5.5 悬 架 图5-35所示，悬架主要由弹性元件1、导向装置2、5和减振器3等三部分组成悬架的主要作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形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 弹性元件使车架与车桥之间作弹性联系，承受和传递垂直载荷，缓和及抑制不平路面所引起的冲击；导向装置用来传递纵向力、侧向力及其力矩，并保证车轮相对于车架或车身有一定的运动规律；减振器用以加快振动的衰减，限制车身和车轮的振动 上述三个组成部分分别起缓冲、导向和减振作用，三者联合起到共同传力的作用 为防止车身在不平路面行驶或转向时发生过大的横向倾斜，部分汽车还装有辅助弹性元件横向稳定器和平衡杆 根据汽车两侧车轮运动是否相互关联，汽车悬架可分为非独立悬架和独立悬架两种型式（图5-36）图5-36 非独立悬架与独立悬架示意图a)非独立悬架 b)独立悬架二、弹性元件 悬架所用的弹性元件可分为钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧和橡胶弹簧等，一般载货汽车的非独立悬架广泛采用钢板弹簧；大多数轿车的独立悬架应用螺旋弹簧和扭杆弹簧；而在重型载货汽车上气体弹簧得到广泛的应用。
1钢板弹簧 由若干片长度不等、曲率半径不同，厚度相等或不等的弹簧钢片叠合在一起组成的一根近似等强度的弹性梁(图5-37) 钢板弹簧的中部一般由U形螺栓9、10与车桥刚性固定，其两端用钢板弹簧销13，23铰接在车架的支架上 图5-37 前钢板弹簧1、18-黄油嘴 2、17、21-锁紧螺母 3-防松垫圈 4-开口销 5-带槽口螺母 6、8-减振器垫圈 7-减振器总成 9、10-C形螺栓 11-钢板弹簧减振垫 12-前钢板弹簧总成 13、23-钢板弹簧销 14、19-衬垫 15-钢板弹簧吊耳 16-锁紧片 20-底板 22-减振器支架 在车架加载弹簧变形时，钢板弹簧各片之间产生相对滑动进而产生摩擦，此时钢板弹簧本身具有一定的减振作用如果钢板弹簧各片之间干摩擦时，轮胎所受到的冲击要直接传给车架，并直接使钢板弹簧各片磨损，故安装钢板弹簧时，应在各片之间涂上适量的石墨润滑剂 为了进一步改善弹簧钢板的受力状况，可采用不同形状的断面矩形断面钢板弹簧(图4-38a)结构简单，但受拉应力一面的棱角处易产生疲劳裂纹图5-38b、c采用上下不对称的横断面，由于断面抗弯的中性轴线上移，不但可减小拉应力，而且节省了材料。
图5-38 钢板弹簧的端面 钢板弹簧端部有三种结构型式(图5-39)图5-39a端部为矩形的钢板，其制造简单，广泛应用在载货汽车上图5-39b端部为梯形的钢板，其质量小、节省钢材，较多的用在载货汽车上图5-39c端部为椭圆形的钢板，这种结构改善了应力分布状况，片端弹性好，片间摩擦小，重量也较轻，但制造工艺复杂，成本较高，一般在轿车上应用较多 图5-39 钢板弹簧端部形式 2螺旋弹簧 螺旋弹簧广泛地应用于前独立悬架螺旋弹簧(图5-40)与钢板弹簧相比，具有无需润滑，不忌泥污，所占纵向空间不大，弹簧质量小等优点 螺旋弹簧本身没有减振作用，因此在螺旋弹簧悬架中必须另装减振器此外，螺旋弹簧只能承受垂直载荷，故必须装设导向机构以传递垂直力以外的各种力和力矩螺旋弹簧常用弹簧钢棒料卷制而成，可做成等螺距或变螺距的，前者刚度不变，后者刚度是可变的图5-40 天津夏利TJ7100轿车前悬架螺旋弹簧 3扭杆弹簧 是一根具有扭转弹性的直线金属杆件2(图5-41)，其断面一般为圆形，少数为矩形或管形它的两端可以做成花键、方型、六角形或带平面的圆柱等，以便将一端固定在车架3上，另一端通过摆臂1固定在车轮上当车轮跳动时，摆臂 便绕着扭杆轴线而摆动， 使扭杆产生扭转弹性变形。
借以保证车轮与车架的弹 性联系有的扭杆由一些 矩形断面的薄扭片组合而 成，这样弹簧更为柔软 图5-41 扭杆弹簧 1-摆臂 2-杆 3-车架 扭杆本身的扭转刚度虽然是常数，但采用扭杆的悬架刚度却是可变的若将扭杆的固定端转过一个角度，则摆臂的初始位置将改变，借以可调节车架与车轮间的距离，即调节车身高度 扭杆弹簧与钢板弹簧相比较，具有质量小，不需润滑的优点 4气体弹簧 气体弹簧是在一个密封的容器中充入压缩气体，利用气体的可压缩性实现其弹性作用的这种弹簧的刚度是可变的，因为作用在弹簧上的载荷增加时，容器内的定量气体气压升高，弹簧的刚度增大反之，当载荷减小时，弹簧内的气压下降，刚度减小，故它具有较理想的弹性特性 气体弹簧有空气弹簧和油气弹簧两种1)空气弹簧 空气弹簧是利用压缩空气作弹簧的根据压缩空气所用容器的不同，又有囊式和膜式两种型式(图5-42)囊式空气弹簧是由夹有帘线的橡胶气囊和密闭在其中的压缩空气所组成气囊的内层用气密性好的橡胶制成，而外层则用耐油橡胶制成气囊一般做成图示的两节，节与节之间围有钢质的腰环，使中间部分不致有径向扩张，并防止两节之间相互摩擦气囊的上下盖板将气囊密封膜式空气弹簧的密闭气囊由橡胶膜片和金属压制件组成。
2)油气弹簧 在密闭的容器中充入压缩气体和油液，利用气体的可压缩性实现弹簧作用的装置称油气弹簧油气弹簧以惰性气体(氮气)作为弹性介质，用油液作为传力介质，一般是由气体弹簧和相当于液力减振器的液压缸所组成的 图5-42 空气弹簧a)囊式 b)膜式 根据结构的不同，油气弹簧分为单气室、双气室以及两级压力式等三种型式 单气室油气弹簧又分为油气分隔式和油气不分隔式两种(图5-43)，前者可防止油液乳化，且便于充气图5-43单气室油气弹簧示意图a)油气分隔式 b)油气不分隔式1-气体 2-油气隔膜 3-油液 4-工作缸 5-活塞 5橡胶弹簧 橡胶弹簧是利用橡胶本身的弹性来缓和冲击、减小振动的它可以承受压缩载荷与扭转载荷橡胶弹簧的优点是：单位质量的储能量较金属弹簧多，隔音性能好，多用在悬架的副簧和缓冲块三、减振器 减振器的作用是吸收钢板弹簧起落时车辆的振动，使其迅速恢复平稳的状态，以改善汽车行驶的平稳性 汽车悬架系统中广泛采用液力减振器其作用原理是利用液体流动的阻力来消耗振动的能量当车架与车桥相对运动时，活塞在缸筒内上下移动，减振器壳体内的油液便反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔此时，孔壁与油液间的摩擦及液体分子内摩擦便形成对振动的阻尼，使车身和车架的振动能量转化为热能而被油液和减振器壳体所吸收，最后散到大气中去。
减振器的阻尼力大小随车架与车桥的相对运动速度的增减而增减，并且与油液的粘度有关 1双向作用筒式减振器 图5-44为常见的双向作用筒式减振器图5-44 双向作用筒式减振器1-流通阀限位座 2-流通阀弹簧片 3-流通阀 4-活塞 5-伸张阀 6-支承座圈 7-支承座弹簧 8-调整垫片 9-压紧螺母 10-下吊环 11-支承座 12-压缩阀弹簧座 13-压缩阀弹簧 14-压缩阀 15-补偿阀 16-压缩阀轩 17-补偿阀弹簧片 18-活塞杆 19-工作缸筒 20-贮油缸筒 21-防尘罩 22-导向座 23-衬套 24-油封弹簧 25-密封圈 26-上吊环 27-贮油缸螺母 28-油封 29-油封盖 30-油封垫圈 由于流通阀和补偿阀的弹簧较软，当车轮跳动较小时，油液从这两个阀和一些孔缝中流过；而伸张阀和压缩阀的弹簧都较硬，预紧力也较大，故车轮剧烈跳动并使油压增大到一定程度时，才能压开它而流过 当双向作用筒式减振器被压缩(车轮靠近车架压缩悬架)时，活塞4下移，使其下腔室容积减小，油压升高，油液经流通阀3流到活塞上腔室由于活塞杆18占去上腔室一部分容积，故上腔室增加的容积小于下腔室减小的容积，致使下腔室油液不能全部流入上腔室，而多余的油液则压开支承座圈6上的压缩阀14进入贮油缸筒20。
这些阀对油液的节流便造成对悬架压缩运动的阻尼力，由于流通阀和压缩阀的特殊结构(弹簧较软，通道较小)，能使油液流动的阻尼力不致过大，所以在压缩行程时能使弹性元件充分发挥它的缓冲作用当悬架处在伸张行程(车轮离开车架、减振器被拉长)时，活塞上移使其上腔室容积减小油压升高，流通阀3关闭上腔室内的油液便推开伸张阀5流入下腔室 同样由于活塞杆的存在，自上腔室流来的油液不足以充满下腔室所增加的容积，下腔室内产生一定的真空度，这时贮油缸筒内的油液在真空度的作用下推开补偿阀流入下腔室进行补充这些阀的节流作用即构成对悬架伸张运动的阻尼力由于伸张阀弹簧的刚度和预紧力比压缩阀的大，且伸张行程时油液通道截面也比压缩行程小，所以减振器在伸张行程内产生的最大阻尼力远远超过了压缩行程内的最大阻尼力减振器这时充分发挥减振作用，保护弹性元件不被拉坏2充气式与阻力可调式减振器(1)充气式减振器 充气式减振器(图5-45)的结构特点是：在减振器缸筒的下部有一个浮动活塞2，使工作腔形成三个部分 当车轮跳动时，减振器的工作活塞在油液中往复运动，使工作活塞的上腔与下腔之间产生油压差，压力油便推开压缩阀或伸张阀而来回流动由于阀对压力油产生较大的阻尼力而使振动衰减。
图5-45 双向作用充气式减振器1-密封气室 2-浮动活塞 3-O形密封圈 4-压缩阀 5-工作缸 6-活塞杆 7-伸张阀 8-工作活塞 充气式减振器作为一种新型减振器，与双向作用筒式减振器相比，具有以下优点：由于采用浮动活塞，不需要贮油缸筒还减少了一套阀门系统，使结构大为减化；在防尘罩直径相同的条件下，充气式减振器工作缸筒及活塞直径大，可以产生更大的阻尼力；减振器中的高压氮气能减少车轮遇到冲击力时产生的高频振动，且有助于消除噪声；充气式减振器由于浮动活塞的存在，消除了油液的乳化现象 缺点是：对油封要求高；充气工艺复杂，修理困难；当缸筒受到冲击而变形时，减振器就不能工作 (2)阻力可调式减振器 阻力可调式减振器(图5-46的悬架系统采用了刚度可变的空气弹簧其工作原理是，当汽车载荷增加时，空气囊中的气压升高，与之相通的气室1内的气压也随之升高，促使膜片2向下移动与弹簧3产生压力相平衡同时，膜片带动与它相连的柱塞杆4和柱塞6下移，因而使得柱塞相对空心连杆5上的节流孔7的位置发生变化，结果减小了节流孔的通道截面面积，也就是减小了油液流经节流孔的流量，从而增加了油液的流动阻力当汽车载荷减小时，柱塞上移，增大了节流孔的通道截面面积，结果减小了油液的流动阻力，达到了随汽车载荷的变化而改变减振器阻力的目的，保证了悬架系统具有良好的振动特性。
某些高级轿车上装用了阻力可调式减振器图5-46 阻力可调式减振器 1-气室 2-膜片 3-弹簧 4-柱塞杆 5-空心连杆 6-柱塞 7-节流孔 8-活塞 四非独立悬架 一般载货汽车均采用钢板弹簧作为弹性元件的非独立悬架，因钢板弹簧既有缓冲、减振的功能，又起传力和导向的作用，使得悬架结构大为简化而采用螺旋弹簧或气体弹簧则需要有较复杂的导向机构1纵置板簧式非独立悬架 图5-47为日本日野K2汽车的后悬架它采用纵置板簧式非独立悬架结构 在板簧式非独立悬架中，钢板弹簧一般是纵向安置的，它与车桥的连接绝大多数是用两个U形螺栓10，将钢板弹簧的中部刚性地固定在车桥上部钢板弹簧两端通过钢板弹簧销4、13与车架支座活动铰接，以起传力和导向作用 图5-47 日本日野K2汽车后悬架1、6、16-螺栓 2、19、26、33-螺母 3、7、20-防松垫圈 4、13、14一钢板弹簧销5、12、15-黄油嘴 8、31-橡胶限制件 9、20-底座固定件 10-U形螺栓 11、32-钢扳弹簧减振垫 17-衬垫 18-钢板弹簧吊耳总成 21、20、30-衬垫 22-后副钢板弹簧总成 23-后主钢板弹簧总成 24、27-中心螺栓 25-后钢板弹簧座2螺旋弹簧非独立悬架 螺旋弹簧非独立悬架一般只用作轿车的后悬架。
图5-48a所示为一汽红旗CA7220型轿车后悬架图5-48b为后悬架的放大图减振器8下端是吊耳，通过螺栓6、自锁螺母16和后桥相连减振器外面装有防尘罩11，保护套下端装有弹簧下座9，保护套上端装有限位块减振环(图中。