第一节 概述

    汽车悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的所有弹性连接装置的总称。
    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。
    一、功用
    1、把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递给车架（或车身） ，以保证汽车的正常行驶。
    2、缓和冲击。
    3、衰减振动。
    4、控制车轮的跳动轨迹。
    二、组成
    一般悬架由弹性元件、导向机构、减振器和横向稳定杆组成。
    弹性元件用来承受并传递垂直载荷，缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。弹性元件种类包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧。
    减振器用来衰减由于弹性系统引起的振，减振器的类型有筒式减振器，阻力可调式新式减振器，充气式减振器。
    导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩，同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动，通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。种类有单杆式或多连杆式的。钢板弹簧作为弹性元件时，可不另设导向机构，它本身兼起导向作用。
    有些轿车和客车上，为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架系统中加设横向稳定杆，目的是提高横向刚度，使汽车具有不足转向特性，改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。

    1-弹性元件 2-纵向推力杆 3-减振器 4-横向稳定杆 5-横向推力杆
    三、悬架种类
    1、按控制形式不同分为被动式悬架和主动式悬架
    现代汽车悬架的发展十分快，不断出现，崭新的悬架装置。目前多数汽车上都采用被动悬架。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。
    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。
    2、根据汽车导向机构不同悬架种类又可分为非独立悬架、独立悬架

a. 独立悬架 b. 非独立悬架    非独立悬架如图(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。如图(b)所示。
    四、汽车性能对悬架的要求
    1、保证汽车有良好的行驶平顺性
    如果把汽车看成是一个在弹簧上作单自由度振动的质量，那么由理论力学可知，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
    C=Mg/f-悬架刚度是指悬架产生单位垂直压缩变形所需加于悬架上的垂直载荷。（悬架垂直变形——挠度）
    分析：
    ①当M一定时，C增加，n增加；C下降，n下降。
    n增加不好，而C下降n下降，就可能保证n在1～1.6Hz内。
    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变化过大。一般货车固有频率是1.5～2Hz，旅行客车1.2～1.8Hz，高级轿车1～1.3Hz。
    ②当 C一定时，M增加n下降，M减小n增加，由此可知，汽车在空载时的n大于满载时的n值，这是大家深有体会的。
    ③如果C和M能成正比变化，即悬架刚度可变，即M增加C增加，这样在任何M下，n均为常数，即保持最佳值不变，平顺性大大提高，这是我们所希望的。有些悬架的刚度是可变的。
    ④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、非独立悬架的车轴等属于簧下质量，也叫非簧载质量M。如果减小非簧载质量可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，常用非簧载质量和簧载质量之比m/M进行评价，此比值越小越佳。
    2、有合适的减振性能（与悬架弹性特性很好地匹配）
    影响汽车平顺性的另一重要指标是阻尼比Ψ，它表达为：

    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。
    3、保证汽车具有良好的操纵稳定性。
    操纵稳定性——汽车按驾驶员指令要求行驶的能力。
    车轮定位参数对汽车操纵稳定性影响很大。导向机构在控制车轮跳动时，应不使车轮定位参数变化过大。
    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0.4g侧向加速度时，其侧倾角在2.5～4°范围内，汽车有一定不足转向特性，前悬架侧倾角刚度应大于后悬架侧倾角刚度。一般前悬架侧倾角刚度与后悬架侧倾角刚度比应在1.4～2.6范围内，如前后悬架本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。