淺談汽車的懸架系統

王國寧+王善軍+王海鵬

摘要：懸架系統包含著多種力的合作，決定著轎車的穩定性、舒適性和安全性，是現代轎車十分關鍵的部件之一。本文簡單介紹了懸架系統的種類及設計思路。

關鍵詞：懸架系統；汽車

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。

汽車懸架包括彈性元件，減振器和傳力裝置等三部分，這三部分分別起緩沖，減振和力的傳遞作用。從轎車上來講，彈性元件多指螺旋彈簧，它只承受垂直載荷，緩和及抑制不平路面對車體的沖擊，具有占用空間小，質量小，結構簡單，無需潤滑的優點，但由于本身沒有摩擦而沒有減振作用。減振器指液力減振器或壓縮空氣減振器，是為了加速衰減車身的振動，它是懸架機構中最精密和復雜的機械件。傳力裝置是指車架的上下擺臂等叉形剛架、轉向節等元件，用來傳遞縱向力，側向力及力矩，并保證車輪相對于車架（或車身）有確定的相對運動規律。汽車懸架的形式分為非獨立懸架和獨立懸架兩種。

非獨立懸架的車輪裝在一根整體車軸的兩端，當一邊車輪跳動時，影響另一側車輪也作相應的跳動，使整個車身振動或傾斜，汽車的平穩性和舒適性較差，但由于構造較簡單，承載力大，目前仍有部分轎車的后懸架采用這種型式。

獨立懸架的車軸分成兩段，每只車輪用螺旋彈簧獨立地安裝在車架（或車身）下面，當一邊車輪發生跳動時，另一邊車輪不受波及，汽車的平穩性和舒適性好。但這種懸架構造較復雜，承載力小。現代轎車前后懸架大都采用了獨立懸架，并已成為一種發展趨勢。

獨立懸架的結構可分有燭式、麥弗遜式、連桿式等多種，其中燭式和麥克弗遜式形狀相似，兩者都是將螺旋彈簧與減振器組合在一起，但因結構不同又有重大區別。燭式采用車輪沿主銷軸方向移動的懸架形式，形狀似燭形而得名。特點是主銷位置和前輪定位角不隨車輪的上下跳動而變化，有利于汽車的操縱性和穩定性。麥克弗遜式是絞結式滑柱與下橫臂組成的懸架形式，減振器可兼做轉向主銷，轉向節可以繞著它轉動。特點是主銷位置和前輪定位角隨車輪的上下跳動而變化，這點與燭式懸架正好相反。這種懸架構造簡單，布置緊湊，前輪定位變化小，具有良好的行駛穩定性。所以，目前轎車使用最多的獨立懸架是麥弗遜式懸架。

現代轎車的懸架都有減振器。當轎車在不平坦的道路上行駛，車身會發生振動，減振器能迅速衰減車身的振動，利用本身的油液流動的阻力來消耗振動的能量。當車架與車軸相對運動時，減振器內的油液會通過一些窄小的孔、縫等通道反復地從一個腔室流向另一個腔室，這時孔壁與油液間的摩擦和油液內的分子間的摩擦形成了對車身振動的阻力，這種阻力工程上稱為阻尼力。阻尼力會將車身的振動能轉化為熱能，并被油液和殼體所吸收。人們為了更好地實現轎車的行駛平穩性和安全性，將阻尼系數不固定在某一數值上，而是能隨轎車運行的狀態而變化，使懸架性能總是處在最優的狀態附近。因此，有些轎車的減振器是可調式的，將阻尼分成兩級或三級，根據傳感器信號自動選擇所需要的阻尼級。

為了提高轎車的舒適性，現代轎車懸架的垂直剛度值設計得較低，用通俗話來講就是很“軟”，這樣雖然乘坐舒適了，但轎車在轉彎時，由于離心力的作用會產生較大的車身傾斜角，直接影響到操縱的穩定性。為了改善這一狀態，許多轎車的前后懸架增添橫向穩定桿，當車身傾斜時，兩側懸架變形不等，橫向穩定桿就會起到類似杠桿作用，使左右兩邊的彈簧變形接近一致，以減少車身的傾斜和振動，提高轎車行駛的穩定性。

從外表上看似簡單的懸架，包含著多種力的合作，決定著轎車的穩定性、舒適性和安全性，是現代轎車十分關鍵的部件之一。