汽車懸架專題1(非獨立懸架)
05-26
汽車懸架是汽車裡邊重要的一個組成部分，其作用有二：1、盡量保持車輪與地面的接觸；2、減少震動，提高乘坐的舒適度。懸架的組成包括彈性元件，減振器和傳力裝置等三部分，這三部分分別起緩衝，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衝擊，具有佔用空間小，質量小，無需潤滑的優點，但由於本身沒有摩擦就沒有減振作用。減振器主要指液力減振器，是為了加速衰減車身的振動，它是懸架機構中最精密和複雜的機械件。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，並保證車輪相對於車架(或車身)有確定的相對運動規律。懸架的分類方法有許多種，從結構上分，分成獨立和非獨立懸架；從反應性能上分，分成被動、半主動和主動懸架；從減振材料上分，分成液力、空氣和電磁懸架。現在我們主要來講講非獨立懸架。
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非獨立懸架又可以稱為硬軸式懸架，它是最早出現的一種懸架形式，其車輪裝在一根整體相連的車軸的兩端，當一邊車輪跳動時，由於車輪兩邊是硬性連接，就會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，但由於構造較簡單，承載力大，目前仍有許多商用車、皮卡、越野車部分轎車的後懸架採用這種型式。
獨立懸架只是懸架的一種結構形式，從減振材料上說，獨立懸架可以有鋼板彈簧式、螺旋彈簧式和空氣式非獨立懸架（暫時未發現有電磁非獨立懸架）。鋼板彈簧式鋼板彈簧式非獨立懸架是很多載重商業車輛使用的懸架形式，鋼板彈簧被用做非獨立懸架的彈性元件，由於它兼起導向機構的作用，使得懸架系統大為簡化。由於載重負荷高、成本低廉、結識可靠，這種懸架廣泛用於貨車的前、後懸架中。它中部用U型螺栓將鋼板彈簧固定在車橋上。懸架前端為固定鉸鏈，也叫死吊耳。它由鋼板彈簧銷釘將鋼板彈簧前端卷耳部與鋼板彈簧前支架連接在一起，前端卷耳孔中為減少摩損裝有襯套。後端卷耳通過鋼板彈簧吊耳銷與後端吊耳與吊耳架相連，後端可以自由擺動，形成活動吊耳。當車架受到衝擊彈簧變形時兩卷耳之間的距離有變化的可能。為了提高汽車的平順性，有些輕型貨車採用主簧下加裝副簧，實現漸變剛度鋼板彈簧。如南京汽車工業公司引進的依維柯後懸架。其主簧由厚度為9mm的4片（或3片）和副簧厚度為15mm的2片（或3片）組成幾種車型漸變剛度鋼板彈簧。在小載荷狀況時，僅主簧起作用，而當載荷增到一定值時，主簧與副簧接觸，共同發揮作用，懸架剛度得到提高，彈簧特性變為非線性的，當副簧全部參加工作後，彈簧特性又變成線性的。這類懸架特點是副簧逐漸隨載荷增加而參加工作，因此懸架剛度的變化平穩，改善了汽車行駛平順性能。
螺旋彈簧式螺旋彈簧非獨立懸架是一種複合式懸架,裝有該類後懸架的轎車,其後橋的結構形式對後懸架的剛度特性有重要影響.因為螺旋彈簧作為彈性元件,只能承受垂直載荷,所以其懸架系統要加設導向機構和減振器。而採用螺旋彈簧、空氣彈簧（主要用於商用車上）的非獨立懸架都必須設置能約束車軸運動的導向桿。螺旋彈簧非獨立懸架多見於皮卡、越野車和一些廉價小轎車的後橋上。值得講一下的是，我們看到的絕大部分乘用車懸架都是螺旋式彈簧和筒形減振器的組合，螺旋彈簧是緩衝元件，形似螺旋線而得名，它具有不需潤滑，不怕污垢，重量小且占空間位置少的優點。當路面對輪子的衝擊力傳到螺旋彈簧時，螺旋彈簧產生變形，吸收輪子的動能，轉換為螺旋彈簧的位能（勢能），從而緩和了地面的衝擊對車身的影響。但是，螺旋彈簧本身不消耗能量，儲存了位能的彈簧將恢復原來的形狀，把位能重新變為動能。如果單獨使用彈簧而沒有消振元件，一些輕型汽車就會像雜技演員跳「蹦蹦床」一樣，受到一次衝擊後連續不斷地上下運動。減振器形似筒狀，是一種消振元件。它就是利用本身的油液流動的阻力來消耗振動的能量。當減振器內的油缸活塞受外力作用移動時，油液高速流經阻尼孔道，通過摩擦消耗動能，轉換為熱量，從而使地面對汽車的衝擊作用減弱直至消失。但是，能量的消耗是需要時間的，要產生有效的摩擦，孔道必須做得很小，由於單位時間流過的液體有限，產生的摩擦損耗也有限，減振器不能在短時間內消除振動。如果單獨使用減振器而沒有緩衝元件，地面衝擊的作用將直接加在車身上，使乘員不堪忍受。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、縫等通道反覆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，並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，將阻尼係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，根據感測器信號自動選擇所需要的阻尼級。因此，螺旋彈簧與減振器組合使用是一種力學上的巧妙組合，充分利用二者的特點，能夠即時緩衝地面的衝擊，並在螺旋彈簧幾個來回過程中拖動減振器活塞，驅動油液把大部分振動能量吸收掉，使得汽車迅速平穩下來。
空氣式汽車在行駛時由於載荷和路面的變化，要求懸架剛度隨著變化。當空車時車身被抬高，滿載時車身則被壓低，會出現撞擊緩衝塊的情況。因而對於不同類型汽車提出不同的要求，比如追求舒適性為先的大客車，其空車與滿載時的車身載重變化較大；而且要求在好路上降低車身高度，提高車速行駛；在壞路上提高車身，可以增大通過能力。因而要求車身高度隨使用要求可以調節。空氣彈簧非獨立主動懸架則可以滿足此要求。
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