汽车行驶记录仪的设计（推荐7篇）
我国汽车行驶记录仪的应用理念
面对我国日趋严峻的道路交通安全形势,各省市先后积极安装试用汽车行驶记录仪,但由于在应用中普遍缺乏足够的`认识和理解,导致各地急功近利、缺乏配套建设、产品市场混乱,结果收效甚微.笔者经过充分的国内外调研,分别从汽车行驶记录仪的基本概念和功能、产品的特点及要求、推广应用及建设需求等几方面进了行阐述和澄清,并指出我国汽车行驶记录仪推广应用中应着重解决的问题和应有的思路.
作 者：张明明 陈天翼 樊晶光 李晓平ZHANG Ming-ming CHEN Tian-yi FAN Jing-guang LI Xiao-ping 作者单位：中国安全生产科学研究院,北京 100029 刊 名：中国安全科学学报 ISTIC PKU英文刊名：CHINA SAFETY SCIENCE JOURNAL 年，卷(期)：2006 16(8) 分类号：X924 关键词：安全 道路交通 管理 汽车 记录仪关键词：单片机,记录仪系统,模块化设计
随着汽车普及率的提高, 交通阻塞也越来越严重, 人流, 物流, 车流骤增, 导致道路交通事故频繁发生, 而且呈上升趋势, 群死群伤的恶性交通事故屡屡发生。给人民生命、企业的经营活动和国家财产都造成了巨大的损失。为了保护人民的生命财产安全, 遏制交通事故频发, 许多公司企业科研单位研制开发汽车行驶记录仪。本文在汽车行驶记录仪的背景和发展现状基础上, 结合汽车行驶记录仪系统的国家标准, 自主研究了一套基于单片机的汽车行驶记录仪系统。整个系统包括汽车端的汽车行驶状态记录仪和计算机端的汽车行驶信息数据分析软件两部分, 前者记录下的状态数据最终送到计算机, 由计算机侧相应的分析软件来分析, 这样得到的结果有助于运输企业和管理部门监控车辆的运行状态, 加强对车辆和驾驶员的管理, 同时也可为交通管理部门对汽车事故处理提供相应的技术手段。这里仅介绍汽车端的汽车行驶状态记录仪的设计 (以下简称记录仪) 。
1 记录仪系统的功能和主要性能指标
1.1 系统的主要功能
1) 能够实时监测并记录汽车行驶的各种状态信息, 包括速度、里程等重要数据。2) 可记录驾驶员信息 (如姓名、工号等) 和汽车信息 (如车号等) , 为有关部门检查提供必要的信息。3) 安装在汽车上的汽车行驶状态记录仪可进行输入信息的提示, 同时还要有实时信息的显示, 并可根据用户要求或设置, 另外还要具备汽车超速时的报警功能。4) 具有数据通信功能, 可以将记录仪系统与PC机和U盘等设备进行数据传输。
1.2 系统的主要性能指标
1) 合适的数据记录频率:速度的采样周期可设置为1次/s~0.2次/s。2) 一定的数据记录容量:0~240h。3) 较长的数据存储时间:掉电情况下可至少保存10年以上。4) 监测汽车行驶速度范围:0~240km/h。5) 记录需要的汽车行驶数据, 包括速度、里程、超速度及时间、停车次数及时间。6) 可以存储驾驶员信息、汽车信息、发车时间和到站时间。7) 要能够抗电磁干扰、防火、防潮、抗冲击。8) 尺寸大小合适, 便于在汽车上安装。
2 系统的总体构思
本系统主要包括数据采集、数据存储、液晶显示和键盘电路、单片机系统和通信接口等几个功能模块。系统的总体结构框图如图1所示。
3 系统的硬件设计
3.1 供电电源模块
目前汽车内部产生的供电是+12V, 而记录仪正常工作时, 本身芯片所需的电压为5V。为了保证记录仪的正常工作, 所以系统需要供电模块来实现+12V~+5V的电源变换。因此选用D C/D C变换器M C 34063组成D C/D C降压变换器。
3.2 单片机系统
对于整个汽车记录仪而言, 单片机是整个系统的核心部分, 本系统采用了PH ILIPS公司生产的P89C 51R D 2单片机。该芯片除了具有256字节的内部R A M, 还扩展了768字节的R A M空间, 完全能够满足程序运行期间所需要的比较大的数据空间, 无需扩展外部R A M, 使系统更可靠和更经济。并且P89C 5lR D 2中的在系统编程和在应用中编程功能可以通过串口对汽车行驶记录仪进行软件升级, 极大的方便了记录仪的维护工作, 为汽车行驶记录仪功能的完善提供了便利。
3.3 信号采集模块
本系统采集的信号主要分为三个部分:车速信号、开关量信号以及和实时时钟数据, 对不同种类的信号采用不同的采集方式。时钟数据采集由实时时钟模块完成。1) 车速信号的采集。车速信号的采集主要是通过霍尔传感器把车速转换车脉冲信号来实现的, 即汽车行驶过程中轮子每转一周会通过内部的霍尔传感器送给系统一对差分信号, 系统通过信号采集模块获得一个对应的脉冲信号, 通过对该脉冲信号计数, 以及已知的轮子直径信息计算, 得到车子的运行速度。为了防止汽车围环境的干扰, 切断输入和输出通道间直接的电信号联系, 本系统采用了光电隔离电路。采集到的车速脉冲信号由单片机P89C 51的外部中断TN X0捕捉进行采集。另外用定时器记录脉冲的输出间隔, 从而计算出里程、车速等实时数据, 用以保存和输出。2) 开关量信号采集。开关量信号包括车门、左灯、右灯、倒车灯、远光灯、近光灯、刹车、汽车喇叭等信号。这些开关信号先经过TLP521光耦隔离处理后直接输入到单片机P89C 51的P1口。系统每隔0.2s对开关量信号和1路脉冲信号采集一次, 处理器只要将P1口的状态直接读入就可以了。
3.4 实时时钟模块
在前面对系统的功能指标要求中提到数据记录容量要求在0~240小时, 数据存储时间在掉电情况下要求至少保存10年以上。为了准确地记录车辆行驶状态, 并对异常情况下的断电时间进行记录, 因此选择实时时钟芯片来提供日期和时间。本系统中选用D A LLA S半导体公司的芯片D S12887, D S12887实时时钟芯片可以产生详细的时间和日期信息, 可以记录汽车信息过程中各种状态发生时对应的时间信息, 它可以满足系统的功能要求。
3.5 数据存储模块
汽车记录仪的核心功能就是完成汽车在行驶过程中的各种状态参量数据的及时记录, 并对这些数据进行可靠的存储保护。本系统对数据的存储器要求很高, 需要从以下几个方面考虑:1) 掉电后数据需要保存;2) 可擦写次数多;3) 可靠性高。故本系统采用了A tm el公司生产的串行大容量可擦写的可编程存储器A T24C 512芯片作为数据存储模块。
3.6 显示和键盘模块
1) 键盘模块。键盘是单片机应用系统最常用的输入设备, 可以通过键盘向系统输入一些信息, 如设计人员通过键盘向单片机系统输入指令、地址和数据等, 实现简单的人际通信。在本系统中, 键盘主要是用来输入驾驶员和车辆的一些信息等, 它是由单片机控制的。2) 液晶显示模块。本系统要求能够进行字符、数字和汉字的显示, 因此选用了内含KS0108B/H D 61202控制器的图形液晶显示器G XM 12864, 它是一种采用低功耗C M O S技术实现的点阵图形LC D模块, 有8位微处理器接口, 通过内部的128 X 64位映射D D R A M (D isplay D ata R A M) 实现128X 64点大小的平板显示。
3.7 通信模块
本记录仪的通信模块是根据记录仪的国家标准要求同时配置以下两种接口:标准R S232C D型9针接口和U SB (通用串行总线) 标准接口来实现与数据分析系统的数据传输。
P89C 51R D 2片上带有全双工串行通信接口, 可以使用它来实现与PC机和键盘显示模块之间的通信。本系统采用M A XIM公司的M A X232芯片实现了单片机和PC机之间的TTL与R S232电平之间的双向转换。
另外, 本系统采用了C ypress公司生产的SL811H ST接口芯片和51系列单片机来实现U SB接口功能。
4 系统的软件设计
系统的功能决定了系统的软件设计。本系统的软件设计采用模块化设计的方法, 整个系统程序包括主程序、数据采集子程序、数据存储子程序、时钟的设置和获取子程序、液晶显示键盘子程序、通信子程序等。所有的程序均采用C语言编写, 可以很方便地调试和下载程序代码。本系统主流程如图2所示。
5 系统抗干扰设计
记录仪主机的干扰源主要来自内部和外部两个方面。内部干扰源有:1) 信号线之间的串扰;2) 相邻回路耦合造成的干扰;3) 元器件布局不合理造成的干扰;4) 寄生振荡等。外部干扰源主要有电磁干扰、电源波动造成的干扰以及环境干扰等。针对本系统可能存在的上述干扰, 本文采取了一些措施, 尽量减少干扰:1) 通道干扰采用光电隔离措施;2) 对印制电路板进行抗干扰设计;3) 对电源进行抗干扰设计。
6 结语
本文主要是结合汽车行驶记录仪国家标准G B/T19056-2003设计了一种基于单片机的汽车记录仪系统, 主要对该记录仪的硬件系统、软件系统的实现进行了叙述, 并介绍了本系统的抗干扰设计。该记录仪系统还有待改进和完善的地方, 需要在今后做进一步的深入研究。例如可研究采用嵌入式系统来设计该记录仪, 可进一步扩展记录仪的功能。
参考文献
[1]白延敏.51单片机典型系统开发实例精讲.电子工业出版社[M], 2009.
【关键词】汽车行驶记录仪；CAN总线；U盘存储；GPS
1.引言
汽车行驶记录仪俗称汽车黑匣子[1]，是对车辆行驶速度、时间、里程以及有关车辆行驶的其他状态信息进行记录、存储并可通过接口实现数据输出的数字式电子记录装置[2][3]。汽车行驶记录仪对遏止疲劳驾驶，车辆超速的违章、约束驾驶员的不良行为，提高交通的管理执法水平和运输管理水平、保障车辆运行安全有着重要的实际作用及意义[4][5]，也为交通管理部门准确了解界定交通事故发生原因和公正处理提供了科学、权威的依据[6][7]。
2.主机硬件结构
根据最新的汽车行驶记录仪国家标准GB/T19056-2012《汽车行驶记录仪》要求[8]，与2003年国标相比增加了行驶记录功能、定位功能，在行驶记录功能中增加了安全警示功能，并对一些功能指标进行了修改，其中GPS定位功能按照JT/T794-2011道路运输车辆卫星定位系统车载终端技术要求设计。目前国内大多数的记录仪都通过信号线与汽车连接，本文应用CAN总线来接收汽车上的信息，较少布线，提高效率，并为测试方便专门针对CAN总线设计了汽车仪表模拟软件，模拟汽车上各个传感器通过CAN总线向记录仪发送数据，并结合汽车行驶记录仪功能设计了一个多功能汽车行驶记录仪，主要包括上位机和下位机两部分。系统硬件结构图如图1所示。
图1 系统硬件结构
2.1 CAN总线
CAN总线电路主要由控制器接口与总线接收器组成，本系统采用的飞思卡尔MC9S12XS128单片机内嵌MSCAN模块，作为控制器接口，总线接收器采用TJA1050芯片，TJA1050芯片是CAN控制器与物理总线间的接口，它可以为总线提供不同的差动发送性能，为CAN控制器提供不同的接收性能。它共有8个管脚，主要有两种工作模式，分别是高速模式和静音模式，其中高速模式是传统的工作模式，选择这种模式只需将S管脚接地，本系统就是应用这种工作模式。硬件电路如图2所示。
图2 CAN总线电路
2.2 存储器
本系统的存储芯片采用256K的非易失性铁电随机存储芯片FM24C256，它的结构容量为32768*8位，使用二线制串行总线双向传输；USB接口电路包含CH376S芯片和辅助元器件，晶体X1为标准12MHZ，电容C4用于内部电源节点退耦从而降低USB传输过程中的EMI，采用8位并口的信号端口，用于连接单片机的并口，并口的必要信号包括D0-D7、A0、RD#、WR#、CS#以及GND，而INT#是可选。其中D0-D7为八位数据信号线，A0判断信号是数据还是命令，为高时进行写命令，为低时进行读数据，RD#与WR#分别为输入写选通信号和输入读选通信号，低电平有效，CS#为片选控制信号，低电平有效。具体电路如图3所示。
图3 SD卡接口电路
2.3 身份识别
身份识别采用MFRC522高度集成非接触式读写卡芯片，采用SPI接口进行通信，SPI时钟M-MFSCK由单片机产生，M-MFSDA为主模式片选输出，数据通过M-MFMOSI由单片机发到RC522，数据通过M-MFMISO从MFRC522发回单片机，M-MFMOSI和M-MFMISO传输每个字节都是高位在前，M-MFSDA、M-MFSCK、M-MFMOSI、M-MFMISO分别对应于RC522的SDA、D5、D6、D7引脚，连接单片机的PA7、PA6、PA5、PA4引脚，电路如图4所示。
图4 身份识别电路
2.4 GPS定位电路
GPS采用ATK-NEO-6M-V23高性能GPS定位模块，模块采用U-BLOX NEO-6M模组，体积小巧，性能优异，模块自带陶瓷天线及MAXIM公司20.5dB高增益MAX2659芯片，可通过串口进行各种参数设置，并可保存在 EEPROM，使用方便，自带IPX接口，可以连接各种有源天线，适应能力强，采用U-BLOX NEO-6M模组，可通过串口进行各种参数设置，并可保存在EEPROM。
3.上位机软件
上位机软件主要包括两部分，一是汽车仪表模拟软件；二是数据分析软件。这两个软件都是通过Visual Basic语言来实现。
汽车仪表模拟软件用来模拟汽车各个节点的数据量，比如油量、转速、速度、水温、制动信息等，通过CAN总线发送到汽车行驶记录仪中。仪表软件显示界面如图所示，首先打开设备，配置成功后，通过拖动指针下面的滑轴来使指针转动，点击刹车ON键来模拟制动信息，点击周期发送可向记录仪中发送相应数据，同时可以调节发送间隔。如图5所示。
图5 汽车仪表模拟软件
数据管理软件首先进入的是登录界面。输入驾驶员的卡号和密码进入菜单界面，需要先配置串口号和波特率，打开端口后便可以查看其它界面，如图6所示，具体如下：
1.行驶数据界面。行驶数据界面可以看到驾驶证号和开车、停车时间，并且有横坐标为时间、纵坐标为速度的曲线；
2.事故疑点界面。事故疑点界面可以看到停车时间，并且有横坐标为时间、纵坐标为速度的事故疑点曲线，绿线代表速度，红线代表制动信号；
3.GPS定位界面。进入到GPS定位界面可以看到定位曲线，横坐标为经度，纵坐标为纬度；
4.数据列表界面。这里能看到驾驶证号、开车时间、停车时间、秒平均速度、事故疑点速度、事故疑点刹车、汽车经纬度、油量、转速、水温等数据信息。
图6各显示界面
4.结论
本文根据最新的汽车行驶记录仪国家标准GB/T19056-2012《汽车行驶记录仪》要求，结合目前对汽车行驶记录仪的实际需求，并在国标的基础上又增添了一些功能的汽车行驶记录仪，主机以飞思卡尔MC9S12XS128为核心的汽车行驶记录仪的整体方案，应用了CAN总线技术，提高了系统通信的效率和可靠性。硬件部分主要包括主控及电源部分、显示部分、存储部分、通信部分。软件主要包括下位机软件和上位机软件。对记录仪系统的功能及精准度进行测试，每一部分都通过的了测试，达到了预期的标准。
参考文献
[1]高玉民.中外汽车黑匣子的现状与发展动态[J].汽车电器，2009（1）.
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[5]崔焱，余成波.基于ITS车辆行驶安全驾驶辅助系统的研究[J].现代电子技术，2012（3）.
[6]侯树梅，王世震.汽车车身总线应用现状及发展趋势[J].汽车电器，2010.
[7]钟明.基于车载网络的汽车行驶记录仪主机模块研究与设计：〔硕士学位论文〕.武汉：武汉理工大学.2011.
[8]国家质量监督检验检疫总局.汽车行驶记录仪中华人民共和国国家标准GB/T19056-2012，2012.
作者简介
工作中，认真、负责、安全正点的完成每一次领导交给的任务。虚心向师傅学习，利用各种机会学习业务知识，多年来驾驶过解放、五十铃、东风、红岩等多种大型运输车及别克、桑塔纳、现代等多种款型的小型车辆。从中所得到的经验使我能独立处理雪、雨、风、泥泞等多种环境条件下驾驶，曾完成一些超大、超高、笨重、易碎物品的运输，我感到要开好一部车确实不是一件容易的事，驾驶员应该高标准、严要求，不但在各种情况下确保行车安全，了解多种车型的结构、性能及特点，作到发现故障及时排除，始终保持车辆的良好技术状态，下面浅谈地车辆安全运行方面的体会。
安全行车的基本体会就是自己能够正确对待和处理好汽车运行中人、车、路三者的关系，而这三大要素，首先是人和车的关系，我认为保持汽车技术状态正常完好是很重要的，但不是保证行车安全的决定因素，决定因素是驾驶员在行驶中能严格遵守交通规则和驾驶员操作规程，要应付各种复杂的交通情况，就得在思想上高度警惕，行驶中事事小心，处处预防，要准备随时处理好与安全行车有关的各种情况，要把不利因素转为有利因素，变被动为主动，要不断地把情况化险为夷，转危为安。
一、车速安全。“快与慢”的关系是相对的，也是辩证的，应当是有快有慢，要根据道路交通条件，如果视线良好、道路宽阔，车辆可以中速和较高速行驶，一方面提高车辆经济性达到节约油耗，一方面也缩短运输时间，提高生产效率。但是车速过快，往往使汽车失去操纵性和稳定性，加剧了机械的磨损，提高了燃油的消耗率，使制动非安全区急剧增加，直接影响到交通运输的安全，人们常说：“十次肇事九次快”是驾驶员用鲜血、甚至是生命换业的经验教训。再说，慢是为了快，慢是一种技术性手段，可达到快的目的。如我们在行车中强调做到“礼让三先”（先让、先慢、先停）看起来是慢，其实是为快打基础。所以说，要因地制宜，视交通情况掌握车速。要在保障行车安全的前提下，按照《交通条例》规定车速，灵活掌握，切不能强求。我还经常告诫自己，除了自己车不碰别车外，还要尽量做到不被他人车撞自己车，在公路时常遇到个别横冲直撞、蛮不讲理的行车者，我总是让其通过，否则一旦发生事故对国家、对他人、对自己都没有好处。
二、会车、超车与安全。汽车运行中随时都可能与迎面的汽车相遇，相互交会的机会很多，道路的宽窄、视线的好坏、行车的速度等直接影响到会车的安全。我认为驾驶员在会车时，首先应自觉做到“礼让三先”，思想要集中，减速靠右，随时准备应付意外，如发现问题时，首先将油松开，脚移到刹车踏板上，作停车的紧急准备，在冰雪或泥泞的滑路上，会车车速要降到最低限度，尽量用挡位控制车速，不准使用制动，因为此时的道路很滑，路面附着系数小，以防侧滑造成车辆相撞。如果严格遵守操作规程，事故是不会发生的。我多年来每逢冰雪或泥泞的道路上行驶，我总是高度警惕，严守操作规程，把“安全”二字放在第一。
驾驶员的经验、性格各有差异，因而行车速度是不同的，在行车中经常出现超车现象，尤其在城市交通要道，车辆集中的地方超车现象更为普遍，如情况估计不足，就会导致判断失误发生事故。我在日常的行车中经常遇到一些不正常的超车现象，有的是让车不让速，不给别人创造安全行驶的条件；有的是强行超车，硬挤前车或超过后有意撞对方车辆，猛打方向盘，点刹车吓唬对方，这样超车是极不安全的，而且还是不道德的行为。我认为，如一方礼让，使其对方顺利通过，看起来方便了对方，实质上也方便了自己，这也是个“得与失”的问题，我自己经常这样想，也这样做。在行车中遇到狭路交会受阻时，自己首先做到要从全局和长远的观点对待和处理此类事情，真正做一名遵守职业道德的驾驶员。
三、制动与安全。
（1）、由于车辆在行驶中道路和交通情况的不断变化，常常要改变行车速度，或快或慢，或行或停，通常我们把行驶中的汽车能够强制地降低到任意要求的行驶速度，甚至降低到零，下坡又能保持着一定速度的使用性能称为汽车的制动性。
（2）、在实际制动过程中，并不是驾驶员想停车就能立即停车，需要一定的反应时间，它包括驾驶员反应时间和制系统反应时间，这段时间里，车行驶的距离称为反应距离，从驾驶员踏下制动踏板到车辆停住为止所移动的距离称为制动距离，这个距离之和就是制动停车距离，由此说明它们是汽车的制动非安全区，这样行人或其它车辆如处在汽车的制动非安全区，搞不好会发生交通事故。
（3）、影响驾驶员安全制动的因素有如下几点：
禁止标志：
1. 禁喇叭 No horn.
2. 禁闯红灯 No joywalking.
3. 禁止通行 No passing. No Through Traffic.
4. 禁止越线 Keep in lane.
5. 禁止汽车 Auto1 Not Permitted.
6. 不准回转 No U Turn
7. 不准入内 No Entry
8. 不准停车 No Parking
9. 不准等候 No Waiting
10.不准左转 Keep Right
11.不准右转 Keep Left
12.不准超车 No Overhead
13.不准掉头 No Turns
14.禁止鸣笛 No tooting
指示标志：
1. 慢(快)车道 Slow(Quick) Lane
2. 单行道 One Way Only， Single Lane
3. 双车道 Two-way Traffic
4. 高速公路 Freeway(FWY)， highway
5. 公路 Express way
6. 收费站 Toll2 Station
7. 高架道路 Elevated road
8. 入口 Entrance
9. 出口 Exit
10由此而入 Enter here
11.绕路而行 Detour3
12.大路 Avenue
13.林荫大道 Boulevard(Blvd)
14.小路 Path
15.人行道 Pavement
16.宁静区 Silent Zone
17.徒步区 Walking area
18.拱桥 Arch bridge
19.停车处 Parking Lot(Zone)
20.地下道 Underpass
警示标志：
1. 窄路 Narrow road
2. 滑路 Slippery road
3. 斜坡 Steep hill
4. 弯路 curve road
5. 此路不通 Blocked， Road closed
6. 修路 Road Works Ahead
7. 改道 Diversion; Detour
8. 险陡 Dangerous Ahead
9. 危险弯路 Dangerous Curves
10.三岔路 Road Junction4
11.十字路 Cross Road
12.回车道 Loop road
13.左(右)弯 Left (Right) Curve
14.弯曲路 Winding5 road
15.之字路 Double bend road
16.让车弯 Passing Bay
17.小心火车 RR Crossing
18.前有工程 Men Working
19.前有狭桥 Narrow Bridge Ahead
20.塌方 Landslide6
21.当心行人 Caution pedestrian crossing
22.让 Yield
23.行人穿越马路先按钮等候 To across street push button wait for WALK
扩展：著名的计算机语言
VF：也写作VFP，Visual FoxPro的缩写，Visual在英语中意为“可视的”，Fox意为“狐狸”，原指美国狐狸数据库软件公司，该公司已被微软公司收购。Pro为Progress的略写，意为“更进一层”。Visual FoxPro是由Microsoft在FoxPro的基础上推出的功能强大、可视化、面向对象的数据库编程语言，同时它也是一种强大的数据库管理系统。
VC：Visual C++，微软公司高级可视化计算机程序开发语言。C语言被人们称为近十年来对计算机程序设计最大的贡献之一。它有高级语言简单易用的特性，又可以完成汇编语言才能做的许多工作。因此，C语言特别适合用来编写各种复杂软件。如果说BASIC语言是初学者和业余爱好者的编程语言的话，那么C语言就是专业人员的编程语言了。
VB：Visual Basic的缩写，微软公司高级可视化计算机程序开发语言。BASIC是Beginner’s All-purpose Sybolic Instruction Code(初学者通用符号指令代码)的缩写，从BASIC开始相继推出了Quick BASIC、Ture BASIC等，目前最新的是Microsoft公司推出的Visual Basic。这是一种功能极强的面向对象的可视化程序设计语言。
Delphi：读音/′delfai/，特尔斐，古希腊城市名，被古希腊人当成世界的中心，因有阿波罗神殿而出名。在电脑英语中指美国宝兰(Borland)公司的一种可视化、面向对象、事件驱动的电脑编程语言。
Java：读音/′d?a：v?/，《新英汉字典》译注为“爪哇岛(属印度尼西亚)、爪哇咖啡”。电脑英语指由美国太阳(Sun)公司推出的新型面向对象程序设计语言。Java集面向对象、平台无关性、稳固性、安全性、多线程等诸多特性于一体，增加了异常处理、网络编程等方面的功能，特别适合于Internet应用的开发，是实现“一个世界，一个网络”构想的关键。用Java编写的各类软件能真正做到“Write Once,Run anywhere(一次写成，到处运行)”，也就是说，相同的软件可在不同计算机上运行，无论是PC机、苹果机、UNIX计算机、还是顶置盒、PDA(个人数据助理)乃至智能元器件无一例外。
汽车行驶信息处理系统,是对CAN总线采集的车辆行驶速度、时间、里程以及其他开关量信息进行记录、存储,实现查询、统计、图表生成、参数设置和权限管理等功能,以便分析出车辆行驶状态和驾驶员在驾驶过程中的各种操作,从而为有关部门对事故责任的鉴定提供有力依据 [2]。
1 系统简介
整个系统分为车载部分和非车载的计算机部分,结构示意图如图1所示。车载部分装在车辆上,计算机部分的数据分析软件归相关部门所有。车载部分主要是CAN节点和数据采集单元,各个CAN节点采集的时间、速度、开关量等信息,通过CAN总线送到车载部分的数据采集单元中存储,然后再将这些数据通过数据采集单元的RS232串行接口或USB接口上传到计算机中,供数据分析处理系统进行分析,而且数据分析处理系统还具有数据下传功能,即对车载部分实现初始化和参数设置[3]。
2 系统总体设计方案
系统总体设计如图2所示,分为下层和上层两部分。下层部分主要由挂接在CAN总线上的CAN节点和数据采集单元组成,属于车载部分。每个CAN节点都由传感器或执行器接口、微处理器、CAN总线控制器以及CAN总线收发器组成[4]。传感器负责将采集到的车辆行驶时的速度、时间、刹车、左右转向灯等信息传递给微处理器进行处理,处理后的信息由CAN控制器通过控制CAN收发器传送到CAN总线上。数据采集单元负责将CAN总线上的数据信息取回,然后通过RS232或USB接口上传给上层数据分析软件进行分析。上层数据分析软件部分属于非车载计算机部分,主要是对CAN总线所上传的车辆行驶时间、速度等数据信息实现统计、生成图表,并实现对车辆和驾驶员的相关信息进行管理的功能[5]。
3 系统软件设计
汽车行驶信息处理系统的结构图如图3所示,上层数据分析软件总体流程图如图4所示。系统以SQL Sever数据库为基础,采用Visual Basic 6.0开发,总体结构可以划分为登陆模块、用户管理模块、车辆管理模块、数据管理模块和帮助模块等。
系统数据分析软件的整个登陆过程分为4部分:选择用户类型、输入用户编号、输入用户密码和登陆,而用户类型是指登陆系统的用户是管理员还是驾驶员。如果选择了用户类型,输入了正确的用户编号和用户密码,则可以成功的登陆系统,否则可以通过点击“清除”按钮来清除已经输入的用户编号和密码,重新输入或是点击“关闭”按钮退出系统。
用户管理包括管理员管理和驾驶员管理。管理员具有最高权限,可以实现用户管理、车辆管理中的所有功能,实现对管理员和驾驶员的编号、姓名、密码、年龄等基本信息的查看、增加、修改、删除。而驾驶员只能实现用户管理、车辆管理中部分功能,即查看和修改自己的姓名、密码等基本信息,查看车辆基本信息。
车辆管理实现对车辆的车牌号码、品牌、系列等基本信息的查看、增加、修改和删除。数据分析软件的重点是数据管理,下面将重点介绍。
4 数据管理
数据管理包括对事故疑点数据的管理和对一般行驶数据的管理,主要是根据车辆行驶的速度、开关量等信息,绘制车辆行驶曲线[6]。
事故疑点时,需要对以0.1 s为时间间隔采集的车辆行驶的时间、速度及开关量等信息进行绘图,即建立速度与时间关系、加速度与时间关系以及开关量与时间关系曲线图。一般行驶时,需要对以1 s为时间间隔采集的车辆行驶的时间、速度及开关量等信息进行绘图,即建立速度与时间关系、加速度与时间关系、开关量与时间关系曲线图。曲线的横坐标为时间,单位为s,精确到1 s,纵坐标为与时间对应的车辆行驶速度、加速度及开关量,速度的单位是km/h,精确到0.001 km/h,加速度单位是m/s2,精确到0.001 m/s2。并可以实现对所绘制曲线的放大、缩小、翻页以及曲线上数据的实时查询[7]。
由于速度、加速度等为连续的数据,而开关量为离散的数据,所以绘图时要划分为对速度、加速度与时间的连续型曲线绘制和对开关量与时间的离散型曲线绘制。但是,绘制曲线的基本思想都是两点确定一条直线,不断地取数据,不断地连接两点,就可以绘制出时间-速度关系曲线和时间-加速度关系曲线,而实现方法是通过VB中的line方法[8]。
曲线上数据显示,是将当前时刻的各种行驶信息以数字化的形式表现出来,并与图形相符合。当需要某一点的各种信息时,可以通过鼠标的mouse up和mouse down事件先获取该点的方位信息,然后转化为该点对应的各种信息[9]。
事故疑点时,车辆行驶时的时间与速度、时间与加速度关系曲线如图5所示,其中,实线为时间-速度关系曲线,虚线为时间-加速度关系曲线。为便于分析,图形中左边的纵轴为速度,右边的纵轴为加速度[10]。
一般行驶时,车辆的时间与速度、时间与加速度关系曲线如图6所示。设计时,选取典型的开关量作为分析对象,其中(a)、(b)、(c)、(d)曲线分别表示刹车、左转向灯、右转向灯、油门。
5 结束语
与一般的汽车行驶信息处理系统相比,本系统优化了车辆行驶信息的存储,能以有限的存储空间存储更多、更详细的车辆行驶信息,并实现了基于VB环境下的数据采集。在绘制车辆行驶曲线时,无论是事故疑点时还是一般行驶时,本系统都将时间与速度关系曲线和时间与加速度关系曲线放在一起,并实现了曲线上数据的精确定位和显示,方便分析人员对车辆行驶时的状况进行分析。
参考文献
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实训项目一 车架与车桥维护
1.车架损伤的现象
轿车和轻载货车最主要的车架损坏原因是碰撞损坏。在有些情况下，可以通过修理来获得车辆的满意外观，但是车架损坏仍然存在。当驾驶车辆时，以下现象表明车架损坏:(1)当前悬挂定位被校正后，出现过大的轮胎磨损。(2)当前悬挂定位被校正后，出现转向偏转
(3)当直线行驶时，方向盘没有位于中间位置，但方向盘在出厂时已被置于中间位置 2.检查和校正车架定位
1)目检
在测量车架以前，应当对车架和悬挂进行目检。检查车架的上缘是否有褶皱，这就会表现出车架下沉的问题。目检车架的下缘是否有褶皱，这就会表现出车架弯曲的问题。由于悬挂或者车桥故障会导致车架出现问题，所以应当检查悬挂部件是否磨损或者损坏。例如，侧置的后轴会导致车架变形。
因此，必须检查所有悬挂固定衬套以及板簧吊环和中心螺栓。应当检查车架是否存在裂纹、弯曲和严重腐蚀。较小的车架弯曲是看不出来的，但是严重的弯曲却是可以看出来的。在车架的凸缘上可能会出现直线裂纹，而车架腹板或者横梁上的孔可能会形成辐射裂纹(如图7－1)。
2)车架焊接
下面是车架焊接的典型程序:(1)拆卸所有影响焊接或者加热时可能被损坏的部件。
(2)找到裂纹的最深处，然后在这个位置钻一个0.25 in(即6 mm)的孔。(3)从裂纹的起始位置到钻孔位置，V 磨削整个裂纹
(4)应当在裂纹的底部形成0.062 in(即2 mm)的空隙，以便能够恰好焊透。可以使用钢锯条来形成这个空隙。
(5)使用正确的焊条和焊接程序进行焊接。3)铅锤法测量车架
铅锤法进行车架测量的标准程序按表7-1进行。
一般车辆检测的车架位置如图7-2,当车架存在侧摆、弯曲或者菱形车架状态时，根据车架损坏的位置，有些车架的水平测量值超出了规定值，或者有些粉笔对角线的交叉点没有位于车架的中心线上。在检测位置时，对车架进行以下三方面的测量，然后，比较车架技术资料，判断车架变形状况:(1)左右弯曲变形的数值;(2)垂直翘曲变形的数值;(3)扭曲变形的数值
对于检测车架的下沉或者扭曲，就必须测量从车架上的特定位置到假想基准线的垂直距离。这个用于车架垂直距离测量的假想水平线被称为基准线，一般在检测台上进行，参考图7-2。
4)车架矫正 通常，车架矫正使用专用的液压弯曲设备。必须按照设备制造商的规定操作这个设备由于车架矫正通常由经验丰富的车身维修人员来完成，所以这个维修过程在这里就不详细进行讨沦了。当操作车架矫正设备时，必须遵守所有的安全措施。当进行操作时，决不允许站在牵引设备的前面
表7－1 车架测量程序
3.整体式车身的矫正
整体车身校正使用车身校正台来完成 警告:当矫正整体式车身时，必须遵守车辆制造商维护手册和设备制造商维护手册中规定的安全措施和程序否则，就会导致严重的人身伤害和财产损失整体式车身矫正通常由经验丰富的车身、维修人员来完成
图7－2
实训项目二 转向桥的检查维修
1.前驱动桥的维修和保养项目
前驱动桥的修理通常包括:检查和重装等速万向节;检查前轮毅轴承，必要时更换;更换等速万向节的防尘罩。只要修理驱动桥，就应该更换等速万向节的防尘罩。必须更换过度磨损的零件，如等速万向节和轮毅轴承。
应该对驱动轴或者是等速万向节进行不定期的维修。如果等速万向节防尘罩有损坏，应该将它立即更换掉。缺少润滑剂、进入脏东西和湿空气都会迅速将万向节损坏。2.前轮驱动汽车轴的故障诊断
1)与顾客交谈
尽可能多地从顾客那里获得有关故障(抖动、振动或噪声)发生时的信息。问清故障发生的时间和故障可能加剧恶化的驾驶状况。同时，务必向顾客问清下列问题:是什么故障?感觉到什么不对或听到什么声音?是哪种类型的噪声?噪声或征兆在什么情况下发生?是了什么时间开始出现的? 关注顾客的感受:在向顾客询问有关故障的问题时，必须用友好的语气对待他们。他们关于汽车方面的知识比你知道得要少，但是其他的事情比你知道得多。不能因为他们缺乏这方面的知识而小看他们，要尊重他们。
2)道路试验
由于顾客常常可能搞错了故障点或不能清楚地表述，所以必须进行道路试验路试中要尽可能再现故障征兆。应当感觉等速万向节磨损的重要迹象，并听其磨损声音，见图7-3。
(1)在一个你可以将车辆左右随意迂回的安全区域内路试。道路试验过程中，确认故障的最好方法是将方向盘向右和向左打到底作180°转弯。这就迫使万向节在其正常位置之外工作，从而使噪声和振动明显。常见的故障是汽车转弯时出现咔嗒声或砰砰声，这种声音通常是由外侧等速万向节磨损或损坏引起的。将方向盘打到底进行转弯，如果只能听到微弱的咔嗒声，将车掉头重复上述转弯试验。
(2)用加速、再减速的方法检查。在改变扭矩输出过程中，如果有金属撞击声，则表明某个内侧等速万向节磨损。在加速过程中要注意任何的摆振、颤动或抖动，这些也可能表明等速万向节损坏
(3)以恒速行驶，并慢慢滑行检查磨损和振动。以恒速行驶，如果仍然有颤动或转向轮摆振现象，很有可能是外侧万向节已损坏。慢慢滑行然后急转弯，咔嗒声通常是一个信号，说明外侧万向节损坏或车轮轴承出现故障。如果在感觉传动系颤动的同时还听到金属撞击声，估计是内侧等速万向节失灵，也可能是三销轴被卡住，或中间轴轴承损坏。如果颤动或振动是间歇的，或只出现在某些速度时，则可能是由于半轴弯曲或扭曲引起的。
图7－3(4)在安全区域高速行驶时，将试验车速提高到5060 km/h之间出现脉冲式振动，则可能是车轮失去平衡或内侧三销轴式万向节磨损。这种振动可能是由于三销轴滚道有凹坑或粗糙不平引起的，并且振动可能是脉冲的，因为当滚子撞击已损坏滚道上的凹坑或粗糙不平处时，传动系中的微小振动将会增大。3.观察检查
在路试之后，回到车间准备对汽车做观察检查。在断定噪声或振动是由等速万向节或轴失效引起之前，先检查所有其他可能出问题的部位。在仔细检查驱动桥和相应的万向节之前，先检查并修理下列零件:(1)检查轮胎和车轮是否损坏和需要适当充气。检查轮胎的径向圆跳动，并检查每个轮胎磨损部位，以找出转向机构和悬架故障的征兆。
(2)检查摆臂、稳定器杆、球头销和减振衬套是否损坏或磨损。
(3)检查发动机和驱动桥支座是否磨损或损伤，如已损伤，则在扭矩突然增加时产生金属撞击声。
(4)检查支柱、制动器金属零件和转向部件是否磨损或损坏，这都可能产生噪声，而有时误认为与等速万向节有关。
关闭发动机:提升汽车，检查等速万向节护尘罩是否撕裂;防尘罩卡箍是否丢失、松动或工作不正常;润滑脂是否甩到或抛散到等速万向节的防尘罩上。防尘罩两端应是气密的，并有安全的卡箍。检查汽车两边的外侧和内侧万向节(如图7-4)。记住，等速万向节的防尘罩不仅能够将润滑脂密封在里面，而且能够防止湿空气和灰尘进入。防尘罩的失效是导致等速万向节失效的最常见的原因。
图7－4 4.驱动轴的拆卸
1)拆下和安装半轴的注意事项
(1)汽车在地面上时拧松或上紧轴毅螺母。不允许用冲击式套简扳手，应采用一个大的长杆或一个长柄棘轮扳手代替，利用汽车的重量和车间地板上车轮的地面附着力手动拧松轴螺母。在拧松或上紧轴螺母时，请助手踩住制动器
(2)当从转向节上拆下一个具有过盈配合的万向节时，用两柱式或三柱式拆卸器把半轴通过转向节向后推。若用手锤和冲子从转向节上拆下过盈配合的万向节会损坏驱动桥轮轮。必须选用适当的拆卸器和推荐的专用工具，拆下车轮轴承上的车轴，以防止损坏轴承及其滚道。
(3)对于装备了ABS(防抱死制动装置)的汽车，必须注意装在等速万向节外壳上的ABS车轮转速传感器和触发脉冲轮。大部分带有ABS的汽车都有标记或警告灯，表明此车有ABS装置
(4)当从驱动桥中拆下内侧等速万向节外壳时，必须遵循正确的维修步骤，否则将损坏内侧等速万向节中的零件。
(5)在凸缘等速万向节的安装位置上做记号，以确保重装时保持平衡
(6)在轴和万向节壳的防尘罩位置上做记号。不一定总要用隆起部位来表明重新组装时的位置。当拆下轴时，可用防尘罩护架罩住每个轴的防尘罩，以防损坏，如图7-5。
图7－5(7)在拆下内侧万向节时必须小心，不要丢失球或滚针轴承。许多技师用带子在适当位置上缠住轴承，图7-6。
图7－6(8)必须用新的轴毅螺母，不允许再使用经常承受转矩的车轮螺母，因为有可能第二次使用时拧不到规定值。
(9)在安装半轴之前，要确保轴的表面清洁和干燥。
(10)由于半轴与转向节是过盈酒己合，所以应用恰当的专用工期各等速万向节拉进转向节。(11)当安装垫圈和轴毅螺母时，用力矩扳手将其拧紧到规定值。用冲点冲子将螺母锁定。
2)拆下和安装驱动轴
拆下和安装驱动轴按表7-2进行。5.更换前轮驱动汽车的前轮轴承
(1)前轮轴承的检查。当一个轮毅和轴承组件过度磨损时，或轴承出现剥落、压痕，滚道上出现裂纹时，均会产生噪声。一般地说，间隙大于0.25 mm表明车轮轴承总成已失效。在进行上述检查时，在轮胎没有运转的情况下，任何感觉到的移动都表明间隙已超出允许范围。小于0.25 mm的移动量不会感觉到。当前轮毅和轴承总成间隙过大或产生噪声时，则需要更换它，否则在汽车行驶过程中，组件会过热或锁住。检查轮毅和轴承组件是否卡滞，简单的方法是转动轮胎和车轮。
表7－2
(2)前轮轴承的更换。表7-3的图片工序展示的是更换几乎所有的福特和亚洲的以及部分克莱斯勒的前轮驱动汽车的前轮轴承过程。
表7－3
这些轴承是压入到转向节当中的。必须将转向节完全拆卸掉才能维修轴承。有些汽车是将带有轴承总成的毅总成通过螺钉连接在转向节上的，这类车辆则不必拆除转向节。让助手踩住制动器并利用汽车对轮胎的重量制动，用适当工具拧松轴毅螺母和车轮带耳螺母，然后卸下轴毅螺母。
实训项目三 四轮定位的调整
1.四轮定位的初步检查
1)客户叙述的悬挂或者制动相关问题
司机可能会遇到各种与不合适车轮定位或者制动故障有关的问题。不正确的前束或者外倾角设置最可能产生的现象是直线行驶时偏向一侧、偏转、羽状轮胎磨损或者一侧轮胎磨损。要了解的有关问题:①车身振动、摆动情况;②行驶时是否跑偏;③制动时是否跑偏;④行驶时是否偏摆;⑤方向盘是否回正慢;⑥方向盘是否偏离中心;⑦轮胎磨损情况;⑧转向力是否过大
2)路测
在许多情况下，为了核对客户的叙述，必须进行路测。在路测过程中，维修人员应当检查以下转向问题:底盘的垂直振动过大、摇摆;转向偏转、方向盘转动或者转向漂移;转向作用力大和约束力大;转弯时轮胎产生尖叫声;方向盘自由间隙过大;在急加速过程中车轮垂直跳动;制动时俯冲或者加速时后悬挂重心下移;转弯时车身倾斜过大;过度转向;方向盘回转是否正常;转矩转向和颠簸转向。
3)初步定位检查
在车轮定位以前，必须更换悬挂和转向磨损的部件。在更换了悬挂部件以后，比如减震柱，就应当进行车轮定位。当车辆位于地板上时，完成以下检查:车辆整备重量;轮胎规格;悬挂高度;方向盘自由间隙;加满油的油箱检查底盘上是否附着了过厚的泥。从后备箱和乘坐舱拿掉没有计算在车辆整备质量的重物。如果重的物体，经常地被装载在车辆内，那么在车轮定位时它们应当留在车内。把轮胎充气到规定压力，并且注意任何不正常的胎面磨损或者轮胎损坏。确保所有的轮胎尺寸相同。检查悬挂控制行程高度。如果测量值超出了规定范围，那么检查弹簧是否断裂或者下沉。在扭力杆悬挂系统上，检查扭力杆的调整。
当车辆被提升，并且悬挂被支撑时，完成以下检查:检查前轮轴承是否横向移动测量球接头的径向和向位移。检查各杆件以及衬套是否损坏或磨损。检查转向器固定螺栓是否松动以及固定支架和衬套是否磨损。检查前轮胎和车轮是否存在径向跳动。检查减震器或者减震柱固定衬套和螺栓是否松动。检查每个减震器或者减震柱是否漏油。2.计算机四轮定位
车辆应当位于定位台上，并且在每个前轮胎下有回转台，而在后轮胎下有普通的滑板。当轮胎位于定位台或者地板上进行悬挂调整时，在调整过程中轮胎不能移动。否则，就可能导致悬挂调整不准确。前车轮轴头的中心应当与回转板的零标记在一条直线上。这些回转板的定位销必须插好，并且拉起手制动。
用计算机定位仪进行四轮定位的典型程序见表7-4。
表7－4
3.车轮定位的调整
1）车轮定位调整程序
必须遵守车辆制造商维护手册中的车轮定位程序。
前轮定位调整程序:①检查两侧轮胎的压力;②检查两侧的控制行程高度;③测量和调整两侧的外倾角以及左侧的前束;④测量和调整两侧的外倾角以及右侧的前束;⑤调整两侧的后倾角;⑥测量和重新调整。
后轮定位调整序:①检查两侧轮胎的压力;②检查两侧的控制行程高度;③调整两侧的外倾角以及左侧的前束;④调整两侧的外倾角以及右侧的前束。
2)前束的调整
警告:不允许通过加热来松开横拉杆套筒这可能使得套筒强度变小，从而导致套筒突然失效、转向失控、人身伤害和车辆损坏
警告:不允许使用管钳来松开横拉杆套筒管钳可能使得套筒压坏或者强度变小，从而导致套筒失效、转向失控、人身伤害和车辆损坏必须使用横拉杆旋转工具来完成这个工作。
专用工具:横拉杆套筒旋转工具。当一个前轮需要调整前束时，在横拉杆的调节套简和套简卡箍螺栓上涂上渗透油。让横拉杆调节套简卡箍螺栓足够松动，使得螺栓能够局部转动。横拉套简的一端是右旋螺纹，而另一端是左旋螺纹。这些螺纹与横拉杆和横拉杆球接头外端的螺纹相装配。当转动横拉杆套简时，整个横拉杆、套简和横拉杆球接头总成都被拉长或者缩短。使用横拉杆套简旋转工具来转动套简，使得每个前轮的前束等于总前束规定值的一半，如图7-7所示。
图7－7 3)方向盘定心程序
维护提示:对方向盘定心的最精确检查是路测过程中的车辆直线行驶。按照以下步骤进行方向盘定心:(1)用液压千斤顶顶起车辆的前部，并且在下控制臂下放置安全台。把车辆降落在安全台上，并且使前轮位于直直向前的位置
(2)用粉笔在横拉杆上标记每个横拉杆套简的位置，然后松开套简卡箍
(3)在路测过程中，使方向盘辐条位于车辆直线行驶时的位置。把方向盘转动到中心位置，并且记录前轮的方向。
(4)当车辆直线行驶时，如果左侧的方向盘辐条低，那么用横拉杆套简旋转工具使得左侧的横拉杆缩短，而使得右侧的横拉杆仲长。横拉杆套简转动四分之一圈就会使得方向盘的位置大约移动1 in。把横拉杆套简转动合适的大小，使得方向盘转动到中心位置。例如，如果方向盘辐条偏离中心2 in,那么使得每个横拉杆套简转动半圈。图7-8所示。
(5)当车辆直线行驶时，如果右侧的方向盘辐条低，那么使得左侧的横拉杆仲长，而使得右侧的横拉杆缩短。
(6)在横拉杆上标记每个横拉杆套简的新位置。如前所述，确保套简卡箍的开口位置正确把卡箍螺栓拧紧到规定扭矩。
图7－8(7)用落地千斤顶顶起前底盘，然后拆下安全台。把车辆降落到地面，然后在路测过程中检查方向盘的位置。
4)外倾角调整
(1)垫片调整。有些轿车制造商提供了在上控制臂支架与车架内侧之间增减垫片的垫片型外倾角调整法(图7-9)。在这种外倾角的调整中，增加垫片的厚度就会使得外倾角移向负的位置，而减小垫片的厚度就会使得外倾角移向正的位置。应当在两个上控制臂支架螺栓上增加或者减少相同的垫片厚度，这样才会在改变外倾角的同时，对后倾角不产生影响。
图7－9(2)偏心凸轮。老式车辆使用垫片型外倾角调整法，而新式车辆使用偏心凸轮调整法。用控制臂上的偏心凸轮可以调整外倾角。有些车辆的偏心凸轮装在上控制臂上，而有些装在下控制臂上(图7-10)。
图7－10 一些前轮驱动轿车的麦弗逊减震柱前悬挂系统，在转向节到减震柱的一个螺栓上安装了凸轮，用来调节外倾角，图7-11所示。
图7－11 麦弗逊减震柱前悬挂上的偏心转向节到减震柱的外倾角调节螺栓，如图7-12所示。
图7－12(3)带槽减震柱支架和车架。在有些麦弗逊减震柱前悬挂系统上，可以松开减震柱上支架，并且向内或者向外移动，从而来调整外倾角。
5)后倾角调整程序
(1)推力杆长度调整。在有些悬挂系统上，可以调节推力杆前端的螺母来拉长或者缩短推力杆，从而改变后倾角。缩短推力杆就会使得正的后倾角增大。
(2)偏心凸轮。可以使用上或者下控制臂里端的相同偏心凸轮来调节外倾角或者后倾角。如果转动上控制臂外端的偏心衬垫来调节外倾角，那么这个偏心衬垫也可以调整后倾角，图7-13所示.图7－13(3)带槽减震柱支架和车架。如果麦弗逊减震柱悬挂上的减震柱上支架是可调的，那么可以松开支架锁紧螺栓，并且使支架前后移动，来调节后倾角。如果有些车辆悬架不提供后倾角调整，当需要调整后倾角时，有些车辆制造商建议拆下减震柱上支架螺栓，然后用圆锉拉长横向连接杆的螺栓孔，就可以提供后倾角的调整。
实训项目四 汽车前悬挂维护
1.悬挂高度测量
悬挂高度是车辆底盘指定位置到路面的距离。通常，前悬挂高度是地板到前悬挂两侧下控制臂固定螺栓中心的距离，在后悬挂系统上，后悬挂高度是地板到推力杆固定螺栓中心的距离。有些车辆以测量车身的某点的高度来反映悬挂高度。
悬挂高度参数反映车辆悬挂的性能状态。如弹性元件的刚度变化;连接部件的磨损等，都会一定程度反映在悬挂高度上。2.扭杆的调整
对于扭杆前悬挂系统，可以通过扭杆的调整来校正悬挂高度，使悬挂高度等于车辆制造商的技术要求值调整方法如图7-14所示。
图7－14 3.球接头的检查
1)球接头磨损指示器
有些球接头在浮动座圈内有一个滑脂嘴，滑脂嘴和座圈可以作为球接头的磨损指示器。当车重支撑在车轮上时，用手抓住滑脂嘴，来检查是否有位移(图7-15)。
图7－15 2)球接头的垂直位移测量
专用工具:球接头测量指针式指示器
名词解释:球接头垂直位移指的是球接头内的上下位移
车辆制造商提供了球接头的垂直和水平偏差。指牛式指示器是一种最准确的球接头测量装置(图7-16)，类似于跳动表。如图7-17所示，在进行球接头的测量时，必须把指针式指示器安装在车辆制造商的指定位置。在轮胎下放一个撬杠，垂直向上撬动，同时在指针式指示器上观察球接头的垂直位移，如果球接头的垂直位移大于规定值，那么就必须更换球接头。
图7－16
图7－17 3)球接头的水平位移测量
在测量球接头水平位移以前，确保前轮轴承被正确调整。把指针式指示器固定在被检查球接头的下控制臂上，并且使指针式指示器的柱塞顶在轮惘的边缘。让一个同事抓住被提升的轮胎的上部和下部，并且尽力使得轮胎和车轮水平地内外移动时，观察指针式指示器的读数。
在麦弗逊减震柱前悬挂上测量下球接头水平位移的程序:(1)使用落地千斤顶在下控制臂外端顶起车辆，并且在车辆制造商指定的底盘提升位置放置安全台。
(2)当抓住前轮胎的上部和下部，并且使得轮胎水平地内外移动时，让一个同事目检前轮轴承的移动。如果前轮轴承存在位移，就调整或者更换轴承
(3)使指针式指示器顶在轮惘底部的内缘上。
(4)把轮胎的底部向里推，调整指一式指示器的读数为零。(5)抓住轮胎的底部向外推
(6)当轮胎被向外推时，读出指一式指示器的读数。
(7)如果指针式指示器的读数大于规定值，就应当更换下球接头。4)更换球接头
专用工具:球接头压力器
磨损的球接头影响转向角，并且导致方向稳定性降低和过大的胎面磨损。下面是球接头的拆卸和更换典型步骤:(1)拆下车轮盖，并且松开车轮螺母
(2)用落地千斤顶顶起车辆，并且在底盘下放置安全台，使得前悬挂悬垂。把车辆降落在安全台上，然后去掉落地千斤顶。
(3)拆下车轮，并且在下控制臂的外侧下放置一个落地千斤顶。用落地千斤顶顶起下控制臂，拆下球接头
(4)拆下需要更换球接头的开口销，并且松开，但是不要拆下球接头螺柱螺母(5)松开转向节内的球接头锥形螺柱。这个操作使用了一个螺纹扩张工具(6)拆下球接头螺母，然后从转向节上拆下球接头螺柱
(7)如果球接头铆接在控制臂上，那么就钻开并且冲出铆钉，并且用螺栓把新的球接头固定在控制臂上。
(8)如果球接头是被压入下控制臂，那么就拆下球接头防尘罩，然后使用冲压工具拆下并且更换球接头，如图7-
18、图7-19所示
图7－18
图7－19(9)如果球接头用螺栓固定在下控制臂上，那么就安装新的球接头，并且把螺栓和螺母拧紧到规定扭矩。
(10)清理和检查转向节上的球接头螺柱锥形孔。如果孔存在不圆或者损坏，就必须更换转向节。
(11)检查球接头螺柱与转向节上孔的配合
(12)重新安装步骤3拆下的部件，并且确保车轮螺母被拧紧到规定扭矩。(13)更换球接头以后，应当检查前悬挂的定位 4.横臂的拆卸
警告:在更换下控制臂和弹簧的过程中，压缩工具或者落地千斤顶承受了螺旋弹簧的弹力如果突然释放弹簧的弹力，就可能造成严重的人身伤害和财产损失
专用工具:不等长双横臂悬挂的弹簧压缩工具
当不等长双横臂悬挂系统车辆的螺旋弹簧安装在下控制臂和车架之间时，下面是更换下控制臂和弹簧的步骤:(1)用升降机或千斤顶提升车辆，使得轮胎离开地板一小段距离，并且使得前悬挂悬垂。(2)拆开减震器的下端。必要时拆下减震器。(3)从下控制臂上拆下稳定杆
(4)安装弹簧压缩工具，并且转动弹簧压缩工具的螺栓，使得弹簧被压缩(图7-20)
图7－20(5)在下控制臂下放置落地千斤顶，然后升起落地千斤顶。
(6)拆下下球接头的开口销和螺母，然后用螺旋扩张工具松开下球接头螺柱。(7)非常缓慢的降落落地千斤顶，从而使得控制臂和螺旋弹簧下降。(8)拆下下控制臂内侧的固定螺栓，然后拆下下控制臂。
(9)转动压缩工具的螺栓，来释放弹簧的弹力，然后从控制臂上拆下弹簧(10)检查下控制臂
(11)按照相反顺序安装下控制臂。5.推力杆的检查和更换
下面是更换推力杆的步骤:(1)用升降机提升车辆
(2)从推力杆的前端拆下推力杆螺母(3)从控制臂上拆下推力杆螺栓
(4)向后拉推力杆，然后拆下推力杆(图7-21)。
图7－21(5)从底盘的孔内拆下轴套
(6)目检推力杆、轴套、垫片和定位螺栓。更换所有磨损的部件
(7)按照相反顺序重新安装推力杆。把推力杆螺母和螺栓拧紧到规定扭矩。
(8)由于推力杆和轴套的状态影响前悬挂的定位，所以在进行推力杆的维护以后，应当检查前悬挂的定位。6.前板簧的检查和更换
下面是更换前板簧的典型步骤:(1)用落地千斤顶在前车桥下顶起车辆的前部，并且在车架下放置安全台。使车重作用在安全台上，但不要拆除落地千斤顶，以便支撑部分的悬挂重量。
(2)从板簧的U形螺栓上拆下螺母，然后拆除U形螺栓和下弹簧片。(3)确保落地千斤顶的降落，足以取消板簧上的车重(4)拆除前吊耳总成
(5)拆下后板簧固定螺栓，然后从底盘上拆下板簧(图7-22)。
图7－22(6)检查所有的弹簧吊架、螺栓、衬套和吊耳是否磨损，必要时进行更换。通常，断裂的或者下沉的板簧被送到弹簧大修车间进行修理
(7)检查板簧的中心螺栓，确保没有断裂
(8)按照相反顺序安装前弹簧，并且把所有的螺栓拧紧到规定扭矩。7.扭力杆的拆卸与更换
1)用升降机提升车辆，并且使轮胎支撑在升降机上;2)测量和记录从扭力杆调节螺栓头部端面到这个螺栓被拧进铸造表面之间的距离(图7-23)当重新安装时，这个螺栓必须被调整到相同的位置
图7－23(3)安装扭力杆工具和转接器(图7-23)，并且拧紧这个螺栓，使得扭力杆调节臂抬离调节螺栓。
(4)拆下扭力杆调节螺栓和螺母
(5)松开扭力杆工具，从而释放所有的扭力杆弹力(图7-24)。
图7－24(6)用螺丝刀在扭力杆和调节臂上做好配合定位标记，以便这些部件能够被安装到原始位置。拆下扭力杆隔离板。然后，把扭力杆向后推，从下控制臂上拆下扭力杆
(7)把扭力杆安装在下控制臂上
(8)把扭力杆调节臂安装在扭力杆上(图7-25)。
图7－25(9)按照正确的定位标记，安装扭力杆工具和转接器。拧紧扭力杆工具，直到安装好新的调节螺栓。然后拧紧调节螺栓，来获得步骤2中记录的扭力杆调节螺栓头部端面与螺栓被拧进铸造表面之间的距离。
(10)安装扭力杆盖板，然后把盖板螺栓拧紧到规定扭矩(11)调整悬挂高度。
实训项目五 减振器和减震柱的维护
1.减震器的目检
维护提示:在减震器的目检过程中，检查控制臂或者底盘上的回跳行程限制器如果回跳行程限制器严重磨损，那么减震器可能已经损坏。
(1)紧固螺栓。应当检查减震器紧固螺栓是否松动、紧固衬套是否磨损。如果这些部件松动，就会出现明显的咔嗒咔嗒的噪音，那么就必须更换紧固螺栓和衬套。
(2)衬套状态。在有些减震器上，衬套与减震器是一体的。因此，如果衬套磨损，就必须更换整个总成。当紧固衬套磨损时，减震器就不能提供合适的弹性控制。
(3)减震器油泄漏。应当检查减震器和减震柱是否漏油。下油腔上微小的油膜是允许的，但是任何滴油的现象都是不允许的，并且必须更换减震器总成应当检查减震器和减震柱是否有物理损伤，比如弯曲和严重的凹损或者破裂。当出现这种情况时，就必须更换减震器总成。2.减震器的手动检查
在车辆上可以进行手动检查。当进行手动检查时，拆开减震器的下端，并且用力使得减震器尽可能快的上下运动。一个良好的减震器应当在完全压缩和回弹行程时，提供一个有力的、平稳的阻力。压缩行程的阻力可能与回弹行程的阻力不相同。任何行程的阻力减小，都必须更换减震器。
3.充气减震器检查和更换
充气元件有一个警告标签来识别。如果拆下充气减震器，并且把它压缩到最短的长度，当松开后，而它不能恢复到原来的长度。这说明，减震器和减震柱必须被更换。
检查减震器的充气管路是否断裂、开裂和折弯，应该固定在车架上，并且不能和其他部件发生摩擦。如果存在这些故障，就必须更换管路
当发现充气减震器缓慢漏气，使得悬挂高度降低时，就需要更换减震器。在拆卸充气减震器以前，必须释放减震器内的空气压力。4.减震器的更换
(1)在更换后减震器以前，使用升降机提升车辆，并且把后桥支撑在安全台上，使减震器没有完全伸长
(2)当更换前减震器时，使用落地千斤顶顶起车辆的前端，然后把安全台放在下控制臂下。使得车辆降落在安全台上，并且拆除落地千斤顶
(3)拆开减震器上支架螺母和护孔环
(4)拆下减震器下支架螺母或螺栓，然后拆下减震器
(5)按照步骤1到步骤4的相反顺序，安装新的减震器和护孔环(6)当整个车重支撑在悬挂上时，把减震器固定螺母拧紧到规定扭矩 5.减震柱的拆卸和更换
在拆卸前减震柱和弹簧总成以前，必须从转向节上拆下减震柱以及从横向连接杆上拆下减震柱上固定螺栓。如果使用偏心凸轮螺栓把减震柱固定在转向节上，那么必须在减震柱上标记螺栓头的位置，以便螺栓能够重新安装到原始的位置(图7-26)。
图7－26 必须按照车辆制造商维护手册中规定的步骤拆卸减震柱和弹簧总成。以下是拆卸减震柱和弹簧总成的典型程序: ①用升降机或者落地千斤顶提升车辆。
②从减震柱线箍上拆下制动管路和电子控制防抱死制动系统(AB幻车速传感器电缆。在有些情况下，减震柱线箍也必须从减震柱上拆下来。
③拆下从减震柱到转向节的紧固螺栓，并且从转向节上拆下转向节。
④拆下减震柱横向连接杆上部的减震柱上固定螺栓，并且拆下减震柱和弹簧总成。6.从螺旋弹簧上拆卸和安装减震柱
在拆卸减震柱以前，必须使用专用的工具来压缩螺旋弹簧。在减震柱上活塞杆螺母被松开以前，必须从上弹簧座移出所有的弹簧张力。可以买到许多不同的弹簧压缩工具，但是必须按照制造商规定的程序来使用。如果螺旋弹簧有搪瓷涂层，那么在压缩工具与弹簧的接触处就必须缠上胶带。否则，如果压缩工具损坏了这个涂层，就会导致弹簧过早损坏。
下面是从螺旋弹簧上拆卸减震柱的典型程序: ①必须按照工具制造商或者车辆制造商规定的步骤来把螺旋弹簧和减震器总成安装在螺旋弹簧压缩工具上。
②调整弹簧压缩工具的压缩臂，以便压缩臂与螺旋弹簧的接触点距离弹簧的中心最远(图7-27)。
图7－27 ③转动压缩工具上部的手柄，使得全部的弹簧压力从减震柱上支架释放出去。④松开和拆下减震柱上支架中心的减震柱活塞杆螺母(图7-28)。
图7－28 ⑤拆下减震柱上支架总成、支架轴承，然后再拆下上弹簧座和隔离板 ⑥转动弹簧压缩工具的手柄，释放全部的弹簧压力，然后拆下弹簧 7.减震柱的废弃处置
下面是减震柱废弃处置以前，进行的典型减震柱钻孔程序: ①使得减震柱活塞杆完全伸长。
②使中心冲头位于制造商指定的钻孔位置(图9-52)。③在中心冲头位置钻一个小孔。
实训六 电子空气悬挂系统维护
1.空气弹簧的拆卸与安装
空气弹簧的拆卸和更换步骤取决于车辆的生产和出厂年份。例如，必须遵守车辆制造商维护手册中正确的空气弹簧拆卸和更换步骤。下面是在有些车辆上，拆卸空气弹簧和减震器单独安装的空气弹簧的典型步骤。
按照以下步骤拆卸空气弹簧: ①断开后备箱内的电子空气悬挂开关;②使用升降机提升车辆，并且使得悬挂悬垂，或者使用落地千斤顶顶起车辆，并且在底盘下放置安全台。然后把车辆降落在安全台上，并且使得悬挂悬垂;③从空气电磁阀上拆下尼龙空气管路，然后把空气弹簧阀转动到第一个级，使得排出弹簧中的空气，在没有排出弹簧中的全部空气以前，绝不允许把空气弹簧阀转动到第二个级;④拆开下弹簧座，然后从底盘上拆下弹簧(在安装空气弹簧以前，必须按表7-5所示步骤正确地将该弹簧折叠在膜片底部的活塞上);
表7－5
⑤在底盘上安装弹簧，然后连接下弹簧座。确保弹簧的上部被正确地放置在上弹簧座上。当在前后悬挂上安装空气弹簧时，必须正确地安装弹簧，从而消除膜片上的折叠和折痕。2.拆卸和更换有整体式减震柱的空气弹簧
有整体式减震柱的前或者后空气弹簧是作为一个总成来出售的。下面是在空气弹簧包裹着整体式减震柱上，拆卸和更换自动空气悬挂系统空气弹簧的典型步骤: ① 断开空气悬挂开关;②用车架接触升降机提升车辆，并且使得悬挂悬垂;③拆下需要拆卸空气弹簧和减震柱的车轮和轮胎总成;④松开高度传感器支架上部的金属卡箍，然后从球头销上拆下高度传感器;⑤拆下空气弹簧阀止动器，并且把空气弹簧电磁阀松开到第一个位置，然后排出空气弹簧的所有空气压力;⑥从电磁阀上拔下橡胶软管和尼龙管(图7-29);然后，从电磁阀上拆下电气接头;
图7－29 ⑦拆下空气弹簧电磁阀;⑧拆下减震柱的上盖，然后拆下减震柱和减震柱横向连接杆的锁紧螺母(图7-30);
图7－30 ⑨拆下减震柱和悬挂臂的锁紧螺母和螺栓;⑩从车辆上拆下减震柱和弹簧总成。3.为空气弹簧充气的解码器程序
在有些空气弹簧系统，使用解码器来启动空气压缩机，并且为充气空气弹簧的电磁阀通电。下面是在自动空气悬挂系统，使用解码器为空气弹簧充气的典型步骤:
① 断开空气悬挂开关;② 确保在解码器上安装了维护车辆所需的正确悬挂分析和维护模块;③ 把解码器连接到车辆上的数据连接器(DLc)上，如图7-31所示;
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