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悬架
本章重点:车架的功用、组成,非独立悬架、独立悬架的结构型式、性能特点,各种弹性元件
的结构与工作原理。
本章难点:双向作用筒式减振器的结构与工作原理,各种导向杆件的结构与性能特点。
第一节概述
一、组成和功用
汽车车架(或车身)若直接安装于车桥(或车轮)上,由于道路不平,由于地面冲击使货物和
人会感到十分不舒服,这是因为没有悬架装置的原因。汽车悬架是车架(或车身)与车轴(或车轮)
之间的弹性联结装置的统称。它的作用是弹性地连接车桥和车架(或车身),缓和行驶中车辆受到的
冲击力。保证货物完好和人员舒适;衰减由于弹性系统引进的振动,使汽车行驶中保持稳定的姿势,
改善操纵稳定性;同时悬架系统承担着传递垂直反力,纵向反力(牵引力和制动力)和侧向反力以
及这些力所造成的力矩作用到车架(或车身)上,以保证汽车行驶平顺;并且当车轮相对车架跳动
时,特别在转向时,车轮运动轨迹要符合一定的要求,因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳
动的导向作用。
一般悬架由弹性元件、导向机构、减振器和横向稳定杆组成。在多数的轿车和客车上,为防止
车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜,在悬架中还设有辅助弹性元件——横向稳定器。
汽车悬架的组成示意图:
二、悬架系统的自然振动频率(固有频率)
汽车自然振动频率是影响汽车平顺性的重要性能指标之一,一般称之为车辆的偏频。其取值范
围一般在 1­ 之间。
该频率由汽车簧载质量和悬架刚度决定。计算公式如下:
1  C 1  g 
n = =
2π    M  2π  f 
其中,C—悬架刚度(=Mg/f)
M—簧载质量 
f—挠度
由以上公式可知:
簧载质量一定,悬架刚度越小,偏频越小,但悬架垂直变形增大。
悬架刚度一定,簧载质量越大,偏频越小。
为使车辆的载荷变化时 n 的变化小,需要悬架的弹簧具有变刚度特性,以保证车辆在不同的载
荷情况下具有相当的行驶平顺性。
三、 悬架系统的类型
按汽车悬架的性能是否可控,分为:
被动悬架:悬架刚度、阻尼在行驶中不可调整的悬架。
主动悬架:悬架的刚度、阻尼根据行驶状况不同,可以自动调节的悬架。
半主动悬架:只有悬架阻尼可以自动调节的悬架。
按汽车悬架的结构特点分为:
非独立悬架:两侧车轮由整体式车桥刚性的连接在一起,只能共同运动的悬架。广泛应用于货
车、客车和轿车后悬架。
独立悬架:两侧车轮由断开式车桥连接,车轮单独通过悬架于车架连接,可以单独跳动。广泛
应用于轿车前悬架。
第二节弹性元件
悬架的弹性元件主要有:
钢板弹簧:组成的悬架结构简单,工作可靠,刚度大,适用于非独立悬架。
螺旋弹簧:制造工艺简单,不需要润滑,安装的纵向空间小,质量小。应用于独立悬架。
扭杆弹簧:单位质量的储能高,结构简单,不需要润滑,方便布置。
空气弹簧:油气弹簧:统称为气体弹簧,具有变刚度特性,可调整车身高度。可提高汽车的舒
适性和平顺性。应用于高级大巴和高级轿车。
橡胶弹簧:单位储能量高,有阻尼特性、隔振。用于缓冲块。
一、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组合成一根近似等强度的
梁,如下图所示。钢板弹簧 3 的第一片(最长的一片)称为主片,其两端弯成卷耳 1,内装青铜或
塑料或橡胶、粉沫冶金制成的衬套,用弹簧销与固定在车架上的支架、或吊耳作铰链连接。钢板弹
簧的中间用 U 形螺栓与车桥固定。
中心螺栓的作用是连接各弹簧片,保证各片的装配位置。按其距两耳的距离分为对称式钢板弹
簧和非对称钢板弹簧。
因主片卷耳受力大,为改善其受力情况,第二片末端也弯成卷耳,称为包耳。二者留有间隙,
以便相对滑动。
连接各片的构件,除中心螺栓以外,还有若干个弹簧夹,其主要作用是保证在钢板弹簧反向变
形时各片不致相互分开,保证共同承载,且使弹簧片相互横向定位。弹簧夹用铆钉铆接在与之相连
的最下面弹簧片的端部。其上端以螺栓连接。螺栓上的套管顶在弹簧夹之间,以免弹簧片夹得过紧。
螺栓套管与弹簧片之间留有间隙(1­),以便各片之间的相对滑动。
目前的汽车大量采用了变截面的少片钢板弹簧。具有质量轻、结构简单、摩擦小、节省材料的
特点。
二、螺旋弹簧
螺旋弹簧大多应用在独立悬架上, 尤以前轮独立悬架采用广泛。有些轿车后轮非独立悬架也有
采用螺旋弹簧作弹性元件的。由于螺旋弹簧只承受垂直载荷,它用做弹性元件的悬架要加设导向机
构和减振器。它与钢板弹簧相比具有不需润滑,防污性强,占用纵向空间小,弹簧本身质量小的特
点,因而现代轿车上广泛采用。