汽车悬挂系统是如何工作的

悬挂部件包括弹簧、阻尼器和摇摆杆。

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汽车的悬挂实际上是底盘的一部分，底盘由位于车身下方的所有重要系统组成。这些系统包括:

所以悬架只是任何车辆的主要系统之一。

有了这个大图的概述，现在是时候看看任何悬挂的三个基本组成部分:弹簧，阻尼器和摇摆杆。

弹簧

今天的弹簧系统基于以下四种基本设计之一:

根据弹簧在汽车上的位置-即车轮和车架之间-工程师们经常发现谈论弹簧是很方便的簧载质量和非簧载质量．

弹簧:弹簧质量和非弹簧质量

的簧载质量车辆的质量是由弹簧支撑的吗非簧载质量松散地定义为路面和悬架弹簧之间的质量。当汽车行驶时，弹簧的刚度影响簧载质量的响应。松松垮垮的汽车，比如豪华车(比如梅赛德斯-奔驰c级)，可以承受颠簸，并提供超级平稳的行驶;然而，这样的车在制动和加速时容易下潜和下蹲，在过弯时容易出现身体摇摆或侧滚。像跑车(想想马自达Miata MX-5)这样的弹簧紧的汽车，在颠簸的道路上不那么宽容，但它们很好地减少了身体的运动，这意味着它们可以积极地驾驶，即使是在拐弯处。

因此，虽然弹簧本身看起来是简单的设备，但在汽车上设计和实施弹簧以平衡乘客的舒适性和操控性却是一项复杂的任务。更复杂的是，弹簧本身并不能提供完美的平稳行驶。为什么?因为弹簧很擅长吸收能量，但不太擅长消散它。其他结构，称为阻尼器都被要求这样做。

冲击或减震器通过一个称为阻尼的过程来控制不必要的弹簧运动。

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除非减震结构存在时，汽车弹簧将以不受控制的速度伸展并释放从碰撞中吸收的能量。弹簧将继续以其固有频率弹跳，直到最初注入弹簧的能量全部用光为止。仅靠弹簧建立的悬架就会使驾驶变得非常有弹性，根据地形的不同，汽车也会变得不可控。

进入减震器减震器是一种通过所谓的控制弹簧不必要运动的装置抑制．减震器通过将悬架运动的动能转化为可以通过液压油消散的热能来减缓和减小振动运动的幅度。要了解这是如何工作的，最好看看减震器内部，看看它的结构和功能。

减震器基本上是一个油泵放在车架和车轮之间的。减震器的上部支架连接到车架(即弹簧重量)，而下部支架连接到靠近车轮的车轴(即非弹簧重量)。在一个孪生管设计减震器是最常见的减震器之一，它的上座与活塞杆相连，活塞杆又与活塞相连，活塞又位于装满液压油的管子中。内层管称为压力管，外层管称为储备管。储备管储存多余的液压油。

当汽车车轮在路上遇到颠簸，导致弹簧盘绕和展开时，弹簧的能量通过上座传递到减震器，向下通过活塞杆进入活塞。活塞上有小孔，当活塞在压力管中上下移动时，流体就会泄漏出去。由于小孔相对较小，只有少量的流体在巨大的压力下通过。这使活塞变慢，进而使弹簧变慢。

减震器的工作分为两个周期压缩循环和扩展周期．压缩循环发生在活塞向下运动时，压缩活塞下方腔室中的液压油。当活塞向压力管顶部移动，压缩活塞上方腔室中的流体时，就会发生延伸循环。一辆典型的汽车或轻型卡车在其延伸周期中会比压缩周期有更多的阻力。考虑到这一点，压缩循环控制车辆的非簧载重量的运动，而伸展控制较重的簧载重量。

所有现代减震器都是速敏-悬架运动越快，减震器提供的阻力就越大。这使得冲击能够根据路况进行调整，并控制所有可能发生在移动车辆上的不必要的运动，包括反弹、摇摆、刹车俯冲和加速蹲下。

这张插图显示了常见的支柱设计。

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另一种常见的阻尼结构是支柱-基本上是一个减震器安装在一个线圈弹簧。Struts执行两项工作:它们提供抑制就像减震器一样，它们提供支撑结构用于车辆悬挂。这意味着支柱比减震器提供更多一点，减震器不支持车辆重量——它们只控制重量在汽车中传递的速度，而不是重量本身。

由于减震和支柱与汽车的操纵有很大关系，它们可以被视为关键的安全功能。磨损的减震和支柱会使车辆重量从一侧转移到另一侧，从前面转移到后面。这就减少了轮胎的能够抓地力，以及处理和制动的性能。

影响酒吧

摇摆杆(也称为防滚杆)与减震器或支柱一起使用，以给予移动的汽车额外的稳定性。摇摆杆是一根金属杆，横跨整个轴，有效地将悬挂的每一边连接在一起。

当一个轮子上的悬挂上下移动时，摇摆杆将运动传递给另一个轮子。这样可以让骑行更平稳减少车辆摇摆．特别是，它可以对抗汽车转弯时悬挂的滚动。出于这个原因，如今几乎所有的汽车都配备了摇摆杆作为标准设备，即使没有，套件也可以随时轻松安装摇摆杆。

到目前为止，我们的讨论主要集中在弹簧和阻尼器如何在任何给定的车轮上发挥作用。但是汽车的四个轮子在两个独立的系统中一起工作——前轴连接两个轮子，后轴连接两个轮子。这意味着一辆车可以而且通常在前后有不同类型的悬挂。

很大程度上取决于刚性轴是否与车轮结合，或者车轮是否允许独立运动。前一种安排被称为相关的系统，而后一种排列方式称为独立的系统．在接下来的部分，我们将看看一些常见类型的前后悬挂通常用于主流汽车。

独立前悬架

独立前悬架有一个刚性前轴，连接前轮。基本上，这看起来就像车前下面的一个实心棒，由叶片弹簧还有减震器。在卡车上常见，依赖的前悬挂多年来没有在主流汽车上使用。

独立前悬架

在这种设置中，前轮可以独立移动。的麦克弗森支柱由通用汽车公司的Earle S. MacPherson于1947年开发的前悬挂系统，是应用最广泛的前悬挂系统，特别是在欧洲产的汽车上。

麦克弗森支柱将减震器和线圈弹簧组合成一个单元。这提供了一个更紧凑和更轻的悬挂系统，可用于前轮驱动车辆。

双叉骨悬挂在日本名古屋的丰田博物馆展出。

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的double-wishbone悬挂也称为a臂悬挂或控制臂悬挂，是另一种常见的前独立悬挂类型。

虽然有几种不同的可能配置，但这种设计通常使用两个叉骨状的臂来定位车轮。每个叉骨在车架上有两个安装位置，在车轮上有一个安装位置，它有一个减震器和一个线圈弹簧来吸收振动。双叉骨悬挂允许更多地控制车轮的弯曲角度，这描述了车轮倾斜的程度。它们还有助于减少滚动或摇摆，并提供更一致的转向感觉。由于这些特点，双叉骨悬挂在大型汽车的前轮上很常见。

现在让我们看看一些常见的后悬挂。

独立后悬架

如果一个实心轴连接汽车的后轮，那么悬挂通常是相当简单的-基于一个钢板弹簧或者一个线圈弹簧。在前一种设计中，钢板弹簧直接夹在驱动桥上。叶片弹簧的末端直接连接到车架上，减震器连接在将弹簧固定在车轴上的夹具上。多年来，美国汽车制造商喜欢这种设计，因为它简单。

同样的基本设计可以实现线圈弹簧取代叶片。在这种情况下，弹簧和减震器可以作为单个单元安装，也可以作为单独的部件安装。当它们分开时，弹簧可以小得多，这减少了悬挂所占的空间。

独立后悬架

如果前后悬架都是独立的，那么所有的轮子都是单独安装和弹起的，这就形成了汽车广告中所谓的“四轮独立悬架”。任何可以用在汽车前部的悬挂系统都可以用在汽车后部，并且在后轴上可以找到前一节中描述的前独立系统的版本。当然，在车的后部转向器-包括小齿轮和使车轮从一边到另一边转动的总成-没有。这意味着后置独立悬架可以是前置悬架的简化版本，尽管基本原理保持不变。

接下来，我们来看看特种车的悬挂系统。

该巴哈Bug有多个线圈over系统，一个售后项目，结合在一个可调单元的弹簧和减震器。

照片礼貌汽车领域

本文主要关注的是主流前轮和后轮驱动汽车的悬架，即在正常驾驶条件下行驶在正常道路上的汽车。但是一些特殊的汽车，比如赛车、赛车或者极限越野车的悬挂怎么办呢?虽然特种汽车的悬挂遵循相同的基本原理，但它们确实提供了额外的好处，以适应它们必须导航的驾驶条件。下面简要介绍一下如何为Baja Bugs、f1赛车和美式热杆这三种类型的专业赛车设计悬架。

巴哈错误

大众甲壳虫(Volkswagen Beetle)注定会成为越野爱好者的最爱。低重心和发动机安置在后桥，两轮驱动的Bug处理越野条件以及一些四轮驱动车辆。当然，大众虫子还没有准备好越野条件与它的工厂设备。大多数巴吉需要进行一些修改或改装，以使它们能够在恶劣的条件下比赛，如下加利福尼亚的沙漠。

一个最重要的修改发生在悬挂。扭杆悬挂是1936年至1977年间大多数巴格斯前后的标配，它可以升高，为重型越野车轮和轮胎腾出空间。较长的减震器取代了标准的冲击，以提高身体，并提供最大的车轮行程。在某些情况下，Baja Bug转换器会完全移除扭杆，并替换为多个扭杆线圈接管系统这是一种将弹簧和减震器结合在一个可调节单元中的售后产品。这些改进的结果是一辆允许车轮两端垂直行驶20英寸(50厘米)或更多的汽车。这样的汽车可以很容易地在崎岖的地形上行驶，经常在沙漠上“跳过”，就像石头在水面上“跳过”一样。

所有一级方程式赛车都必须采用常规弹簧;电脑控制的主动悬挂是不允许的。

一级方程式赛车

一级方程式赛车代表了汽车创新和进化的顶峰。轻量化的复合材料车身、强大的V10发动机和先进的空气动力学使汽车变得更快、更安全、更可靠。

为了将车手的技术提升为比赛的关键因素，f1赛车的设计有严格的规则和要求。例如，管理悬挂设计的规则规定，所有一级方程式赛车必须采用传统的弹簧，但他们不允许使用计算机控制的主动悬挂。为了适应这一点，汽车的功能多连杆悬挂，它使用相当于双叉骨系统的多杆机构。

回想一下，双叉骨设计使用两个叉骨形状的控制臂来引导每个轮子的上下运动。每个臂都有三个安装位置——两个在车架上，一个在轮毂上——每个关节都是铰接的，以引导车轮的运动。在所有汽车中，双叉骨悬挂的主要好处是控制．机械臂的几何形状和关节的弹性使工程师能够最终控制车轮的角度和其他车辆的动态，如升降、蹲下和俯冲。

然而，与公路车不同的是，一级方程式赛车的减震器和线圈弹簧并不直接安装在控制臂上。相反，它们沿着汽车的长度定向，并通过一系列推杆和拉杆进行远程控制。它们将车轮的上下运动转化为弹簧-阻尼器装置的前后运动。

1923年t型桶的“叉骨”设计使它成为一款受欢迎的热杆。

照片礼貌街杆中心

经典的美国赛车时代从1945年持续到1965年左右。就像巴哈虫子一样，经典的加热棒需要主人进行重大修改。然而，与“臭虫”不同的是，“臭虫”是在大众汽车的底盘上制造的，而“臭虫”是在各种老旧的(通常是历史悠久的)车型上制造的:1945年以前生产的汽车被认为是改造“臭虫”的理想材料，因为它们的车身和车架通常状态良好，而发动机和变速箱则需要完全更换。对于热杆爱好者来说，这正是他们想要的，因为这样他们就可以安装更可靠、更强大的发动机，比如平头福特V8或雪佛兰V8。

一个流行的热杆被称为T-bucket因为它是基于福特T型车的。T型车前面的福特悬架由一个实心的I-beam前轴(独立悬架)、一个u形的小车弹簧(钢板弹簧)和一个叉骨形的半径杆组成，杆的后端有一个球，球在连接到变速器的杯中旋转。

福特的工程师们在制造T型车时，采用了大量的悬挂运动，使其在高空行驶，这是20世纪30年代崎岖原始道路的理想设计。但第二次世界大战后，热杆制造商开始试验更大的凯迪拉克或林肯发动机，这意味着叉骨形状的半径杆不再适用。相反，他们移走了中间的球，把如愿骨的两端用螺栓固定在框架上。这种“分离叉骨“设计将前轴降低了约1英寸(2.5厘米)，并改善了车辆的操控性。

将车轴降低超过一英寸需要一个全新的设计，由一家名为贝尔汽车的公司提供。在20世纪40年代和50年代，贝尔汽车公司提供管轴掉落这使得汽车下降了整整5英寸(13厘米)。管轴由光滑的钢管和平衡的强度与高超的空气动力学建造。钢表面也接受镀铬比锻造的工字梁车轴，所以热杆往往更喜欢他们的美学品质，以及。

然而，一些热杆爱好者认为，管轴的刚性和无法弯曲影响了它处理驾驶压力的方式。为了适应这种情况，热罗德引进了四连杆悬架，使用两个安装点在轴上和两个在框架上。在每个安装点，飞机式杆端提供了充足的运动在所有角度。结果呢?四杆系统改进了悬挂系统在各种驾驶条件下的工作方式。

有关汽车悬挂和相关主题的更多信息，请查看下面的链接。

最初发表于2005年5月11日