福特T型車前輪的懸吊系統元件

**懸系統**，亦稱為**懸系統**或**懸載系統**（英語：），乃是一種由彈簧、減震筒和連桿所構成的車用系統，用於連接車輛與其車輪，一台車輛的前輪與後輪懸吊設計有可能會使用不同設計。懸吊系統扮演雙重的角色，讓車輛的操控與煞車合乎良好的動態安全與操駕樂趣，並保持車主的舒適性及隔絕適當的路面噪音、彈跳與震動。這些特性通常都互相牽制，因此懸吊的調整就必須找到兩者兼顧的設定。懸吊系統同時也保護車輛本身或車上的貨物行李，避免因顛簸而磨耗或損壞。

這篇條目主要是有關四輪（或多輪）車輛的懸吊。若需要兩輪車輛懸吊的相關資料，可參閱機車懸吊、單車懸吊（英语：）。

歷史
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在古早的埃及，就已經出現過板式彈簧的蹤跡。古代的兵工學家使用板式彈簧，以彎曲的板狀材料加強他們的攻城武器，起初的效果還不錯。後來在投石器上所使用的板式彈簧更為精密，而且可以使用好幾年。彈簧不一定由金屬製造，也可使用堅硬的樹枝組合，當作彈簧，就像製弓一樣。

### 網站閱讀

* 懸吊系統比較扭力樑、雙A臂、麥花臣、多連桿差在哪裡？

### 馬車

汽車的5種懸吊連接，彈簧被省去，由上而下:
1. Live axle with Watt bar 活軸懸吊；
2. Suspension like on a bike fork 類似腳踏車前叉的懸吊；
3. Swing axle 搖軸式懸吊；
4. Double wishbone 雙A臂（多連桿式）懸吊；
5. MacPherson 麥弗遜支柱式懸吊

在19世紀早期，大部分的英國四輪馬車都有配備彈簧；木製彈簧用於輕型單馬車輛來避震，而較大的馬車彈簧則採用鐵製。這些鐵製的彈簧由低碳鋼製成而且通常疊成多層成為板式彈簧。

英國的鐵製彈簧不適用於當時美國大陸粗糙不平的路面，轉彎過快時甚至會導致馬車解體。在1820年代，新罕布夏州康科特市的Abbot Downing公司開發出一種系統，藉此讓驛馬車的車體能夠支撐在稱作「thoroughbraces」的皮帶上，這樣車廂的動態可改善成擺蕩的動作，而不是像彈簧懸吊那樣劇烈的上下震動。（有時驛馬車本身也被稱作「thoroughbrace」。）

### 汽車

汽車在早期開發時，視為自身動力推進的馬車。但是相對來講，馬車是設計用來低速行駛的，因此它們的懸吊並不適用於內燃機引擎所能產生的高速行駛。

1903年，德國的Mors汽車公司首次將車輛安裝了減震筒。1920年，Leyland汽車公司在懸吊系統中加入了扭桿裝置。1922年，Lancia Lambda開創先例地使用獨立前輪懸吊，在1932年以後的市售車輛上更為常見。

重要屬性
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### 彈簧剛性

更多：彈簧
彈簧剛性（或稱懸吊剛性）是懸吊伸縮時，用來設定車高或其定位的要素之一。車輛載重大的通常會搭配更硬的懸吊來抵銷額外的重量負載，否則可能在途中（或彈跳時）壓毀了車輛。較硬的彈簧通常也用於性能用途，因為這時候懸吊在彈跳時是經常性下壓的，這時會導致可用的彈跳伸縮量變少，造成破壞性的下壓力。

彈簧太硬或太軟都會造成車輛失去懸吊性能。一般來說，比較經常性載重的車輛具備較重或較硬的彈簧，其彈簧剛性接近車重的上限值。這樣讓車輛可以在控制性受載重慣性的限制下，正常地載貨並操駕行駛。駕駛一台空的載貨用卡車可能會對乘客感到較不舒適，是因為與車重相關的高彈簧剛性。賽車可以說是具備較硬的彈簧，而且會呈現不舒適的顛簸。然而，雖然兩者均具備硬彈簧，但實際上一台2000磅的賽車與一台10000磅的卡車，其兩者的彈簧剛性則是全然不同的。高級房車、計程車或客運巴士通常可以說是具備較軟的彈簧。車輛的彈簧若是老化或損壞，行駛時容易貼近地面，懸吊的總壓縮量會降低，車體也容易側傾。性能跑車的彈簧剛性有時不只是為了車重或載重的需求。

#### 彈簧剛性的數學應用

彈簧剛性是一個比值，用來測量一個彈簧在偏斜時被壓縮或伸展時的阻抗。按照虎克定律，彈力強度隨著偏斜增加而增加。簡單來講，這個現象可以由下列公式所述：

{\displaystyle F=-kx\,}
其中

*F*為彈簧的施力
*k*為彈簧的剛性
*x*為靜力平衡時的位移量，其長度為彈簧壓縮或延展時。
由於本身車重、車輛載重、懸吊系統的空間限制或性能需求等因素下，彈簧剛性會受限在一段狹小的分佈區段。

彈簧剛性的單位通常由N/mm表示（或lbf/in）。例如一個線性的彈簧剛性表示為500 lbf/in，其代表彈簧每壓縮一英吋，它可以施壓500磅力。而一個具有非線性的彈簧剛性，代表它的壓縮力與施力的關係無法適當地對應於一個線性模型。例如，第一英吋會施壓500磅力，第二英吋會施壓額外的550磅力（因此總共是1050磅力），第三英吋則會施壓另外600磅力（總共達1650磅力）。相較之下，一個500 lbf/in的線性彈簧壓縮了三英吋之後的施壓力則只有1500磅力。

線圈彈簧的彈簧剛性可由簡單的代數方程來計算求得，或是由彈簧測試機來測量。彈簧常數*k*可由下列公式計算：

{\displaystyle k={\frac {d^{4}E}{8ND^{3}}}\,}
其中*d*為線材直徑，E為彈簧的彈性係數（例如鋼鐵的係數大約為30,000,000 lbf/in²或是207 GPa），*N*為線圈的纏繞次數，而*D*為線圈直徑。

### 懸架剛性

懸架剛性為針對車輛輪架所測量出有效的彈簧剛性，但不只是單獨對彈簧剛性做測量而已。

懸架剛性通常等於或小於彈簧剛性。一般來說，彈簧會固定在控制臂、搖臂或某些其他種類的樞軸支承機構上。假設前述例子中的彈簧剛性計算出為每吋500磅力，如果將車輪垂直移動一英吋（車輛是靜止的），則彈簧可能僅壓縮了一小部份的量。假設彈簧只移動了0.75英吋，槓桿臂比率可能為0.75到1，則懸架剛性可由彈簧剛性比值的平方倍（0.5625）而求得。將比值做平方倍的目的在於它對於懸架剛性有兩個作用存在，這個比值同時影響了施力大小與位移量。

獨立懸吊系統下的懸架剛性就非常簡單明瞭，但對於某些非獨立懸吊系統的設計就必須考量到一些特殊狀況。以車軸的縱向角度來看，若由前方或後方來看，懸架剛性可以由前述的方式去測量得出。然而由於輪架並非獨立的，在加速或減速時側向來看，支點會位在無限遠的位置（因為前後輪都移動了）。過彎與加減速時的有效懸架剛性也往往有不一樣的結果，將彈簧的定位盡可能地靠近車輪可以將懸架剛性的差異降到最小。

### 側傾力耦百分比

在車輛搖晃時，側傾力耦百分比為車身各軸線上發生的有效懸架剛性數值，為車輛總側傾率的某個比值。側傾力耦百分比在精確平衡車輛的操控上是非常關鍵的因素。

一台側傾力耦百分比70%的車輛，在過彎時會將本身70%的懸吊載重轉移到車輛前方。

### 重量轉移

重量轉移通常針對單一車輪在過彎、加速或煞車等狀況下，相較於該輪淨重時的情形。過彎的輪載重必須先得知靜止時的輪載重，並依照每個輪架的簧上載重、簧下總重，或是頂舉力的大小來增減。有些賽車業界會使用一些假名詞，或是將頂舉力和懸吊載重轉移等因素統一用一個片語名詞來稱呼，例如「side bite」。通常會這樣做的理由在於，他們可能沒必要知道這麼詳細，或是刻意混淆對手而不讓對方得知車輛的性能，因此使用一般人容易接受的擬人詞彙。

#### 非承載重量轉移

非承載重量轉移是由非懸吊支撐的車輛元件重量所計算求得，這些元件包含了輪胎、輪圈、煞車、輪軸、控制臂一半的重量，以及其他的元件。這些連接於車身的元件會假設成無重量（便於計算用途），然後放在同樣的動態負載。過彎時，前輪的重量轉移會等於：前輪非承載總重×重力×前輪非承載重心高度÷前輪車軸寬度。此算法同樣適用於後輪。

懸吊系統類型
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**獨立式懸吊（懸掛）系統包含了以下系統：**

|  |  |  |  |
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| 英文 | 中文 | 優點 | 缺點 |
| Swing axle | 搖軸式 |  |  |
| Sliding pillar | 滑動支柱式 |  |  |
| MacPherson strut | 麥弗遜支柱式 | 1.整體懸掛組件結構簡單、重量輕，作為車頭懸掛組件時，可有效減輕車頭重量。2.佔用空間小，其響應速度和回彈速度敏捷，減震能力十分突出。 | 1.抗側傾及抗制動時點頭的能力較弱。 2.缺乏一定的穩定性。 |
| Chapman strut | 查普曼支柱式 |  |  |
| Upper and lower A-arm Suspension (Double Wishbone Suspension) | 雙叉臂式 (又稱為雙A臂式或雙魚骨式或不等長控制臂式) | 1.響應速度和回彈速度可以控制，減震能力突出。 2.整體懸掛組件的強度和抗衝擊能力出色。使用後輪胎與輪面的接地面積大，貼地性好，路面適應性好，可減少輪胎磨損。 | 1.整體懸掛組件需要佔用比較大的空間，組件重量也較重。2.增加維修保養時的複雜度，在定位懸掛及四輪定位時，參數也較難確定。 |
| Multi-link Suspension | 多連桿式 | 1.懸掛受到壓縮時可通過連桿對車輪定位主動進行精確的調整，能盡可能的使輪胎與地面保值垂直，貼地性非常出色。2.操控性能非常出色，這種類型的懸掛能最大限度的發揮輪胎的抓地力，並可大幅度提高整車的操控極限。 | 1.結構複雜，造價相對比較昂貴。2.佔用空間大。 |
| semi-trailing arm suspension | 半拖曳臂式 | 屬獨立式懸吊系統，使用於後輪懸吊，比拖曳臂懸吊複雜。 |  |
| swinging arm | 搖臂式 |  |  |
| leaf springs | 葉片彈簧式 |  |  |

  

**非獨立式懸吊（懸掛）系統包含了以下系統：**

|  |  |  |
| --- | --- | --- |
| 英文 | 中文 | 详情 |
| Satchell link |  |  |
| Panhard rod |  |  |
| Watt's linkage |  | 澳洲福特汽車所發明，可改善活軸或固定軸懸吊的操控性 |
| WOBLink |  |  |
| Mumford linkage |  |  |
| Live axle | 活軸懸吊 | 有傳動功能的Beam axle |
| Twist beam | 扭力樑式懸吊 | 亦稱Torsion beam axle，以鋼樑搭配左右兩支拖曳臂，路面高度起伏不大時左右輪不會互相拉扯，可算半獨立式懸吊系統，中小型車後懸吊常使用，使用此懸吊系統也可明顯增加車尾行李廂空間，扭力樑式懸吊可透過如福斯汽車添加內建液壓避震增加舒適性或Opel汽車添加Watt's連桿增進操控性。扭力樑式懸吊雖使用拖曳臂，但並非拖曳臂懸吊，純拖曳臂式懸吊左右兩隻拖曳臂中間無扭力樑連結，操控較不穩定近代汽車中已十分少見。扭力樑式懸吊也非扭力桿式懸吊，扭力桿式懸吊使用剖面為十字型之類的短鋼棒連接車輪，是較為簡單的設計。 |
| Beam axle |  | 無傳動功能稱Solid axle，有傳動功能稱Live axle，通稱Beam axle |
| leaf springs used for location |  | （transverse or longitudinal） |
|

  

  

汽車底盤採獨立懸掛系統可使各個車輪輪胎獨立跳動起伏，不會互相拉扯影響車輛行駛平衡，增加操控性與舒適性，只是成本較非獨立懸吊（如固定軸懸吊Solid Axle）高。

裝甲戰車懸吊系統
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早期戰車底盤為固定懸吊，震動大機動性差，後來採用農耕機葉片彈簧懸吊，但改善有限。
1930年代美國人John Walter Christie發明坦克用全輪獨立懸掛系統，但與美國軍方因規格問題未達成協議，蘇聯買去這技術專利，讓蘇聯發展出行駛惡劣路面如履平地的BT-7与T-34坦克，越野機動能力遠勝納粹坦克，成為擊敗納粹德國主力軍隊改寫歷史的發明。英國另有一種Horstmann坦克懸吊是Christie懸吊系統的變異版，但故障率較高。

另一種二戰后沿袭至今的坦克懸吊系統為扭力桿（Torsion-bar）懸吊，避震行程不如Christie懸吊，但佔空間比Christie懸吊系統小，可容納大車輪與重裝甲，也可裝避震器（減震筒），今日重裝甲坦克常用。1991年的英國挑戰者2坦克則使用類似雪鐵龍汽車的液壓氣動式懸吊系統。

根据形式，履带车辆的悬挂系统可分为：

* 平衡悬挂
* 混合悬挂
* 独立悬挂

根据弹性元件分类：

* 螺旋弹簧悬挂
* 蝶形弹簧悬挂
* 扭杆悬挂：美、苏、德、中的第三代主战坦克都采用；
* 液气悬挂：自行火炮采用，调节车体俯仰，补充火炮高低射角。
* 板簧悬挂
* 橡胶弹簧悬挂
* 空气悬挂
* 混合式悬挂：首、尾采用可调式液气悬挂以调节车体俯仰，中间采用高强度扭杆。

是否预测到地面情况分为：

* 被动悬挂
* 半主动悬挂
* 主动悬挂

參考資料
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* 懸吊系統基礎

1. ↑  Adams, William Bridges.. London: Charles Knight & Co. 1837  [2008-09-09]. （原始内容存档于2020-09-11）.
2. ↑  Jain, K.K.; R.B. Asthana.. London: Tata McGraw-Hill. : pp. 293–294. ISBN 007044529X.  引文使用过时参数`coauthors` (帮助) 引文格式1维护：冗余文本 (link)
3. ↑ .  [2008-09-17]. （原始内容存档于2021-02-11）.

外部連結
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|  | 维基共享资源中相关的多媒体资源：**懸吊系統** |

* 懸吊系統基礎
* 車輛多連桿懸吊系統之分析

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| * 
* 论
* 编
汽车零配件 |
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| 車身 | 

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| --- | --- |
| 車身架構 | 
* 脊式車架（英语：）
* 梯形車架（英语：）
* 單體式車架（英语：）
* 副樑（英语：）
* 受力構件引擎（英语：）
* 汽车平台
* 保险杠
	+ 子彈頭
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* 潰縮區（英语：）
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* 車斗（英语：）
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* 擾流板（英语：）

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