悬架概述

悬架概述

舒适性是轿车最重要的使用性能之一。舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。所以，汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。同时，汽车悬架做为车架(或车身)与车轴(或车轮)之间作连接的传力机件，又是保证汽车行驶安全的重要部件。因此，汽车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表，作为衡量轿车质量的指标之一。

悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置

的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。

典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。

悬架是汽车中的一个重要总成，它把车架与车轮弹性地联系起来，关系到汽车的多种使用性能。从外表上看，轿车悬架仅是由一些杆、筒以及弹簧组成，但千万不要以为它很简单，相反轿车悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成，这是因为悬架既要满足汽车的舒适性要

求，又要满足其操纵稳定性的要求，而这两方面又是互相对立的。比如，为了取得良好的舒适性，需要大大缓冲汽车的震动，这样弹簧就要设计得软些，但弹簧软了却容易使汽车发生刹车“点头”、加速“抬头”以及左右侧倾严重的不良倾向，不利于汽车的转向，容易导致汽车操纵不稳定等。

悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，直接对汽车行

驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。

悬架的种类

现代汽车悬架的发展十分快，不断出现，崭新的悬架装置。按

控制形式不同分为被动式悬架和主动式悬架。目前多数汽车上都采用被动悬架，如下图所示也就是汽车姿态（状态）只能被动地取决于路面及行驶状况和汽车的弹性元件，导向机构以及减振器这些机械零件。20世纪80年代以来主动悬架开始在一部分汽车上应用，并且目前还在进一步研究和开发中。主动悬架可以能动地控制垂直振动及其车身姿态，根据路面和行驶工况自动调整悬架刚度和阻尼。

3. 纵向推力杆； 1. 弹性元件；2.

横向推力杆5. 减振器；4. 横向稳定杆；

根据汽车导向机构不同悬架种类又可分为独立悬架，非独立悬架。如下图所示。

a.

独立悬架 b. 非独立悬架

非独立悬架如上图(a)所示。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。

独立悬架是两侧车轮分别独立地与车架（或车身）弹性地连接，当一侧车轮受冲击，其运动不直接影响到另一侧车轮，独立悬架所采用的车桥是断开式的。这样使得发动机可放低安装，有利于降低汽车重心，并使结构紧凑。独立悬架允许前轮有大的跳动空间，有利于转向，便于选择软的弹簧元件使平顺性得到改善。同时独立悬架非簧载质量小，可提高汽车车轮的附着性。如上图(b)所示。

汽车性能对悬架的要求

汽车的固有频率是衡量汽车平顺性的重要参数，它由悬架

刚度和悬架弹簧支承的质量（簧载质量）所决定。人体所习惯的垂直振动频率约为1～1.6Hz。车身振动的固有频率应接近或处于人体适应的频率范围，才能满足舒适性要求。固有频率按下式计算：

式中：g-重力加速度； f-悬架垂直变形（挠度） M-悬架簧载质量

悬架刚度是指悬架产生单位垂直压缩变形所需加于悬架C(=Mg/f)- 一定时，上的垂直载荷从固有频率公式可以看出，在悬架垂直载荷悬架刚度越小，固有频率就越低但悬架刚度越小，载荷一定时悬架垂直变形就越大。这样若无有

足够大的限位行程，就会使撞击限位块的概率增加。若固有频率选取过低，很可能会出现制动点头角，转弯侧货角，空载和满载车身高度，高1.8Hz1.2～变化过大。一般货车固有频率是1.5～2Hz，旅行客车。另外，当悬架刚度一定时，簧载质量越大，悬架垂1.3Hz1～级轿车直变形也愈大，而固有频率越低。空车时的固有频率要比满载时的高。簧载质量变化范围大，固有频率变化范围也大。为了使空载和满载固有频率保持一定或很小变化，需要把悬架刚度做成可变或可调的。影响汽车平顺性的另一个悬架指标是簧载质量。簧载质量分为簧

上质量与簧下质量两部分，由弹性元件承载的部分质量，如车身、车架及其它所有弹簧以上的部件和载荷属于簧上质量。车轮、非独立悬。如果减小非簧载质量可架的车轴等属于簧下质量，也叫非簧载质量M 使车身振动频率降低，而车轮振动频率升高，这对减少共振，改善汽车的平顺性是有利的。非簧载质量对平顺性的影响，常用非簧载质量进行评价，此比值越小越佳。m/M和簧载质量之比，它表达为：影响汽车平顺性的另一重要指标是阻尼比Ψ

k-代表悬架阻尼元件的阻力系数。

Ψ值取大，能使振动迅速衰减，但会把路面较大的冲击传递到车身，Ψ值取小，振动衰减慢，受冲击后振动持续时间长，使乘客感到不舒服。为充分发挥弹簧在压缩行程中作用，常把压缩行程的阻尼比Ψ设

计得比伸张小。

悬架的侧倾角刚度及前后匹配是影响汽车操纵稳定性的重要参数。当汽车受侧向力作用发生车身侧倾，若侧倾角过大，乘客会感到不安全，不舒适，如侧倾角过小，车身受到横向冲击较大，乘客也会感到．不适，司机路感不好。所以，整车侧倾角刚度应满足：当车身受到°范围内，汽车有一定不足转～40.4g侧向加速度时，其侧倾角在2.5

向特性，前悬架侧倾角刚度应大于后悬架侧倾角刚度。一般前悬架侧范围内，如前后悬架本～2.6倾角刚度与后悬架侧倾角刚度比应在

1.4身不能满足上述要求，可在前后悬架中加装横向稳定杆，提高汽车操纵稳定性。

各类弹性元件详述

悬架采用的弹性元件有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧、油气弹簧、橡胶弹簧等。

钢板弹簧钢板弹簧又叫叶片弹簧，它是由若干不等长的合金弹簧片叠加在一起的第一片3组合成一根近似等强度的梁。如图下右侧所示。钢板弹簧，内装青铜或塑料或橡胶。1（最长的一片）称为主片，其

两端弯成卷耳粉沫冶金、制成的衬套，用弹簧销与固定在车架上的支架、或吊耳作形螺栓与车桥固定。铰链连接。钢板弹簧的中间用U 用来连接各弹簧片，并保证各片的装配时的相对位置。4 中心螺栓

中心螺栓到两端卷耳中心的距离可以相等，也可以不相等如下图所示。为了增加主片卷耳的强度，将第二片末端也弯成半卷耳，包在主片卷耳和外面，且留有较大的间隙，使得弹簧在变形时，各片间有相对滑