第10章 悬架

10.1悬架概述 10.1.1 悬架的功用和组成 力（驱动力和制动力）和侧 向反力以及这些反力所造成 的力矩传递到车架（或承载 10.1.1 悬架的功用和组成 悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力装置的总称。它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反 力（驱动力和制动力）和侧 向反力以及这些反力所造成 的力矩传递到车架（或承载 式车身）上，以保证汽车的 正常行驶。 悬架一般都由弹性元件、 减振器和导向机构（纵、 横向推力杆）等三部分组成。 图10-1 汽车的悬架组成示意图 1-弹性元件；2-纵向推力杆；3-减振器； 4-横向稳定器；5-横向推力杆

10.1.2 悬架的类型 悬架是车身与车轮之间的一 切传力连接装置的总称。悬架的 结构形式很多，分类方法也不尽 相同。 若按导向机构形式来分，可 分为独立悬架和非独立悬架两大 类。 从控制力角度来分，则可以 把悬架分为被动悬架、半被动悬 架和主动悬架三大类。

10.2 弹性元件 10.2.1 钢板弹簧 1-弹簧卷耳；2-钢板夹；3-钢板弹簧；4-缓冲块

（1）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。 钢板弹簧的第一片（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。 （2）中心螺栓4用来连接各弹簧片，并保证各片的 装配时的相对位置。中心螺栓到两端卷耳中心的距离 可以相等，也可以不相等。为了增加主片卷耳的强度， 将第二片末端也弯成半卷耳，包在主片卷耳和外面， 且留有较大的间隙，使得弹簧在变形时，各片间有相 对滑动的可能。

（3）钢板弹簧在载荷作用下变形，各片之间因相 对滑动而产生摩擦，可促使车架的振动衰减。各片间 的干摩擦，车轮将所受冲击力传递给车架，且增大了 各片的摩损。所以在装合时，各片间涂上较稠的润滑 剂（石墨润滑脂），并应定期保养。 （4）钢板弹簧本身还兼起导向机构的作用，可不 必单设导向装置，使结构简化，并且由于弹簧各片之 间摩擦引起一定减振作用。有些高级轿车的后悬架采 用钢板弹簧作弹性元件。目前一些国家汽车上采用变 厚度的单片或二至三片的钢板弹簧，可以减少片与片 间的干摩擦，减小动刚度，还提高使用应力，同时减 轻重量。

10.2.2螺旋弹簧

（1）螺旋弹簧是用弹簧钢钢棒料卷制而成，它们 有刚度不变的圆柱形螺旋弹簧和刚度可变的圆锥形螺 旋弹簧。 （2）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。

10.2.3气体弹簧 （1）气体弹簧主要有空气弹簧和油气弹簧两种。气 体弹簧是以空气做弹性介质，即在一个密闭的容器内 装入压缩空气（气压为0.5～1MPa），利用气体的可压 缩性实现弹簧的作用。这种弹性元件叫空气弹簧，它 分为囊式和膜式空气弹簧。空气弹簧在轿车上有采用 尤其在主动悬架中被采用。这种弹簧随着载荷的增加， 容器内压缩空气压力升高，使其弹簧刚度也随之增加， 载荷减少，弹簧压力也随空气压力减少而下降，因而 这种弹簧有其理想的弹性特性。

a、b-囊式空气弹簧；c、d-膜式空气弹簧 图10-5 空气弹簧 a、b-囊式空气弹簧；c、d-膜式空气弹簧

（2）油气弹簧以气体（氮-惰性气体）作为弹性介质，用油液作为传力介质。油气弹簧类型有简单式油气弹簧，不带隔膜式的油气弹簧。带隔膜式油气弹簧，它将气体和液体分开，便于充气并防油液乳化。如图所示是带反压气室式油气弹簧，它有一个反压气室，相当于在简单油气弹簧上加上一个方向相反的小筒单油气弹簧，用以提高空载时弹簧刚度，使空载满载自然振动频率变化不大。目前此种弹簧多用于重型车和部分小客车上。

1-悬架活塞杆；2-油溢流口；3-活塞；4-加油；5-橡胶油气隔膜； 6-上半球室；7-充气螺塞；8-下半球室；9-减振器阻尼阀； 图10-6 单气室油气分隔式油气弹簧 1-悬架活塞杆；2-油溢流口；3-活塞；4-加油；5-橡胶油气隔膜； 6-上半球室；7-充气螺塞；8-下半球室；9-减振器阻尼阀； 10-工作缸；11-密封装置；12-活塞导向缸；13-防护罩； 14-伸张阀；15-阀体；16-油液节流孔；17-伸张阀限位挡片； 18-压缩阀；19-压缩阀限位挡片

10.2.4扭杆弹簧 （1） 扭杆弹簧总成用铬钒合金弹簧钢制成，它的 表面经过加工很光滑。通常为保护扭杆表面，在其上 涂有环氧树脂，并包一层玻璃纤维，再涂一层环氧树 脂，最后涂上沥青和防锈油漆，以防摩蚀和损坏表面， 从而提高扭杆弹簧的使用寿命。

（2）扭杆弹簧是一根由弹簧钢制的杆。扭杆断面常 为圆形，少数是矩形或管形，扭杆一端固定在车架上， （另一端上的）摆臂与车轮相连。当车轮跳动时，摆臂 便绕着扭杆轴线摆动，使扭杆产生扭转弹性变形，以保 证车轮与车架的弹性联接。

（3）扭杆弹簧在制造时，经热处理后施加一定的 扭转力矩载荷，使它有一个永久变形，而具有一定的 预应力，这样可以在实际工作中减小工作时的实际应 力，有利于延长扭杆弹簧的寿命。但应注意左右扭杆 由于施加应力有方向性，装在车上后承受工作载荷时 扭转的方向应与所预加在扭杆上的扭转方向相一致， 因而左右扭杆做有标记，安装时应加以注意。 （4）采用扭杆弹簧做弹性元件的悬架要设导向机 构和减振器。扭杆弹簧与钢板弹簧相比质量轻于钢板 弹簧，而且不需润滑，保养维修简便。

10.3减振器 1.基本原理 （1）当车架或车身与车桥间受振动出现相对运动 时，减振器内活塞上下移动，减振器内的油液便反复 地从一个腔经过不同地孔隙流人另一个腔内。通过孔 壁与油液间地摩擦和油液分子间地内摩擦消耗了振动 的能量，对振动形成阻尼力，使汽车振动能量转化为 油液热能，再由减振器吸收散发到大气中。 （2）阻尼力同车架与车桥之间的相对运动速度的 增减而变化，并与油液粘度、孔道的多少及孔道的大 小等因素有关。

2.要求 (1)在悬架压缩行程中，减振器阻尼力较小，以便 充分发挥弹性元件的弹性作用，缓和冲击。这时，弹 性元件起主要作用。 (2)悬架伸张行程中，减振器阻尼力应较大，以迅 速减振。此时，减振器起主要作用。 (3)当车架或车身与车桥间的相对运动速度过大时， 要求减振器能自动加大液流量，使阻尼力始终保持在 一定的限度内，以避免车架或车身承受过大的冲击载 荷。

1-活塞杆 2-工作缸筒 3-活塞 4-伸张阀 5-储 油缸筒 6-压缩阀 7-补偿阀 8-流通阀 9-导向 座 10-防尘罩 11-油封 10.3.1双向作用筒式减振器 (1)结构。 1-活塞杆 2-工作缸筒 3-活塞 4-伸张阀 5-储 油缸筒 6-压缩阀 7-补偿阀 8-流通阀 9-导向 座 10-防尘罩 11-油封

(2) 工作原理。 ①双向作用筒式减振器工作原理说明。在压缩行程 时，指汽车车轮移近车身，减振器受压缩，此时减振器 内活塞3向下移动。活塞下腔室的容积减少，油压升高， 油液流经流通阀8流到活塞上面的腔室（上腔）。上腔 被活塞杆1占去了一部分空间，因而上腔增加的容积小于 下腔减小的容积，一部分油液于是就推开压缩阀6，流 回贮油缸5。这些阀对油的节约形成悬架受压缩运动的阻 尼力。减振器在伸张行程时，车轮相当于远离车身，减 振器受拉伸。这时减振器的活塞向上移动。活塞上腔油 压升高，流通阀8关闭，上腔内的油液推开伸张阀4流入 下腔。由于活塞杆的存在，自上腔流来的油液不足以充 满下腔增加的容积，主使下腔产生一真空度，这时储油 缸中的油液推开补偿阀7流进下腔进行补充。由于这些阀 的节流作用对悬架在伸张运动时起到阻尼作用。

②由于伸张阀弹簧的刚度和预紧力设计的大于压缩阀，在同样压力作用下，伸张阀及相应的常通缝隙的通道载面积总和小于压缩阀及相应常通缝隙通道截面积总和。这使得减振器的伸张行程产生的阻尼力大于压缩行程的阻尼力，达到迅速减振的要求。 10.3.2新型减振器 （1）充气式减振器结构。 （2）充气式减振器工作原理。 （3）充气式减振器优点。 ①减少了一套阀的系统，重量减轻。 ②减少车轮受突然冲击时的振动，并可消除噪声。 ③阻尼力更大，可靠性增强。 ④消除了油的乳化现象。

10.4非独立悬架 10.4.1 钢板弹簧非独立悬架

10.4.2螺旋弹簧非独立悬架

10.4.3空气弹簧非独立悬架 （1）为适应载荷和路面地变化，要求悬架地刚度 随之变化，满足行驶平顺性地要求。 （2）多用于高级轿车和重型车，电控悬架常用空 气弹簧做弹性元件。

a-两摆臂等长的悬架；b-两摆臂不等长的悬架 10.5独立悬架 10.5.1双横臂式独立悬架 图10-14 双横臂式独立悬架示意 a-两摆臂等长的悬架；b-两摆臂不等长的悬架

10.5.1 横臂式独立悬架

10.5.2 纵臂式独立悬架

10.6.3 单斜臂式独立悬架

10.6 电子控制悬架概述 图10-23 电子控制悬架系统 1-空气干燥器和排气电磁阀；2-空气压缩机；3-前高度控制阀； 图10-23 电子控制悬架系统 1-空气干燥器和排气电磁阀；2-空气压缩机；3-前高度控制阀； 4-前高度传感器；5-前悬架执行器；6-节气门位置传感器； 7-门控灯开关；8-转角传感器；9-高度控制开关；10-后悬架执行器； 11-电子控制装置；12-继电器；13-高度控制连接器； 14-高度控制开关；15-后高度传感器；16-后高度控制阀； 17-制动灯开关；18-继电器；19-IC调节器

1-空压机；2-发动机IC调节器；3-前悬架控制执行器； 4-节气门开度传感器；5-后悬架控制执行器；6-后车身高度传感器； 图10-24 空气式主动悬架系统的工作原理 1-空压机；2-发动机IC调节器；3-前悬架控制执行器； 4-节气门开度传感器；5-后悬架控制执行器；6-后车身高度传感器； 7-2号高度控制阀；8-转向盘转角传感器；9-悬架控制开关； 10-车高指示灯、LRC指示灯、1号车速传感器；11-制动开关； 12-1号高度控制阀；13-前车身高度传感器；14-干燥器与排气阀

10.7悬架系统的检修 （1）悬架弹簧。 （2）悬架杆件。 （3）减振器。。 （4）车轮定位。