汽車(chē)懸掛系統(tǒng),汽車(chē)懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理是什么?

不少車(chē)迷咨詢(xún)有關(guān)汽車(chē)懸掛系統(tǒng)的問(wèn)題。他們?cè)诳窜?chē)買(mǎi)車(chē)過(guò)程中，經(jīng)常在資料簡(jiǎn)介上見(jiàn)到諸如麥弗遜式、多連桿式、雙連桿式、四連桿式、扭力梁式等多種前后懸掛系統(tǒng)，由于對(duì)機(jī)械知識(shí)了解較少，他們希望能夠?qū)⒊Ｒ?jiàn)的懸掛系統(tǒng)作簡(jiǎn)單介紹，并解釋其優(yōu)缺點(diǎn)。這里首先介紹一下獨(dú)立懸掛系統(tǒng)與非獨(dú)立懸掛系統(tǒng)。?

??? 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，懸掛系統(tǒng)就是指由車(chē)身與輪胎間的彈簧和避震器組成的整個(gè)支持系統(tǒng)。懸掛系統(tǒng)應(yīng)有的功能是支持車(chē)身，改善乘坐的感覺(jué)，不同的懸掛設(shè)置會(huì)使駕駛者有不同的駕駛感受。外表看似簡(jiǎn)單的懸掛系統(tǒng)綜合多種作用力，決定著轎車(chē)的穩(wěn)定性、舒適性和安全性，是現(xiàn)代轎車(chē)十分關(guān)鍵的部件之一。

??? 一般來(lái)說(shuō)，汽車(chē)的懸掛系統(tǒng)分為非獨(dú)立懸掛和獨(dú)立懸掛兩種，非獨(dú)立懸掛的車(chē)輪裝在一根整體車(chē)軸的兩端，當(dāng)一邊車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)，另一側(cè)車(chē)輪也相應(yīng)跳動(dòng)，使整個(gè)車(chē)身振動(dòng)或傾斜；獨(dú)立懸掛的車(chē)軸分成兩段，每邊車(chē)輪由螺旋彈簧獨(dú)立安裝在車(chē)架下面，當(dāng)一邊車(chē)輪發(fā)生跳動(dòng)時(shí)，另一邊車(chē)輪不受影響，兩邊的車(chē)輪可以獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，提高了汽車(chē)的平穩(wěn)性和舒適性。

??? 由于現(xiàn)代人對(duì)車(chē)子乘坐舒適性及操縱安全性的要求愈來(lái)愈高，所以非獨(dú)立懸掛系統(tǒng)已漸漸被淘汰。而獨(dú)立懸掛系統(tǒng)因其車(chē)輪觸地性良好、乘坐舒適性及操縱安全性大幅提升、左右兩輪可自由運(yùn)動(dòng)、輪胎與地面的自由度大、車(chē)輛操控性較好等優(yōu)點(diǎn)目前被汽車(chē)廠家普遍采用。常見(jiàn)的獨(dú)立懸掛系統(tǒng)有多連桿式懸掛系統(tǒng)、麥弗遜式懸掛系統(tǒng)、拖曳臂式懸掛系統(tǒng)等。?

概述
　　懸掛系統(tǒng)就是指由車(chē)身與輪胎間的彈簧和避震器組成整個(gè)支持系統(tǒng)。懸掛系統(tǒng)應(yīng)有的功能是支持車(chē)身，改善乘坐的感覺(jué)，不同的懸掛設(shè)置會(huì)使駕駛者有不同的駕駛感受。外表看似簡(jiǎn)單的懸掛系統(tǒng)綜合多種作用力，決定著轎車(chē)的穩(wěn)定性、舒適性和安全性，是現(xiàn)代轎車(chē)十分關(guān)鍵的部件之一?！?br>　　懸架是汽車(chē)的車(chē)架與車(chē)橋或車(chē)輪之間的一切傳力連接裝置的總稱(chēng)，其作用是傳遞作用在車(chē)輪和車(chē)架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車(chē)架或車(chē)身的沖擊力，并衰減由此引起的震動(dòng)，以保證汽車(chē)能平順地行駛。
　　典型的懸架結(jié)構(gòu)由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減震器等組成，個(gè)別結(jié)構(gòu)則還有緩沖塊、橫向穩(wěn)定桿等。彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式，而現(xiàn)代轎車(chē)懸架多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧，個(gè)別高級(jí)轎車(chē)則使用空氣彈簧。

　　懸架是汽車(chē)中的一個(gè)重要總成，它把車(chē)架與車(chē)輪彈性地聯(lián)系起來(lái)，關(guān)系到汽車(chē)的多種使用性能。從外表上看，轎車(chē)懸架僅是由一些桿、筒以及彈簧組成，但千萬(wàn)不要以為它很簡(jiǎn)單，相反轎車(chē)懸架是一個(gè)較難達(dá)到完美要求的汽車(chē)總成，這是因?yàn)閼壹芗纫獫M(mǎn)足汽車(chē)的舒適性要求，又要滿(mǎn)足其操縱穩(wěn)定性的要求，而這兩方面又是互相對(duì)立的。比如，為了取得良好的舒適性，需要大大緩沖汽車(chē)的震動(dòng)，這樣彈簧就要設(shè)計(jì)得軟些，但彈簧軟了卻容易使汽車(chē)發(fā)生剎車(chē)“點(diǎn)頭”、加速“抬頭”以及左右側(cè)傾嚴(yán)重的不良傾向，不利于汽車(chē)的轉(zhuǎn)向，容易導(dǎo)致汽車(chē)操縱不穩(wěn)定等?！?br>　　汽車(chē)的懸掛系統(tǒng)分為非獨(dú)立懸掛和獨(dú)立懸掛兩種，非獨(dú)立懸掛的車(chē)輪裝在一根整體車(chē)軸的兩端，當(dāng)一邊車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)，另一側(cè)車(chē)輪也相應(yīng)跳動(dòng)，使整個(gè)車(chē)身振動(dòng)或傾斜；獨(dú)立懸掛的車(chē)軸分成兩段，每只車(chē)輪由螺旋彈簧獨(dú)立安裝在車(chē)架下面，當(dāng)一邊車(chē)輪發(fā)生跳動(dòng)時(shí)，另一邊車(chē)輪不受影響，兩邊的車(chē)輪可以獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，提高了汽車(chē)的平穩(wěn)性和舒適性。
　　由于現(xiàn)代人對(duì)車(chē)子乘坐舒適性及操縱安定性的要求愈來(lái)愈高，所以非獨(dú)立懸掛系統(tǒng)已漸漸被淘汰。而獨(dú)立懸掛系統(tǒng)因其車(chē)輪觸地性良好、乘坐舒適性及操縱安定性大幅提升、左右兩輪可自由運(yùn)動(dòng)，輪胎與地面的自由度大，車(chē)輛操控性較好等優(yōu)點(diǎn)目前被汽車(chē)廠家普遍采用。常見(jiàn)的獨(dú)立懸掛系統(tǒng)有多連桿式懸掛系統(tǒng)、麥佛遜式懸掛系統(tǒng)、拖曳臂式懸掛系統(tǒng)等等。
懸架系統(tǒng)的分類(lèi)
　　根據(jù)控制形式不同分為被動(dòng)式懸架、主動(dòng)式懸架。

　　根據(jù)汽車(chē)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)不同可分為獨(dú)立懸架、非獨(dú)立懸架。
非獨(dú)立懸架
　　非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車(chē)輪由一根整體式車(chē)橋相連，車(chē)輪連同車(chē)橋一起通過(guò)彈性懸架懸掛在車(chē)架或車(chē)身的下面。非獨(dú)立懸架具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、強(qiáng)度高、保養(yǎng)容易、行車(chē)中前輪定位變化小的優(yōu)點(diǎn)，但由于其舒適性及操縱穩(wěn)定性都較差，在現(xiàn)代轎車(chē)中基本上已不再使用，多用在貨車(chē)和大客車(chē)上。
獨(dú)立懸架

　　
　　獨(dú)立懸架是每一側(cè)的車(chē)輪都是單獨(dú)地通過(guò)彈性懸架懸掛在車(chē)架或車(chē)身下面的。其優(yōu)點(diǎn)是：質(zhì)量輕，減少了車(chē)身受到的沖擊，并提高了車(chē)輪的地面附著力；可用剛度小的較軟彈簧，改善汽車(chē)的舒適性；可以使發(fā)動(dòng)機(jī)位置降低，汽車(chē)重心也得到降低，從而提高汽車(chē)的行駛穩(wěn)定性；左右車(chē)輪單獨(dú)跳動(dòng)，互不相干，能減小車(chē)身的傾斜和震動(dòng)。不過(guò)，獨(dú)立懸架存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維修不便的缺點(diǎn)?，F(xiàn)代轎車(chē)大都是采用獨(dú)立式懸架，按其結(jié)構(gòu)形式的不同，獨(dú)立懸架又可分為橫臂式、縱臂式、多連桿式、燭式以及麥弗遜式懸架等。
　　　　橫臂式懸架

　　橫臂式懸架是指車(chē)輪在汽車(chē)橫向平面內(nèi)擺動(dòng)的獨(dú)立懸架，按橫臂數(shù)量的多少又分為雙橫臂式和單橫臂式懸架。
　　單橫臂式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，側(cè)傾中心高，有較強(qiáng)的抗側(cè)傾能力的優(yōu)點(diǎn)。但隨著現(xiàn)代汽車(chē)速度的提高，側(cè)傾中心過(guò)高會(huì)引起車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)輪距變化大，輪胎磨損加劇，而且在急轉(zhuǎn)彎時(shí)左右車(chē)輪垂直力轉(zhuǎn)移過(guò)大，導(dǎo)致后輪外傾增大，減少了后輪側(cè)偏剛度，從而產(chǎn)生高速甩尾的嚴(yán)重工況。單橫臂式獨(dú)立懸架多應(yīng)用在后懸架上，但由于不能適應(yīng)高速行駛的要求，目前應(yīng)用不多。
　　雙橫臂式獨(dú)立懸架按上下橫臂是否等長(zhǎng)，又分為等長(zhǎng)雙橫臂式和不等長(zhǎng)雙橫臂式兩種懸架。等長(zhǎng)雙橫臂式懸架在車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)，能保持主銷(xiāo)傾角不變，但輪距變化大(與單橫臂式相類(lèi)似)，造成輪胎磨損嚴(yán)重，現(xiàn)已很少用。對(duì)于不等長(zhǎng)雙橫臂式懸架，只要適當(dāng)選擇、優(yōu)化上下橫臂的長(zhǎng)度，并通過(guò)合理的布置、就可以使輪距及前輪定位參數(shù)變化均在可接受的限定范圍內(nèi)，保證汽車(chē)具有良好的行駛穩(wěn)定性。目前不等長(zhǎng)雙橫臂式懸架已廣泛應(yīng)用在轎車(chē)的前后懸架上，部分運(yùn)動(dòng)型轎車(chē)及賽車(chē)的后輪也采用這一懸架結(jié)構(gòu)。
　　　多連桿式懸架

　　多連桿式懸架是由(3—5)根桿件組合起來(lái)控制車(chē)輪的位置變化的懸架。多連桿式能使車(chē)輪繞著與汽車(chē)縱軸線(xiàn)成二定角度的軸線(xiàn)內(nèi)擺動(dòng)，是橫臂式和縱臂式的折衷方案，適當(dāng)?shù)剡x擇擺臂軸線(xiàn)與汽車(chē)縱軸線(xiàn)所成的夾角，可不同程度地獲得橫臂式與縱臂式懸架的優(yōu)點(diǎn)，能滿(mǎn)足不同的使用性能要求。多連桿式懸架的主要優(yōu)點(diǎn)是：車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)輪距和前束的變化很小，不管汽車(chē)是在驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)狀態(tài)都可以按司機(jī)的意圖進(jìn)行平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向，其不足之處是汽車(chē)高速時(shí)有軸擺動(dòng)現(xiàn)象。
　　　縱臂式懸架
　　縱臂式獨(dú)立懸架是指車(chē)輪在汽車(chē)縱向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸架結(jié)構(gòu)，又分為單縱臂式和雙縱臂式兩種形式。單縱臂式懸架當(dāng)車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)會(huì)使主銷(xiāo)后傾角產(chǎn)生較大的變化，因此單縱臂式懸架不用在轉(zhuǎn)向輪上。雙縱臂式懸架的兩個(gè)擺臂一般做成等長(zhǎng)的，形成一個(gè)平行四桿結(jié)構(gòu)，這樣，當(dāng)車(chē)輪上下跳動(dòng)時(shí)主銷(xiāo)的后傾角保持不變。雙縱臂式懸架多應(yīng)用在轉(zhuǎn)向輪上。
　　　燭式懸架

　　
　　燭式懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是車(chē)輪沿著剛性地固定在車(chē)架上的主銷(xiāo)軸線(xiàn)上下移動(dòng)。燭式懸架的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)懸架變形時(shí)，主銷(xiāo)的定位角不會(huì)發(fā)生變化，僅是輪距、軸距稍有變化，因此特別有利于汽車(chē)的轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定和行駛穩(wěn)定。但燭式懸架有一個(gè)大缺點(diǎn)：就是汽車(chē)行駛時(shí)的側(cè)向力會(huì)全部由套在主銷(xiāo)套筒的主銷(xiāo)承受，致使套筒與主銷(xiāo)間的摩擦阻力加大，磨損也較嚴(yán)重。燭式懸架現(xiàn)已應(yīng)用不多。
　　　麥弗遜式懸架

　　
　　麥弗遜式懸架的車(chē)輪也是沿著主銷(xiāo)滑動(dòng)的懸架，但與燭式懸架不完全相同，它的主銷(xiāo)是可以擺動(dòng)的，麥弗遜式懸架是擺臂式與燭式懸架的結(jié)合。與雙橫臂式懸架相比，麥弗遜式懸架的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，車(chē)輪跳動(dòng)時(shí)前輪定位參數(shù)變化小，有良好的操縱穩(wěn)定性，加上由于取消了上橫臂，給發(fā)動(dòng)機(jī)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的布置帶來(lái)方便；與燭式懸架相比，它的滑柱受到的側(cè)向力又有了較大的改善。麥弗遜式懸架多應(yīng)用在中小型轎車(chē)的前懸架上，保時(shí)捷911、國(guó)產(chǎn)奧迪、桑塔納、夏利、富康等轎車(chē)的前懸架均為麥弗遜式獨(dú)立懸架。雖然麥弗遜式懸架并不是技術(shù)含量最高的懸架結(jié)構(gòu)，但它仍是一種經(jīng)久耐用的獨(dú)立懸架，具有很強(qiáng)的道路適應(yīng)能力。
主動(dòng)懸架
　　主動(dòng)懸架是近十幾年發(fā)展起來(lái)的、由電腦控制的一種新型懸架。它匯集了力學(xué)和電子學(xué)的技術(shù)知識(shí)，是一種比較復(fù)雜的高技術(shù)裝置。例如裝置了主動(dòng)懸架的法國(guó)雪鐵龍桑蒂雅，該車(chē)懸架系統(tǒng)的中樞是一個(gè)微電腦，懸架上的5種傳感器分別向微電腦傳送車(chē)速、前輪制動(dòng)壓力、踏動(dòng)油門(mén)踏板的速度、車(chē)身垂直方向的振幅及頻率、轉(zhuǎn)向盤(pán)角度及轉(zhuǎn)向速度等數(shù)據(jù)。電腦不斷接收這些數(shù)據(jù)并與預(yù)先設(shè)定的臨界值進(jìn)行比較，選擇相應(yīng)的懸架狀態(tài)。同時(shí)，微電腦獨(dú)立控制每一只車(chē)輪上的執(zhí)行元件，通過(guò)控制減振器內(nèi)油壓的變化產(chǎn)生抽動(dòng)，從而能在任何時(shí)候、任何車(chē)輪上產(chǎn)生符合要求的懸架運(yùn)動(dòng)。因此，桑蒂雅轎車(chē)備有多種駕駛模式選擇，駕車(chē)者只要扳動(dòng)位于副儀表板上的“正?！被颉斑\(yùn)動(dòng)”按鈕，轎車(chē)就會(huì)自動(dòng)設(shè)置在最佳的懸架狀態(tài)，以求最好的舒適性能。
　　主動(dòng)懸架具有控制車(chē)身運(yùn)動(dòng)的功能。當(dāng)汽車(chē)制動(dòng)或拐彎時(shí)的慣性引起彈簧變形時(shí)，主動(dòng)懸架會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與慣力相對(duì)抗的力，減少車(chē)身位置的變化。例如德國(guó)奔馳2000款Cl型跑車(chē)，當(dāng)車(chē)輛拐彎時(shí)懸架傳感器會(huì)立即檢測(cè)出車(chē)身的傾斜和橫向加速度。電腦根據(jù)傳感器的信息，與預(yù)先設(shè)定的臨界值進(jìn)行比較計(jì)算，立即確定在什么位置上將多大的負(fù)載加到懸架上，使車(chē)身的傾斜減到最小。
彈性元件分類(lèi)
　　(1)鋼板彈簧：由多片不等長(zhǎng)和不等曲率的鋼板疊合而成。安裝好后兩端自然向上彎曲。鋼板彈簧除具有緩沖作用外，還有一定的減振作用，縱向布置時(shí)還具有導(dǎo)向傳力的作用。非獨(dú)立懸掛大多采用鋼板彈簧做彈性元件，可省去導(dǎo)向裝置和減振器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單?！?br>　　(2)螺旋彈簧：只具備緩沖作用，多用于轎車(chē)獨(dú)立懸掛裝置。由于沒(méi)有減振和傳力的功能，還必須設(shè)有專(zhuān)門(mén)的減振器和導(dǎo)向裝置?！?/font>