常见汽车悬架解析

汽车常见悬架一、汽车悬架的功用悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一起传力连接装置的总称。

其功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（驱动力和制动力）和侧向力以及这些反力所造成的力矩传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。

二、悬挂系统的基本构成汽车的悬架机构各有不同，但一般都由弹性元件、减振器、导向机构等三部分组成，分别起缓冲、减振和受力传递的作用。

弹性元件即弹簧，承受垂直载荷，缓和及抑制不平路面对车体的冲击。

减振器又指液力减振器，其功能是为加速衰减车身的振动，它也是悬挂系统中最精密和复杂的机械件。

传力装置则是指车架的上下摆臂等叉形钢架、转向节等元件，用来传递纵向力、侧向力及力矩，并保证车轮相对于车架有确定的相对运动规律。

此外，还铺设了缓冲块和横向稳定器。

三、汽车悬挂的分类悬架按导向机构的基本形式分，有两大类，分别是独立悬挂和非独立悬挂。

1、非独立悬挂非独立悬架其特点是两侧车轮安装于一整体式车桥上，当一侧车轮受冲击力时会直接影响到另一侧车轮上，当车轮上下跳动时定位参数变化小。

若采用钢板弹簧作弹性元件，它可兼起导向作用，使结构大为简化，降低成本。

目前广泛应用于货车和大客车上，有些轿车后悬架也有采用的。

非独立悬架由于非簧载质量比较大，高速行驶时悬架受到冲击载荷比较大，平顺性较差。

非独立悬架的结构，特别是导向机构的结构，随所采用的弹性元件不同而有所差异，而且有时差别很大。

采用螺旋弹簧、气体弹簧时，需要有较为复杂的导向机构；而采用钢板弹簧时，由于钢板弹簧本身可兼起导向机构的作用，并有一定的减振作用，使得悬架结构大为简化。

因此，在非独立悬架中大多数采用钢板弹簧作为弹性元件。

它中部用U型螺栓将钢板弹簧固定在车桥上。

悬架前端为固定铰链，也叫死吊耳。

它由钢板弹簧销钉将钢板弹簧前端卷耳部与钢板弹簧前支架连接在一起，前端卷耳孔中为减少摩损装有衬套。

后端卷耳通过钢板弹簧吊耳销与后端吊耳与吊耳架相连，后端可以自由摆动，形成活动吊耳。

当车架受到冲击弹簧变形时两卷耳之间的距离有变化的可能。

1.1非独立悬架的优点1）、弹簧刚度大，整桥承载能力强，适用于中、重型货车或者轻型货车前悬；2）、结构可靠、制造成本低，易于维护；1.2非独立悬架的缺点1）、悬架定位参数少，操控性能较差；2）、转向时会产生轴转向作用，产生过度、不足转向；3）、簧下质量大，降低了平顺性。

1.3非独立悬挂的结构形式非独立悬架其特点是两侧车轮安装于一整体式车桥上，这是器最为明显的特征。

因导向机构的结构以及所采用的弹性元件不同而大致分为纵置钢板弹簧非独立悬架、螺旋簧非独立悬架、空气弹簧非独立悬架、油气弹簧非独立悬架）等四类。

1）、纵置钢板弹簧非独立悬架钢板弹簧在车上通常是纵向布置的。

钢板弹簧中部用两个U型螺栓固定在车桥上。

弹簧两端的卷耳孔中压入衬套。

前端卷耳用钢板弹簧销与车身车架相连，形成固定铰链支点，而后端卷耳则通过板簧吊耳销与可自由摆动后吊耳相连，这样钢板弹簧变形时两卷耳中心线之间的距离有改变的可能。

这种用铰链和吊耳将钢板弹簧两端固定在车架上的结构，是目前利用最广泛的一种连接形式。

其机构如图1。

图1 纵置钢板弹簧非独立悬架2）、螺旋簧非独立悬架螺旋弹簧非独立悬架左、右车轮用一根整桥相连，纵向摆臂连接车桥与车架，纵向摆臂前端开孔，孔中装有橡胶衬套，连接螺栓通过衬套与车架相连形成橡胶铰链点，车轮受力跳动时，整个车桥在汽车纵向平面内绕左、右橡胶铰链中心连线摆动，与此同时，左、右车轮还绕横向推力杆与车架的铰链点在汽车的横向平面内摆动。

其机构如图2。

螺旋簧独立悬架一般用做轿车的后悬架，其纵、横向推力杆是悬架的导向机构，用来承受和传递车桥和车上之间的纵向和横向作用力及力矩。

此外，加强杆的作用是加强横向推力杆的安装强度，并可使车身受力均匀。

图2 螺旋簧非独立悬架3）、空气弹簧非独立悬架及油气弹簧非独立悬架空气弹簧非独立悬架其结构与螺旋簧大致相似，两者最大区别就是弹性元件不同。

该悬架的导向机构也是由纵向摆臂、很向推力杆、加强杆等组成，与连接左、右车轮的车桥、和空气弹簧组成整个悬架。

空气弹簧非独立悬架的弹性元件是空气弹簧，空气弹簧由空气压缩机产生气压，使气囊形成具有一定刚度的弹性体，利用气体可压缩从而实现其弹性作用的。

同时空气弹簧可以通过高度阀调整车身高度。

油气弹簧非独立悬架采用油气弹簧作为弹性元件。

2、独立悬挂独立悬挂的特点是左、右车轮不连在一根车轴上，是单独通过悬架与车架（或承载式车身）相连接，每个车轮都能独立的上、下运动。

目前，大多数乘用车前悬架都采用了独立悬架。

2.1、独立悬挂的优点1）、簧下质量小，有利于行驶平顺性；2）、悬架占用的空间小；3）、可以用刚度小的弹簧，改善了汽车行驶平顺性；4）、由于有可能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下降，又改善了汽车的行驶稳定性；5）、左、右车轮各自独立运动互不影响，可减少车身的倾斜和振动，同时在起伏的路面上能获得良好的地面附着能力。

2.2、独立悬挂的缺点1）、结构复杂，2）、成本较高3）、维修困难4）、一般情况下，车轮上下跳动时，因为车轮外倾角和轮距变化较大、轮胎磨损较大。

2.3、独立悬挂的结构形式独立悬挂的结构分有烛式、麦弗逊式、单横臂式、双横臂式、纵臂式（单纵臂、双纵臂、复合扭转式）、连杆式等多种，其中烛式和麦弗逊式形状相似，两者都是将螺旋弹簧与减振器组合在一起，但因结构不同又有重大区别。

烛式采用车轮沿主销轴方向移动的悬挂形式，形状似烛形而得名，特点是主销位置和前轮定位角不随车轮的上下跳动而变化，有利于汽车的操控和稳定性。

麦弗逊式是绞结式滑柱与下横臂组成的悬挂形式，减振器可兼做转向主销，转向节可以绕着它转动，特点是主销位置和前轮定位角随车轮的上下跳动而变化，与烛式悬架正好相反。

这种悬架构造简单、布置紧凑、前轮定位变化小，具有良好的行驶稳定性。

所以，目前轿车使用最多的独立悬挂是麦弗逊式悬挂。

1）、麦弗逊式(Strut Type or Mcpherson Type) 悬架与转向节(Steering Knuckle)形成整体安装减震器的滑柱(Strut)和下横臂、连接悬吊臂和下部的球节(Ball Joint)及弹簧构成。

滑柱的上部通过顶端连接板连接到车体上，顶端连接板与滑柱轴承相接。

车身重量由车身通过悬架滑柱支撑，转向后滑柱与转向节一并旋转。

与横臂式相比，结构简单，构成要素少，易于维护，可以降低簧下重量，所以，车辆行驶性能(Road Holding)及乘车舒适感良好。

图3 麦弗逊式独立悬架简图2）、烛式独立悬架烛式独立悬架车轮的转向节是沿着刚性地固定在车架上的主销上、下运动的。

这种悬架对于转向轮来说，当悬架变形时，主销的定位角不会发生改变，仅轮距、轴距稍有改变，因此有利于汽车的转向操纵和行驶稳定性。

但侧向力全部由主销上的长套筒和主销承受，则套筒和主销之间磨损严重，容易损坏，故这种形式悬架很少使用。

图4 烛式独立悬架3）、单横臂式独立悬架单横臂式独立悬架的特点是当悬架变形时，车轮平面将产生倾斜而改变两侧车轮与路面接触点的距离——轮距，致使轮胎相对于地面侧向滑移，破坏轮胎与地面的附着，且轮胎磨损较为严重。

此外，这种悬架用于转向轮时，会使得主销内倾角和车轮外倾角发生较大的变化，对于转向操纵有一定的影响，故目前在前悬架中很少使用。

但是由于其结构简单、紧凑、布置方便，在车速不高的重型越野车上也是有所采用。

图5 单横臂式独立悬架4）、双横臂式独立悬架双横臂式独立悬架的两个摆臂长度可以相等，也可以不等。

在两摆臂相等的悬架中，当车轮上、下跳动时，车轮平面没有倾斜，但是轮距缺发生了较大的变化，这将增加车轮侧向滑移的可能。

在两摆臂不等的悬架中，如果两摆臂选择合适，可以使得车轮和主销的角度以及轮距的变化都不太大。

不大的轮距变化在轮胎较软的时可以由轮胎变形来适应，目前轿车的轮胎可以容许轮距的改变在每个车轮上达到4-5mm而不致沿路面滑移。

因此，不等长的双横臂式独立悬架在轿车前轮上的应用较为广泛图6 双横臂（叉臂）式独立悬架5）、纵臂式独立悬架纵臂式悬架亦称曲轴式悬架。

它由沿行驶方向布置在汽车两侧的纵向摆臂组成。

纵臂铰接在副车架或者车架上，必须承受所有方向的力，故而所受的弯矩及转矩均较大。

此外，还要求垂直力和侧向力不致引起车轮外倾角和前束的过大变化。

纵臂式悬架比较简单，常在前轮驱动式车辆中用作后悬架。

它的优点是车身底板平整，油箱和备胎可安置在纵臂之间。

如果转动轴线与地面平行，则轮距、车轮外倾角和前束都不会因车轮的上下跳动而产生变化，只有轴距会稍微缩短。

在采用扭杆时，纵臂的长度对悬架刚度有影响故可据此使得加载状态下的振动特性良好。

纵臂转动点同时又是纵倾中心O，即制动时车尾部分在这个位置下跌。

图7 单纵臂式独立悬架图8 纵臂式扭转梁悬架6）、多连杆独立悬挂独立悬架中多采用螺旋弹簧，因而对于侧向力，垂直力以及纵向力需加设导向装置即采用杆件来承受和传递这些力。

因而一些轿车上为减轻车重和简化结构采用多杆式悬架。

如图5所示。

上连杆用支架与车身(或车架)相连，上连杆外端与第三连杆相连。

上杆的两端都装有橡胶隔振套。

第三连杆的下端通过重型止推轴承与转向节连接。

下连杆与普通的下摆臂相同，下连杆的内端通过橡胶隔振套与前横梁相连接。

球铰将下连杆的外端与转向节相连。

多杆纱前悬架系统的主销轴线从下球铰延伸到上面的轴承，它与上连杆和第三连杆无关。

多杆悬架系统具有良好操纵稳定性，可减小轮胎摩损。

这种悬架减振器和螺旋弹簧不象麦弗逊悬架那样沿转向节转动。

图9 多连杆独立悬架四、选择独立悬挂的因素汽车独立悬挂的评价指标有侧倾中心高度、车轮定位参数、悬架侧倾角刚度、横向刚度、悬架占用的空间。

以上是决定汽车选择何种悬挂的关键因素。

1、评价指标侧倾中心高度：侧倾中心位置高，它到车身质心的距离缩短，可使侧倾力臂及侧倾力矩小些，车身的侧倾角也会减小。

但侧倾中心过高，会使车身倾斜时轮距变化大，加速轮胎的磨损；车轮定位参数：若主销后倾角变化大，容易使转向轮产生摆振；若车轮外倾角变化大，会影响汽车直线行驶稳定性，同时也会影响轮距的变化和轮胎的磨损速度；悬架侧倾角刚度：车厢侧倾角与侧倾力矩和悬架总的侧倾角刚度大小有关，并影响汽车的操纵稳定性和平顺性；横向刚度：悬架的横向刚度影响操纵稳定性。

若用于转向轴上的悬架横向刚度小，则容易造成转向轮发生摆振现象；悬架占用的空间：占用横向尺寸大的悬架影响发动机的布置和从车上拆装发动机的困难程度；占用高度空间小的悬架，则允许行李箱宽敞，而且底部平整，布置油箱容易。

2、不同独立悬挂对比由上表可知，对于汽车悬挂的选择需要综合考虑。