汽車(chē)懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖解教程

什么是懸掛系統(tǒng)

舒適性是轎車(chē)最重要的使用性能之一。舒適性與車(chē)身的固有振動(dòng)特性有關(guān)，而車(chē)身的固有振動(dòng)特性又與懸架的特性相關(guān)。所以，汽車(chē)懸架是保證乘坐舒適性的重要部件。同時(shí)，汽車(chē)懸架做為車(chē)架(或車(chē)身)與車(chē)軸(或車(chē)輪)之間作連接的傳力機(jī)件，又是保證汽車(chē)行駛安全的重要部件。因此，汽車(chē)懸架往往列為重要部件編入轎車(chē)的技術(shù)規(guī)格表，作為衡量轎車(chē)質(zhì)量的指標(biāo)之一。

　　汽車(chē)車(chē)架（或車(chē)身）若直接安裝于車(chē)橋（或車(chē)輪）上，由于道路不平，由于地面沖擊使貨物和人會(huì)感到十分不舒服，這是因?yàn)闆](méi)有懸架裝置的原因。汽車(chē)懸架是車(chē)架（或車(chē)身）與車(chē)軸（或車(chē)輪）之間的彈性聯(lián)結(jié)裝置的統(tǒng)稱(chēng)。它的作用是彈性地連接車(chē)橋和車(chē)架（或車(chē)身），緩和行駛中車(chē)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(tǒng)引進(jìn)的振動(dòng)，使汽車(chē)行駛中保持穩(wěn)定的姿勢(shì)，改善操縱穩(wěn)定性；同時(shí)懸架系統(tǒng)承擔(dān)著傳遞垂直反力，縱向反力（牽引力和制動(dòng)力）和側(cè)向反力以及這些力所造成的力矩作用到車(chē)架（或車(chē)身）上，以保證汽車(chē)行駛平順；并且當(dāng)車(chē)輪相對(duì)車(chē)架跳動(dòng)時(shí)，特別在轉(zhuǎn)向時(shí)，車(chē)輪運(yùn)動(dòng)軌跡要符合一定的要求，因此懸架還起使車(chē)輪按一定軌跡相對(duì)車(chē)身跳動(dòng)的導(dǎo)向作用。

　　懸架結(jié)構(gòu)形式和性能參數(shù)的選擇合理與否，直接對(duì)汽車(chē)行駛平順性、操縱穩(wěn)定性和舒適性有很大的影響。由此可見(jiàn)懸架系統(tǒng)在現(xiàn)代汽車(chē)上是重要的總成之一。



　　一般懸架由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、減振器和橫向穩(wěn)定桿組成。彈性元件用來(lái)承受并傳遞垂直載荷，緩和由于路面不平引起的對(duì)車(chē)身的沖擊。彈性元件種類(lèi)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(lái)衰減由于彈性系統(tǒng)引起的振，減振器的類(lèi)型有筒式減振器，阻力可調(diào)式新式減振器，充氣式減振器。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用來(lái)傳遞車(chē)輪與車(chē)身間的力和力矩，同時(shí)保持車(chē)輪按一定運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)車(chē)身跳動(dòng)，通常導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由控制擺臂式桿件組成。種類(lèi)有單桿式或多連桿式的。鋼板彈簧作為彈性元件時(shí)，可不另設(shè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，它本身兼起導(dǎo)向作用。有些轎車(chē)和客車(chē)上，為防止車(chē)身在轉(zhuǎn)向等情況下發(fā)生過(guò)大的橫向傾斜，在懸架系統(tǒng)中加設(shè)橫向穩(wěn)定桿，目的是提高橫向剛度，使汽車(chē)具有不足轉(zhuǎn)向特性，改善汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。?

現(xiàn)代汽車(chē)懸架的發(fā)展十分快，不斷出現(xiàn)，嶄新的懸架裝置。按控制形式不同分為被動(dòng)式懸架和主動(dòng)式懸架。目前多數(shù)汽車(chē)上都采用被動(dòng)懸架，如下圖所示也就是汽車(chē)姿態(tài)（狀態(tài)）只能被動(dòng)地取決于路面及行駛狀況和汽車(chē)的彈性元件，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減振器這些機(jī)械零件。20世紀(jì)80年代以來(lái)主動(dòng)懸架開(kāi)始在一部分汽車(chē)上應(yīng)用，并且目前還在進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)中。主動(dòng)懸架可以能動(dòng)地控制垂直振動(dòng)及其車(chē)身姿態(tài)，根據(jù)路面和行駛工況自動(dòng)調(diào)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(wěn)定桿；5. 橫向推力桿

　　根據(jù)汽車(chē)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)不同懸架種類(lèi)又可分為獨(dú)立懸架，非獨(dú)立懸架。如下圖所示。

a. 獨(dú)立懸架 b. 非獨(dú)立懸架

　　非獨(dú)立懸架如上圖(a)所示。其特點(diǎn)是兩側(cè)車(chē)輪安裝于一整體式車(chē)橋上，當(dāng)一側(cè)車(chē)輪受沖擊力時(shí)會(huì)直接影響到另一側(cè)車(chē)輪上，當(dāng)車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)定位參數(shù)變化小。若采用鋼板彈簧作彈性元件，它可兼起導(dǎo)向作用，使結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，降低成本。目前廣泛應(yīng)用于貨車(chē)和大客車(chē)上，有些轎車(chē)后懸架也有采用的。非獨(dú)立懸架由于非簧載質(zhì)量比較大，高速行駛時(shí)懸架受到?jīng)_擊載荷比較大，平順性較差。

　　獨(dú)立懸架是兩側(cè)車(chē)輪分別獨(dú)立地與車(chē)架（或車(chē)身）彈性地連接，當(dāng)一側(cè)車(chē)輪受沖擊，其運(yùn)動(dòng)不直接影響到另一側(cè)車(chē)輪，獨(dú)立懸架所采用的車(chē)橋是斷開(kāi)式的。這樣使得發(fā)動(dòng)機(jī)可放低安裝，有利于降低汽車(chē)重心，并使結(jié)構(gòu)緊湊。獨(dú)立懸架允許前輪有大的跳動(dòng)空間，有利于轉(zhuǎn)向，便于選擇軟的彈簧元件使平順性得到改善。同時(shí)獨(dú)立懸架非簧載質(zhì)量小，可提高汽車(chē)車(chē)輪的附著性。如上圖(b)所示。

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獨(dú)立懸架的左右車(chē)輪不是用整體車(chē)橋相連接，而是通過(guò)懸架分別與車(chē)架（或車(chē)身）相連，每側(cè)車(chē)輪可獨(dú)立下下運(yùn)動(dòng)。轎車(chē)和載重量1t以下的貨車(chē)前懸架廣為采用，轎車(chē)后懸架上采用也在增加。越野車(chē)、礦用車(chē)和大客車(chē)的前輪也有一些采用獨(dú)立懸架。

　　根據(jù)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，獨(dú)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(dú)立懸架
　
　　如圖1所示為雙橫臂式獨(dú)立懸架。上下兩擺臂不等長(zhǎng)，選擇長(zhǎng)度比例合適，可使車(chē)輪和主銷(xiāo)的角度及輪距變化不大。這種獨(dú)立懸架被廣泛應(yīng)用在轎車(chē)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(gè)V形擺臂以一定的距離，分別安裝在車(chē)輪上，另一端安裝在車(chē)架上。

圖1：雙橫臂式獨(dú)立懸架

　　不等臂雙橫臂上臂比下臂短。當(dāng)汽車(chē)車(chē)輪上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，上臂比下臂運(yùn)動(dòng)弧度小。這將使輪胎上部輕微地內(nèi)外移動(dòng)，而底部影響很小。這種結(jié)構(gòu)有利于減少輪胎磨損，提高汽車(chē)行駛平順性和方向穩(wěn)定性。

圖2

　　滑柱擺臂式獨(dú)立懸架（麥弗遜式或叫支柱式等）

　　這種懸架目前在轎車(chē)中采用很多。如圖3所示。滑柱擺臂式懸架將減振器作為引導(dǎo)車(chē)輪跳動(dòng)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(nèi)側(cè)空間大，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)布置，并降低車(chē)子的重心。車(chē)輪上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，主銷(xiāo)軸線(xiàn)的角度會(huì)有變化，這是因?yàn)闇p振器下端支點(diǎn)隨橫擺臂擺動(dòng)。以上問(wèn)題可通過(guò)調(diào)整桿系設(shè)計(jì)布置合理得到解決。

圖3

　　一汽奧迪100型轎車(chē)前懸架。筒式減振器裝在滑柱桶內(nèi)，滑柱桶與轉(zhuǎn)向節(jié)剛性連接，螺旋彈簧安裝在滑柱桶及轉(zhuǎn)向節(jié)總成上端的支承座內(nèi)，彈簧上端通過(guò)軟墊支承在車(chē)身連接的前簧上座內(nèi)，滑柱桶的下端通過(guò)球鉸鏈與懸架的橫擺臂相連。當(dāng)車(chē)輪上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑柱桶及轉(zhuǎn)向節(jié)總成沿減振器活塞運(yùn)動(dòng)軸線(xiàn)移動(dòng)，同時(shí)，滑柱桶的下支點(diǎn)還隨橫擺臂擺動(dòng)。

　　斜置單臂式獨(dú)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(dú)立懸架的折衷方案。其擺臂繞與汽車(chē)縱軸線(xiàn)具有一定交角的軸線(xiàn)擺動(dòng)，選擇合適的交角可以滿(mǎn)足汽車(chē)操縱穩(wěn)定性要求。這種懸架適于做后懸架。

圖4

　　多桿式獨(dú)立懸架

　　獨(dú)立懸架中多采用螺旋彈簧，因而對(duì)于側(cè)向力，垂直力以及縱向力需加設(shè)導(dǎo)向裝置即采用桿件來(lái)承受和傳遞這些力。因而一些轎車(chē)上為減輕車(chē)重和簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)采用多桿式懸架。如圖5所示。上連桿9用支架11與車(chē)身(或車(chē)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(guò)重型止推軸承與轉(zhuǎn)向節(jié)連接。下連桿5與普通的下擺臂相同，下連桿5的內(nèi)端通過(guò)橡膠隔振套與前橫梁相連接。球鉸將下連桿5的外端與轉(zhuǎn)向節(jié)相連。多桿紗前懸架系統(tǒng)的主銷(xiāo)軸線(xiàn)從下球鉸延伸到上面的軸承，它與上連桿和第三連桿無(wú)關(guān)。多桿懸架系統(tǒng)具有良好操縱穩(wěn)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(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖5所示。

圖5：多桿前懸架系統(tǒng)

1-前懸架橫梁 2-前穩(wěn)定桿 3-拉桿支架 4-粘滯式拉桿 5-下連桿　6-輪轂轉(zhuǎn)向節(jié)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(xiàn)代轎車(chē)懸架很軟，即固有頻率很低，為提高懸架的側(cè)傾角剛度，減小橫向傾斜，常在懸架中添設(shè)橫向穩(wěn)定器（桿），保證良好操縱穩(wěn)定性。如下圖所示桿式橫向穩(wěn)定器。

1. 支桿；2. 套筒；3. 桿；4. 彈簧支座

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

　　當(dāng)兩則懸架變形相同時(shí)，橫向穩(wěn)定器不起作用。當(dāng)兩側(cè)懸架變形不等時(shí)，車(chē)身相對(duì)路面橫向傾斜時(shí)，車(chē)架一側(cè)移近彈簧支座，穩(wěn)定桿的同側(cè)末端就隨車(chē)架向上移動(dòng)，而另一側(cè)車(chē)架遠(yuǎn)離彈簧座，相應(yīng)橫向穩(wěn)定桿的末端相對(duì)車(chē)架下移，橫向穩(wěn)定桿中部對(duì)于車(chē)架沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而穩(wěn)定桿兩邊的縱向部分向不同方向偏轉(zhuǎn)，于是穩(wěn)定桿被扭轉(zhuǎn)。彈性的穩(wěn)定桿產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)內(nèi)力矩就阻礙懸架彈簧的變形，減少了車(chē)身的橫向傾斜和橫向角振動(dòng)。

　　下圖是另一種車(chē)型橫向穩(wěn)定器的安裝

　　下圖是車(chē)身的橫向的穩(wěn)定扭桿裝置