汽車懸掛系統結構原理圖解教程

什么是懸掛系統

舒適性是轎車最重要的使用性能之一。舒適性與車身的固有振動特性有關，而車身的固有振動特性又與懸架的特性相關。所以，汽車懸架是保證乘坐舒適性的重要部件。同時，汽車懸架做為車架(或車身)與車軸(或車輪)之間作連接的傳力機件，又是保證汽車行駛安全的重要部件。因此，汽車懸架往往列為重要部件編入轎車的技術規格表，作為衡量轎車質量的指標之一。

　　汽車車架（或車身）若直接安裝于車橋（或車輪）上，由于道路不平，由于地面沖擊使貨物和人會感到十分不舒服，這是因為沒有懸架裝置的原因。汽車懸架是車架（或車身）與車軸（或車輪）之間的彈性聯結裝置的統稱。它的作用是彈性地連接車橋和車架（或車身），緩和行駛中車輛受到的沖擊力。保證貨物完好和人員舒適；衰減由于彈性系統引進的振動，使汽車行駛中保持穩定的姿勢，改善操縱穩定性；同時懸架系統承擔著傳遞垂直反力，縱向反力（牽引力和制動力）和側向反力以及這些力所造成的力矩作用到車架（或車身）上，以保證汽車行駛平順；并且當車輪相對車架跳動時，特別在轉向時，車輪運動軌跡要符合一定的要求，因此懸架還起使車輪按一定軌跡相對車身跳動的導向作用。

　　懸架結構形式和性能參數的選擇合理與否，直接對汽車行駛平順性、操縱穩定性和舒適性有很大的影響。由此可見懸架系統在現代汽車上是重要的總成之一。



　　一般懸架由彈性元件、導向機構、減振器和橫向穩定桿組成。彈性元件用來承受并傳遞垂直載荷，緩和由于路面不平引起的對車身的沖擊。彈性元件種類包括鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、油氣彈簧、空氣彈簧和橡膠彈簧。減振器用來衰減由于彈性系統引起的振，減振器的類型有筒式減振器，阻力可調式新式減振器，充氣式減振器。導向機構用來傳遞車輪與車身間的力和力矩，同時保持車輪按一定運動軌跡相對車身跳動，通常導向機構由控制擺臂式桿件組成。種類有單桿式或多連桿式的。鋼板彈簧作為彈性元件時，可不另設導向機構，它本身兼起導向作用。有些轎車和客車上，為防止車身在轉向等情況下發生過大的橫向傾斜，在懸架系統中加設橫向穩定桿，目的是提高橫向剛度，使汽車具有不足轉向特性，改善汽車的操縱穩定性和行駛平順性。?

現代汽車懸架的發展十分快，不斷出現，嶄新的懸架裝置。按控制形式不同分為被動式懸架和主動式懸架。目前多數汽車上都采用被動懸架，如下圖所示也就是汽車姿態（狀態）只能被動地取決于路面及行駛狀況和汽車的彈性元件，導向機構以及減振器這些機械零件。20世紀80年代以來主動懸架開始在一部分汽車上應用，并且目前還在進一步研究和開發中。主動懸架可以能動地控制垂直振動及其車身姿態，根據路面和行駛工況自動調整懸架剛度和阻尼。

1. 彈性元件；2. 縱向推力桿；3. 減振器；4. 橫向穩定桿；5. 橫向推力桿

　　根據汽車導向機構不同懸架種類又可分為獨立懸架，非獨立懸架。如下圖所示。

a. 獨立懸架 b. 非獨立懸架

　　非獨立懸架如上圖(a)所示。其特點是兩側車輪安裝于一整體式車橋上，當一側車輪受沖擊力時會直接影響到另一側車輪上，當車輪上下跳動時定位參數變化小。若采用鋼板彈簧作彈性元件，它可兼起導向作用，使結構大為簡化，降低成本。目前廣泛應用于貨車和大客車上，有些轎車后懸架也有采用的。非獨立懸架由于非簧載質量比較大，高速行駛時懸架受到沖擊載荷比較大，平順性較差。

　　獨立懸架是兩側車輪分別獨立地與車架（或車身）彈性地連接，當一側車輪受沖擊，其運動不直接影響到另一側車輪，獨立懸架所采用的車橋是斷開式的。這樣使得發動機可放低安裝，有利于降低汽車重心，并使結構緊湊。獨立懸架允許前輪有大的跳動空間，有利于轉向，便于選擇軟的彈簧元件使平順性得到改善。同時獨立懸架非簧載質量小，可提高汽車車輪的附著性。如上圖(b)所示。

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獨立懸架的左右車輪不是用整體車橋相連接，而是通過懸架分別與車架（或車身）相連，每側車輪可獨立下下運動。轎車和載重量1t以下的貨車前懸架廣為采用，轎車后懸架上采用也在增加。越野車、礦用車和大客車的前輪也有一些采用獨立懸架。

　　根據導向機構不同的結構特點，獨立懸架可分為：雙橫臂，單橫臂，縱臂式，單斜臂，多桿式及滑柱（桿）連桿（擺臂）式等等。按目前采用較多的有以下三種形式：(1) 雙橫臂式，(2) 滑柱連桿式，(3)斜置單臂式。按彈性元件采用不同分為：螺旋彈簧式，鋼板彈簧式，扭桿彈簧式，氣體彈簧式。采用更多的是螺旋彈簧。

　　雙橫臂式（雙叉式）獨立懸架
　
　　如圖1所示為雙橫臂式獨立懸架。上下兩擺臂不等長，選擇長度比例合適，可使車輪和主銷的角度及輪距變化不大。這種獨立懸架被廣泛應用在轎車前輪上。雙橫臂的臂有做成A字形或V字形，如圖2所示。V形臂的上下2個V形擺臂以一定的距離，分別安裝在車輪上，另一端安裝在車架上。

圖1：雙橫臂式獨立懸架

　　不等臂雙橫臂上臂比下臂短。當汽車車輪上下運動時，上臂比下臂運動弧度小。這將使輪胎上部輕微地內外移動，而底部影響很小。這種結構有利于減少輪胎磨損，提高汽車行駛平順性和方向穩定性。

圖2

　　滑柱擺臂式獨立懸架（麥弗遜式或叫支柱式等）

　　這種懸架目前在轎車中采用很多。如圖3所示?；鶖[臂式懸架將減振器作為引導車輪跳動的滑柱，螺旋彈簧與其裝于一體。這種懸架將雙橫臂上臂去掉并以橡膠做支承，允許滑柱上端作少許角位移。內側空間大，有利于發動機布置，并降低車子的重心。車輪上下運動時，主銷軸線的角度會有變化，這是因為減振器下端支點隨橫擺臂擺動。以上問題可通過調整桿系設計布置合理得到解決。

圖3

　　一汽奧迪100型轎車前懸架。筒式減振器裝在滑柱桶內，滑柱桶與轉向節剛性連接，螺旋彈簧安裝在滑柱桶及轉向節總成上端的支承座內，彈簧上端通過軟墊支承在車身連接的前簧上座內，滑柱桶的下端通過球鉸鏈與懸架的橫擺臂相連。當車輪上下運動時，滑柱桶及轉向節總成沿減振器活塞運動軸線移動，同時，滑柱桶的下支點還隨橫擺臂擺動。

　　斜置單臂式獨立懸架

　　這種懸架如圖4所示。這種懸架是單橫臂和單縱臂(如下圖所示）獨立懸架的折衷方案。其擺臂繞與汽車縱軸線具有一定交角的軸線擺動，選擇合適的交角可以滿足汽車操縱穩定性要求。這種懸架適于做后懸架。

圖4

　　多桿式獨立懸架

　　獨立懸架中多采用螺旋彈簧，因而對于側向力，垂直力以及縱向力需加設導向裝置即采用桿件來承受和傳遞這些力。因而一些轎車上為減輕車重和簡化結構采用多桿式懸架。如圖5所示。上連桿9用支架11與車身(或車架)相連，上連桿9外端與第三連桿7相連。上桿9的兩端都裝有橡膠隔振套。第三連桿7的下端通過重型止推軸承與轉向節連接。下連桿5與普通的下擺臂相同，下連桿5的內端通過橡膠隔振套與前橫梁相連接。球鉸將下連桿5的外端與轉向節相連。多桿紗前懸架系統的主銷軸線從下球鉸延伸到上面的軸承，它與上連桿和第三連桿無關。多桿懸架系統具有良好操縱穩定性，可減小輪胎摩損。這種懸架減振器和螺旋彈簧不象麥弗遜懸架那樣沿轉向節轉動。如圖5所示。

圖5：多桿前懸架系統

1-前懸架橫梁 2-前穩定桿 3-拉桿支架 4-粘滯式拉桿 5-下連桿　6-輪轂轉向節總成 7-第三連桿 8-減振器 9-上連桿 10-螺旋彈簧 11-上連桿支架 12-減振器隔振塊

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現代轎車懸架很軟，即固有頻率很低，為提高懸架的側傾角剛度，減小橫向傾斜，常在懸架中添設橫向穩定器（桿），保證良好操縱穩定性。如下圖所示桿式橫向穩定器。

1. 支桿；2. 套筒；3. 桿；4. 彈簧支座

　　彈簧鋼制成的橫向穩定桿3呈扁平的U形，橫向地安裝在汽車前端或后端（也有轎車前后都裝橫向穩定器）。桿3的中部的兩端自由地支承在兩個橡膠套筒內，套筒2固定于車架上。橫向穩定桿的兩側縱向部分的末端通過支桿1與懸架下擺臂上的彈簧支座4相連。

　　當兩則懸架變形相同時，橫向穩定器不起作用。當兩側懸架變形不等時，車身相對路面橫向傾斜時，車架一側移近彈簧支座，穩定桿的同側末端就隨車架向上移動，而另一側車架遠離彈簧座，相應橫向穩定桿的末端相對車架下移，橫向穩定桿中部對于車架沒有相對運動，而穩定桿兩邊的縱向部分向不同方向偏轉，于是穩定桿被扭轉。彈性的穩定桿產生扭轉內力矩就阻礙懸架彈簧的變形，減少了車身的橫向傾斜和橫向角振動。

　　下圖是另一種車型橫向穩定器的安裝

　　下圖是車身的橫向的穩定扭桿裝置