第十一章懸架11.1懸架概述11.2彈性元件11.3減振器11.4非獨立懸架11.5獨立懸架11.6懸架的維護檢查11.7懸架的故障診斷11.1懸架概述汽車懸架是車架（或承載式車身）與車橋（或車輪）之間一切傳力裝置的總稱。它具有以下功用：①與輪胎一起吸收和減緩不平整路面所造成的汽車行駛中的各種搖擺和振動等，保障乘客和貨物的安全，并提高駕駛穩定性。②將路面與車輪之間的摩擦所產生的驅動力和制動力傳輸至車架和車身。③支承車橋上的車身，并使車身與車輪之間保持適當的幾何關系。11.1.1懸架的功用①彈性元件。承受并傳遞垂直載荷，緩和不平路面引起的沖擊，使車架（或承載式車身）與車橋（或車輪）之間保持彈性連接。②減振器。用于衰減振動，提高乘坐舒適性。③導向裝置（包括橫向穩定桿和縱向推力桿等）。用來傳遞除垂直力以外的各種力和力矩，包括縱向載荷和橫向載荷，并確定車輪相對于車架（或車身）的運動關系。11.1.2組成1—減振器2—上控制臂3—彈性元件4—后副車架5—后下控制臂6—縱臂7—橫向穩定桿8—前下控制臂懸架系統的組成1．非獨立懸架非獨立懸架如圖a所示，結構特點是兩側車輪安裝在一根整體式車橋上，車架（或車身）通過彈性元件支撐在車輪和車橋的上面。當一側車輪因路面不平的原因相對于車架（或車身）的位置發生變化時，如圖a中右側車輪跳動，另一側車輪的位置也隨之發生變化，如圖a中左側車輪擺動。2．獨立懸架獨立懸架則是兩側車輪各自獨立地通過彈性元件懸掛在車架（或車身）下面，其配用的車橋都是斷開式車橋。這樣，當一側車輪相對于車架（或車身）位置發生變化時，對另一側車輪幾乎不產生影響，如圖b中左側車輪。11.1.3類型（a）非獨立懸架

（b）獨立懸架11.2彈性元件1．鋼板彈簧鋼板彈簧由一組彎曲彈簧鋼片從短至長依次疊放而組成，如圖所示。這些重疊鋼板在中心點用一根U形中心螺栓或鉚釘固定在一起。鋼板彈簧具有如下特點：由于彈簧有足夠的剛性使車橋適當定位，所以不需要導向裝置；鋼板之間的摩擦可控制彈簧自身的振蕩；適用于重載，壽命長；由于片間的摩擦，很難吸收來自路面的微小振蕩，所以，鋼板彈簧一般用在貨車和大型客車上。11.2.1金屬彈簧類彈性元件1—卷耳2—鋼板彈簧3—彈簧夾4—中心螺栓2．螺旋彈簧螺旋彈簧廣泛用于獨立懸架，但有些轎車后輪非獨立懸架也采用螺旋彈簧作為彈性元件。螺旋彈簧由特殊的彈簧鋼桿卷制而成，可以做成圓柱形或圓錐形，也可以做成等螺距或不等螺距。圓柱形等螺距螺旋彈簧的剛度不變，圓錐形或不等螺距螺旋彈簧的剛度是可變的，如圖所示。在螺旋彈簧上施加載荷時，彈簧的收縮便貯存了外力的能量，緩和了沖擊。與鋼板彈簧相比，螺旋彈簧無需潤滑，防污能力強，質量小，單位質量的能量吸收率較高。螺旋彈簧本身沒有減振作用，因此必須在螺旋彈簧懸架中另裝減振器。螺旋彈簧只能承受垂直載荷，故必須裝設導向裝置，以傳遞垂直力以外的各種力和力矩。11.2.1金屬彈簧類彈性元件變剛度螺旋彈簧3．扭桿彈簧扭桿彈簧一般是用彈簧鋼制成的桿件，如圖所示。其截面多為圓形，少數為矩形或方形。扭桿彈簧兩端可以做成花鍵、方形、六角形或帶平面的圓柱形等，以便一端固定在車架或車身上，另一端固定在懸架的擺臂上，擺臂則與車輪相連。當車輪跳動時，擺臂便繞著扭桿曲線擺動，使扭桿產生扭轉彈性變形，保證車輪與車架的彈性關系。有的扭桿由一些矩形斷面的薄條（扭片）組合而成，這樣，彈簧更為柔軟。扭桿彈簧具有如下特點：結構簡單，便于布置，維修方便；與其他彈簧相比，其單位質量的能量吸收率較高，所以可減輕懸架的質量；與螺旋彈簧一樣，扭桿彈簧也沒有減振作用，需要與減振器一起使用。11.2.1金屬彈簧類彈性元件1—扭桿彈簧2—擺臂3—彈性聯結橡膠塊4—車軸5—減振器6—減振器支架7—固定架A—固定在車架或車身處B—擺臂與車輪的相連處扭桿彈簧1．橡膠彈簧橡膠彈簧是利用橡膠本身的彈性來起作用的彈性元件，它可以承受壓縮載荷和扭轉載荷。當橡膠彈簧在外力作用下變形時，便產生內部摩擦，以吸收振動。橡膠彈簧的優點是可以制成任何形狀，使用時無噪聲，不需要潤滑。但橡膠彈簧不適于支承重載荷，所以主要用作輔助彈簧，或用作懸架部件的襯套、墊片、墊塊、擋塊及其他支承件，如圖所示。11.2.2非金屬彈簧類彈性元件橡膠彈簧2．氣體彈簧氣體彈簧是在一個密封的容器中充入壓縮氣體，利用氣體的可壓縮性實現其彈簧作用的彈性元件。這種彈簧的剛度是可變的，因為作用在彈簧上的載荷增加時容器中的定量氣體受壓縮，氣壓升高，彈簧的剛度增大；反之，當載荷減小時，彈簧內的氣壓下降，剛度減小，故它具有較理想的彈性特性。氣體彈簧在汽車滿載和空載的情況下都具有良好的行駛平順性，體積小，質量輕；但對氣體和油液的密封要求高，維護也較麻煩，適用于重型汽車及高檔汽車。氣體彈簧分為空氣彈簧和油氣彈簧兩種。11.2.2非金屬彈簧類彈性元件空氣彈簧11.2.2非金屬彈簧類彈性元件油氣彈簧1—球形室2—氣體3—隔膜4—油液5—阻尼閥6—工作缸7—活塞11.3減振器汽車受到路面的沖擊而產生振動時，這種振動將持續到沖擊能量完全耗盡為止。為了迅速衰減車架和車身振動，在大多數懸架中裝設了減振器。減振器和彈性元件是并聯的，不僅可以提高乘坐舒適性，還可提高輪胎的方向穩定性及轉向穩定性。11.3.1概述1．基本工作原理在汽車中廣泛使用液力減振器，其基本工作原理是利用油液流動產生的阻力來消耗沖擊振動的能量。當車架與車橋做往復相對運動時，減振器內的油液反復地從一個腔室通過一些窄小的孔隙流入另一個腔室。此時，孔隙與油液間的摩擦以及油液分子間的內摩擦便形成了對車架振動的阻尼力，從而使車架、車身的振動能量轉化為熱能，并被油液和減振器殼體所吸收，然后散發到大氣中。11.3.1概述2．類型減振器按工作原理分為單向作用式減振器和雙向作用式減振器：在壓縮和伸張兩個行程中均能起減振作用的減振器稱為雙向作用式減振器，只在伸張行程中起減振作用的減振器稱為單向作用式減振器。減振器按結構可分雙筒式減振器和單筒式減振器；按工作介質分為液壓式和充氣式減振器。目前，汽車大多采用具有雙向作用式原理的雙筒或單筒式結構的液壓減振器，新型汽車中開始采用充氣型減振器。11.3.1概述1—阻尼油室2—工作活塞3—自由活塞4—外筒5—氣室6—內筒（工作缸）7—底部閥門單筒式減振器和雙筒式減振器1—工作缸2—工作活塞3—浮動活塞4—壓縮閥5—伸張閥6—O形密封圈充氣式減振器下圖所示為雙向作用筒式減振器的工作原理示意圖。雙向作用筒式減振器的工作原理可用壓縮和伸張兩個行程加以說明。11.3.2雙向作用筒式減振器1—活塞桿2—工作缸3—活塞4—伸張閥5—儲油缸筒6—壓縮閥7—補償閥8—流通閥9—導向座10—防塵罩11—油封雙向作用式減振器結構與原理圖1．筒式減振器主要零件的檢修（以CA1091型汽車為例）①防塵罩及貯油缸破裂、凹陷，應予焊修、校正或更換。②油封磨損嚴重，密封環失效均應更換。③活塞桿彎曲變形應予校正，磨損后其圓度、圓柱度誤差超過0.10mm或桿端螺紋損傷超過2牙時，應予更換。④活塞及缸筒表面磨損位配合間隙大于0.15mm或嚴重拉傷時，應更換減振器總成。⑤各閥片磨損嚴重或變形、彈簧彈力減弱應更換。11.3.3減振器的檢修2．筒式減振器的裝復①在減振器桿上依次安裝下列零件：貯油缸螺母、密封墊、貯油缸蓋、油封、油封墊圈、油封彈簧、密封環、導向座、限位座、進油閥彈簧、進油閥閥片、活塞、復原閥閥片、上調整墊圈、支承座、復原閥彈簧、復原閥下調整墊圈和復原閥螺塞。②安放油封時，應把外表面具有圓角的一端朝向貯油缸螺母。裝配前應在油封表面涂抹潤滑油，并注意不要碰傷刃口。③在工作缸的一端壓入支承座總成，檢查并調整隔片的位置，使其到工作缸與支承座接縫處的距離為120mm，然后把工作缸裝入貯油缸內。④將經過1200～1300孔/cm2的金屬網過濾的減振器油（45號變壓器油和22號透平油各50%的混合液）加注到貯油缸內。無濾網時，應注意不得有金屬屑或棉紗絲混入；減振器油的加入量應為370mL（EQ1090型為370～390mL）。⑤將活塞桿及活塞總成裝入工作缸內，使導向座的止口套入工作缸，用專用扳手以59N·m（EQ1090型為78～88N·m）的力矩擰緊貯油缸螺母。11.3.3減振器的檢修3．減振器性能的試驗減振器裝復后，應在減振器性能試驗臺上進行試驗。當試驗行程為100mm、試驗頻率為100次/min時，復原行程的最大阻力應為2156～2646N。壓縮行程的最大阻力為392～588N，同時檢查有無漏油現象。無試驗條件時，可上下往復推拉減振器2～3次試驗其阻力是否恢復。拉伸時，應感到有沉重阻力，壓縮時的阻力較輕，且推拉過程中阻力均勻、無卡滯及明顯的空行程。加滿減振液（禁止以制動液代替）后，平放12～24h應無滲漏。11.3.3減振器的檢修11.4非獨立懸架非獨立懸架結構簡單，工作可靠，廣泛應用于貨車的前、后懸架。非獨立懸架的結構，特別是導向機構的結構，隨所采用的彈性元件的不同而有差異。在非獨立懸架中大多數采用鋼板彈簧作為彈性元件。非獨立懸架的優點是組成懸架的構件少，結構簡單，易于維修，壽命長，適合重載；車輪定位幾乎不因其上、下運動而改變，輪胎磨損較少。缺點是左、右車輪的運動相互影響，容易產生跳動和搖擺現象，乘坐舒適性較差。在采用鋼板彈簧為彈性元件的非獨立懸架中，通常將鋼板彈簧縱向布置，故也稱為縱置板簧式非獨立懸架。如圖所示為解放CA1092型汽車前懸架。11.4.1鋼板彈簧式非獨立懸架1—鋼板彈簧前支架2—前鋼板彈簧3—U形螺栓4—前板簧蓋板5—橡膠緩沖塊6—限位塊7—減振器上支架8—減振器9—吊耳10—吊耳支架11—中心螺栓12—減振器下支架13—減振器連接銷為了適應裝載質量的不同，有的汽車采用由主、副鋼板彈簧疊合而成的變剛度鋼板彈簧懸架，如圖所示。為了提高行駛平順性，有的汽車采用漸變剛度鋼板彈簧，其特點是副簧置于主簧的下面。對于漸變剛度鋼板彈簧懸架，當載荷小時，只有主簧起作用，而當載荷增大到一定程度時，主簧開始逐漸接觸副簧，懸架剛度隨之相應提高。由于副簧是逐漸參加工作的，所以懸架的剛度變化平緩。當主副簧全部接觸后，其剛度不再變化。漸變剛度鋼板彈簧能改善汽車的行駛平順性，但在使用中主簧與副簧之間易存積泥垢，對懸架剛度的逐漸變化有一定影響。若在主、副簧外裝上護套，則可消除此缺點。11.4.1鋼板彈簧式非獨立懸架漸變剛度鋼板彈簧螺旋彈簧非獨立懸架多用于轎車的后懸架。如圖所示為上海桑塔納2000轎車后懸架。兩根縱向推力桿（其形狀為變截面管軸）的中部與后橋焊接為一體，其前端通過帶橡膠的支承座與車身作鉸鏈連接，后端與輪轂相連接。縱向推力桿用以傳遞縱向力及其力矩。整個后橋、縱向推力桿及車輪可以繞支承座的鉸支點連線相對于車身做上下縱向擺動。螺旋彈簧的上端裝在彈簧上座中，下端則支承在減振器外殼上的彈簧下座上，它只承受垂直力。減振器的上端與彈簧上座一起裝在車身底部的懸架支座中，下端則與縱向推力桿相連接。11.4.2螺旋彈簧非獨立懸架1—后橋2—縱向推力桿3—減振器4—彈簧下座5—螺旋彈簧6—彈簧上座7—支承座11.5獨立懸架1．獨立懸架的優點①在懸架彈性元件一定的變形范圍內，兩側車輪可以單獨運動，互不影響，減小行駛時車架和車身的振動，而且可以防止轉向輪的偏擺。②汽車的非簧載質量小。③獨立懸架與斷開式車橋相配用，發動機總成的位置可以降低和前移，使汽車重心下降，提高汽車的行駛穩定性。能給予車輪較大的上下運動空間，因而可以將懸架剛度設計得較小，以降低車身振動頻率，改善汽車的行駛平順性。但是，獨立懸架的結構復雜，制造成本高，維修不便。在一般情況下車輪跳動時，由于車輪外傾角和輪距變化較大，輪胎磨損較大。11.5.1獨立懸架的優點及分類2．獨立懸架的分類在獨立懸架中，多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧作為彈性元件。獨立懸架的結構類型很多，一般可按車輪的運動形式分為3類，如圖所示。①車輪在汽車橫向平面內擺動的懸架，稱為橫臂式獨立懸架（見圖a）。②車輪在汽車縱向平面內擺動的懸架，稱為縱臂式獨立懸架（見圖b）。③車輪沿主銷軸線移動的懸架，包括燭式懸架和麥弗遜式懸架（見圖c，d）。（a）橫臂式獨立懸架（b）縱臂式獨立懸架（c）燭式懸架（d）麥弗遜式獨立懸架獨立懸架的基本結構類型1．單橫臂式獨立懸架單橫臂式獨立懸架中橫擺臂的內端與車身相鉸接，外端與車輪相連接，彈性元件裝在擺臂與車身之間。當彈性元件變形時，擺臂以鉸鏈為中心帶動車輪在汽車橫向平面內擺動。采用這種結構形式的懸架，當彈性元件變形、車輪橫向擺動時，車輪平面將產生傾斜而改變兩側車輪與路面接觸點間的距離（輪距），從而使輪胎相對于路面側向滑移，破壞了輪胎與地面的附著，增加輪胎磨損。此外，若這種懸架用于轉向輪，車輪橫向擺動時還會引起主銷內傾角和車輪外傾角的較大變化，影響汽車的操縱穩定性，故目前這種結構應用較少。11.5.2橫臂式獨立懸架2．雙橫臂式獨立懸架雙橫臂式獨立懸架是轎車中采用較廣的一種懸架，如圖所示。懸架中兩個橫擺臂的長度可以相等，也可以不相等。而橫臂的結構也有多種形式，比如有雙叉臂式或雙A臂式，如圖a和圖b所示。11.5.2橫式獨立懸架雙橫臂式獨立懸架（a）（b）對于兩橫擺臂等長的懸架，當車輪上下跳動時，車輪平面不傾斜，主銷軸線的方向也保持不變，但輪距卻發生了較大的變化，引起車輪的側向滑移和加速輪胎的磨損。對于兩橫擺臂不等長的獨立懸架，雖然在車輪上下跳動時車輪的平面、主銷軸線和輪距都會有所變化，但只要兩擺臂長度選擇適當，就可以將上述變化控制在允許的范圍內，如圖所示。這種懸架結構簡單，工作可靠。11.5.2橫式獨立懸架兩橫擺臂不等長的獨立懸架1．單縱臂式獨立懸架單縱臂式獨立懸架若用于汽車的轉向輪，當車輪上下跳動時，前輪外傾角和輪矩不變，但主銷后傾角會有很大變化，如左圖所示，所以單縱臂式獨立懸架一般不用于轉向輪。右圖所示為后輪所用的單縱臂式扭桿彈簧獨立懸架，縱擺臂是一片寬而薄的鋼板，其一端與半軸套管鉸接，另一端帶有套筒，套筒通過花鍵與扭桿彈簧的外端相連。扭桿彈簧裝在套筒中，扭桿內端固定在車架上。當車輪跳動時，縱擺臂繞套筒和扭桿中心線縱向擺動，使扭桿產生扭轉變形以緩和沖擊，在此期間縱擺臂也略有扭轉和側向彎曲。11.5.3縱臂式獨立懸架單縱臂式獨立懸架主銷后傾角變化圖單縱臂式扭桿彈簧獨立懸架1—單縱臂2—左扭桿彈簧3—橫向穩定桿4—右扭桿彈簧5—減振器6—前自偏轉彈性墊塊7—扭桿彈簧支承架8—后自偏轉彈性墊塊2．雙縱臂式獨立懸架如圖所示為雙縱臂式扭桿彈簧獨立懸架。轉向節與兩個縱擺臂作鉸鏈式連接。在車架和兩根管狀橫梁內部裝有片狀扭桿彈簧（由若干層矩形斷面的薄彈簧鋼片疊成）。扭桿彈簧的內端用螺釘固定在橫梁的中部，而外端則插入擺臂軸的矩形孔內。與縱擺臂剛性相連的擺臂軸用襯套支承在管狀橫梁內。扭桿彈簧只支承垂直載荷，車輪所受的縱向力、側向力及其力矩均由縱擺臂傳給車架的管狀橫梁。這種形式的懸架適用于轉向輪。11.5.3縱臂式獨立懸架1—縱臂2—縱臂軸3—襯套4—橫梁5—螺釘6—扭桿彈簧1．燭式懸架如圖所示為燭式懸架，主銷的上下兩端剛性地固定在車架上，套在主銷上的套管固定在轉向節上，套管的中部固定裝著螺旋彈簧的下支座。筒式減振器的下端與轉向節相連，上端與車架相連。懸架的摩擦部分套著防塵罩，通氣管與防塵罩內腔相通，以免罩中空氣被密封而影響懸架的彈性。汽車在不平路面上行駛時，車輪、轉向節一起沿主銷的軸線移動。螺旋彈簧只承受垂直載荷，而車輪上所受的縱向力、側向力及其力矩則由轉向節、套筒經主銷傳給車架。這種懸架對于轉向輪來說，當懸架變形時，僅輪距、軸距稍有改變，而主銷和車輪的傾角都不會發生變化，因此有利于汽車的轉向操縱和行駛穩定性。但是，由于主銷和套筒起傳力作用，故兩者之間相對軸向移動時，摩擦阻力大，磨損嚴重。11.5.4車輪沿主銷移動的獨立懸架1—通氣管2—減振器3—套筒4，6—防塵罩5—主銷2．麥弗遜式獨立懸架麥弗遜式獨立懸架是近年來在中級以下轎車使用非常廣泛的一種懸架，其結構如圖所示。這種懸架由減振器、螺旋彈簧、橫擺臂、橫向穩定桿等組成。其形式較燭式懸架在一定程度上減少了滑動磨損。這種懸架結構較簡單，布置緊湊，用于前懸架時能增大兩前輪內側的空間，故多用于發動機前置、前輪驅動的轎車上。麥弗遜式獨立懸架也可以用作轎車的后懸架。11.5.4車輪沿主銷移動的獨立懸架1—減振器加螺旋彈簧2—橫擺臂3—縱向推力桿2．麥弗遜式獨立懸架轉向輪采用麥弗遜式獨立懸架時，前輪定位各參數的變化較小，除前束可調整外，其他參數有的車型規定不可調整，有的車型則規定可以調整。常見的調整部位及調整方法如下：①改變轉向節與橫擺臂外端的位置，如圖a所示。②改變彈性支柱上支座的位置，如圖a所示。③改變轉向節上端的位置，如圖b所示。11.5.4車輪沿主銷移動的獨立懸架1—上支座2—轉向節3—球頭銷4—螺栓5—橫擺臂6—偏心軸銷7—減振器麥弗遜式獨立懸架前輪定位調整示意圖（a）（b）汽車轉向行駛時，在離心力的作用下，外側車輪的懸架彈簧被壓縮，而內側車輪的懸架彈簧則伸張，使車身產生橫向傾斜，左如圖所示，并在轉向結束后引起橫向角振動。轎車的懸架較軟，更容易發生這種現象。為了減小這種橫向傾斜，往往在懸架中增設橫向穩定器，用得最多的是被稱為“橫向穩定桿”的桿式橫向穩定器，其工作原理如右圖所示。橫向穩定桿用彈簧鋼制成，橫置在汽車的前端或后端（有的轎車前后端都有）。11.5.5橫向穩定器1—車身2—橫擺臂3—橡膠套筒4—橫向穩定桿A，B—橫向穩定桿與橫擺臂連接點A′，B′—車身與橫擺臂連接點車身的橫向傾斜橫向穩定桿工作原理圖當車身只作垂直跳動而兩側懸架變形量相等時，橫向穩定桿不起作用。當兩側懸架變形不等而車身相對于路面橫向傾斜時，一側車身降低，另一側車身被抬高，橫向穩定桿兩端（A，B）相對于車身（A′，B′）的移動方向相反。由于車身傾斜時，橫向穩定桿的中部與車身并無相對運動，只是穩定桿兩端及其縱向部分向不同方向偏轉，于是穩定桿中部便被扭轉。具有彈性的穩定桿抵抗扭轉的內力矩就阻礙了懸架彈簧的變形，因而減小了車身的橫向傾斜和橫向角振動。11.5.5橫向穩定器1—車身2—橫擺臂3—橡膠套筒4—橫向穩定桿A，B—橫向穩定桿與橫擺臂連接點A′，B′—車身與橫擺臂連接點車身的橫向傾斜橫向穩定桿工作原理圖11.6懸架的維護檢查懸架與車架同等重要，懸架技術狀況變差，首先影響汽車的平順性，降低乘坐舒適性，增大汽車的沖擊載荷，加劇汽車零部件的損壞，增加運輸中的貨損貨耗；更重要的是破壞了車輪正常的運動學和力學關系，造成汽車的操縱性能、制動性能變差，對行車安全構成潛在威脅。11.6.1懸架技術狀況的變化1．非獨立懸架的維護非獨立懸架的故障主要有鋼板彈簧彈力衰退，斷片和減振器失效。除增加汽車零件的沖擊載荷，破壞汽車的減振性能之外，還會產生“前輪定位效應”，影響汽車的操縱性能、制動過程中方向的穩定性，加劇輪胎的磨耗。（1）鋼板彈簧的維護鋼板彈簧日常維護作業是檢查、緊固U形緊固螺栓。（2）減振器的維護