懸架的上下運動而發(fā)生變化，從而引起輪胎的橫向滑移，加重了輪胎以及前油氣懸架桿筒與缸筒之間的磨損，也影響到輪胎和油氣懸架的使用壽命。

1.2后懸架的導向機構(gòu)型式

由于剛性礦用自卸車大多都采用整體式后橋，所以后懸架主要為非獨立懸架。形式主要包括A型架橫拉桿式和四連桿式。

2汽車懸架常見故障診斷

減震器經(jīng)常出現(xiàn)的問題是性能下降、異響。常用的診斷方法如下：找一段惡劣路況，汽車行駛10km左右，停車用手摸減震器外殼，如果減震器外殼不熱，診斷為減震器失效；找一塊平坦路面，用力壓下車身前部或后部，然后松開，如果汽車車身有2～3次上下跳動，診斷為減震器工作良好，跳動次數(shù)過多，則診斷為減震器性能下降；汽車低速行駛時，進行緊急制動，若汽車振動比較劇烈，診斷為減震器失效；拆下減震器將其直立，用力拉壓減振桿應(yīng)有穩(wěn)定的阻力，往上拉的阻力應(yīng)大于向下壓時的阻力，如阻力不穩(wěn)定或無阻力，則診斷為減震器失效；檢查減震器油缸上端，如果油缸外殼上有油漬，可診斷減震器性能下降，需要更換。另外，減震器在實際使用中會出現(xiàn)發(fā)出響聲的故障，這主要是由于減震器與鋼板彈簧、車架或軸相碰撞，膠墊損壞或脫落以及減震器防塵筒變形，油液不足等原因引起的，應(yīng)查明原因，予以修理。

轉(zhuǎn)向角度傳感器的診斷相對來說比較簡單，打開點火開關(guān)，在轉(zhuǎn)角傳感器供電供電線、搭鐵線電壓正常情況下，轉(zhuǎn)動方向盤，用萬用表檢測轉(zhuǎn)角傳感器的信號線，如果信號線無電壓輸出，可診斷轉(zhuǎn)角傳感器故障；也可以使用示波器測量轉(zhuǎn)角傳感器信號線的輸出波形，如果波形不符合維修手冊標準，可診斷轉(zhuǎn)角傳感器故障。也可以使用汽車檢測儀讀取車輛的故障碼和數(shù)據(jù)流，如果有故障碼或數(shù)據(jù)流不符合標準值，在排除線路、控制單元故障外，也可以判斷轉(zhuǎn)角傳感器故障。

3汽車懸架故障防范措施

3.1自適應(yīng)控制方法

自適應(yīng)控制方法主要采用自校正控制策略。自校正控制策略在非線性車輛主動懸架系統(tǒng)上的運用，使得車輛能夠適應(yīng)在不同工況和不同載荷下懸架元件特性的變化，并及時反饋給電控單元以降低車身的振動頻率和幅度。其關(guān)鍵之處在于電控單元根據(jù)實時輸入信號，從設(shè)置好的存儲器中自動匹配出最符合當前路況的控制參數(shù)。

3.2 5臺架試驗與整車道路試驗

模擬該結(jié)構(gòu)件在整車中的工作狀態(tài)，端面作為安裝面，垂向、側(cè)向、縱向分別加載。以一定頻率循環(huán)到一定周期，試驗過程中檢查有無開裂、變形現(xiàn)象，當裂縫超出規(guī)定范圍時，停止驗證，原因分析清楚后繼續(xù)。

本體裂紋小于10mm、焊縫裂紋長度小于該焊縫長度的15%、無明顯永久變形（觀察項）結(jié)構(gòu)件無明顯變形。臺架試驗合格后，用于整車的綜合路況試驗驗證，驗證合格后正式開發(fā)沖壓、焊接、檢查模具，進行批量生產(chǎn)。以上步驟構(gòu)成整個開發(fā)流程，若某個步驟不滿足要求，則從結(jié)構(gòu)上進行優(yōu)化，直到達標。

3.3智能控制方法

目前，智能控制方法主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和模糊控制。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制具有巨量并行性和可學習性的特點，當系統(tǒng)再次遇到類似信號時能做出快速與準確的反應(yīng)，這也是其與傳統(tǒng)控制方法的區(qū)別所在。模糊控制方法指在隨機激勵作用下，通過模糊推理分別構(gòu)成主動和半主動控制規(guī)則，并使用此規(guī)則進行計算機模擬分析來控制車體的俯仰振動和垂直振動。

3.4獨立后懸架

剛性自卸車后懸架也有采用獨立懸架的形式，如Liebherr的TI272、TI274。TI274采用兩套獨立后橋，四個后輪由兩臺電機分別驅(qū)動，能為自卸車提供良好的牽引性能，并大大減少輪胎的磨損。獨立的后橋可以使每個后輪在崎嶇不平的路面上承受大致相同的地面壓力，從而減少輪胎的過載情況。

由于Ti車型的后橋是斷開式的，配備由Liebherr研發(fā)的直接負載獨立懸架，不需要要縱向或橫向的連桿。這種懸架的獨特之處在于電動機殼與后橋垂直起到連桿的作用，側(cè)向力通過貨箱傾卸銷軸直接傳遞到車架，油氣懸掛安裝在雙胎之間，每一套獨立的后軸可以沿中心方向擺動4度左右。

結(jié)束語

綜上所述，汽車懸架布置是一個集性能和空間布置于一體的技術(shù)活，懸架的硬點決定了懸架的性能，后期的調(diào)試匹配只能起到局部懸架性能提升。汽車懸架的檢查根據(jù)車輛采用的懸架形式進行診斷，普通懸架與電控懸架的檢查方式是由很大區(qū)別的。電控懸架系統(tǒng)的檢查在傳統(tǒng)檢測方法的基礎(chǔ)上，還要充分利用器材檢測儀，幫助維修人員提高檢測速度和準確率。

參考文獻

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[2]陳虹，宮洵，胡云峰，等.汽車控制的研究現(xiàn)狀與展望[J].自動化學報，2013，39（4）.

（作者單位：鄭州鄭宇重工有限公司）