懸架是車身與車輪的連接機(jī)構(gòu)，它使車輪相對(duì)于車身只在垂向上運(yùn)動(dòng)，在其它方向上保持固定。汽車懸架主要有三個(gè)基本作用，分別是：降低車身所受外部激勵(lì)，實(shí)現(xiàn)舒適乘坐性能；抑制輪胎接地載荷的變化，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定行駛性能；在縱向力與側(cè)向力作用下，保持車輪的穩(wěn)定性。為實(shí)現(xiàn)上述基本功能，懸架由定位車輪的“導(dǎo)向機(jī)構(gòu)”“彈性元件”及“減振器”組成。之前我們的文章講述了懸架的結(jié)構(gòu)形式，接下來我們將進(jìn)一步分析懸架中的彈簧和阻尼減振器。
為什么需要減振器？
早在交通工具剛發(fā)明時(shí)，那時(shí)候沒有鋪裝道路，馬車的車輪和車身也是硬連接，以至于在路上行駛時(shí)非常顛簸。后來人們將乘坐的車廂用皮帶吊在底盤的四根柱子上，將車廂與車輪的運(yùn)動(dòng)分離開來，成為最早的“懸架系統(tǒng)”。雖然這類吊起式的懸架沒有彈簧，也沒有減振器，但它確實(shí)做到了將車廂與車輪解耦，大幅提升乘坐馬車時(shí)的舒適性。
后來，一種半橢圓形的彈簧設(shè)計(jì)取代了皮帶式的懸架，并廣泛運(yùn)用在四輪、兩輪的馬車上，但這種彈簧的重心較高，非常容易造成前后晃動(dòng)。同時(shí)，沖擊力經(jīng)過彈簧后，能量并沒有太大衰減，車身會(huì)一直上下晃動(dòng)很長(zhǎng)時(shí)間，因此車輛對(duì)減振器的需求就非常明顯了。
什么是減振器？
阻尼減振器，很多人也稱為減震器或避震器，是用來抑制彈簧吸震后反彈時(shí)的震蕩及來自路面的沖擊，加速振動(dòng)衰減，改善汽車的行駛平順性。其原理是利用阻尼是機(jī)械能在動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中耗散而產(chǎn)生的現(xiàn)象（機(jī)械能的損失通常轉(zhuǎn)化為內(nèi)部的熱能）。
根據(jù)《汽車構(gòu)造》的定義：彈簧是儲(chǔ)能元件，起緩沖作用；減振器是耗能元件，起減振作用。
目前市場(chǎng)在售的汽車大多采用單筒減振器或雙筒減振器，兩者區(qū)別在于單筒減振器為單油腔，雙筒減振器為雙油腔，并多了閥門。這些減振器主要是由吊耳、活塞桿導(dǎo)向器、活塞桿密封件、活塞桿、保護(hù)套、活塞閥、工作腔、分離活塞、儲(chǔ)氣室、吊耳等組成。通過在減振器的工作缸中充入液壓油和氣體，并處于約25—30bar的高壓狀態(tài)。浮動(dòng)的分離活塞起到分離作用，可以將液壓油和氣體分離。
汽車行駛時(shí)由于路面不平，車輪會(huì)發(fā)生上、下跳動(dòng)。上跳的過程叫做壓縮行程，下跳的過程叫做伸張行程/回彈行程，這一點(diǎn)和發(fā)動(dòng)機(jī)的做功比較類似。在壓縮行程過程中，路面不平引起的垂向振動(dòng)經(jīng)輪胎傳遞到彈簧，彈簧被壓縮，但彈簧只是把振動(dòng)能量暫時(shí)存儲(chǔ)起來，并沒有消耗它。
隨著彈簧一起被壓縮的還有減振器，減振器由于內(nèi)部的閥系的存在，內(nèi)部填充的油液在壓縮過程中將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能并散發(fā)，起到了耗能、減振的作用。
同理，在回彈行程過程中，彈簧和減振器從壓縮轉(zhuǎn)為回彈，此時(shí)彈簧將壓縮行程儲(chǔ)存的能量延后釋放，在這一過程中，減振器依舊將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能向外耗散。無論是壓縮行程還是回彈行程，都是在消耗振動(dòng)能量，衰減振動(dòng)表現(xiàn)，也就是大家俗稱的“減振”。通過減振器將振動(dòng)能量衰減耗散，車輛的穩(wěn)定性進(jìn)一步提升，起到了提升舒適性、操控性和行駛安全性的目的。
減振器和彈簧是什么關(guān)系？
很多人都錯(cuò)誤地認(rèn)為，減振器可負(fù)載車輛重量，但事實(shí)并非如此。作為車輪和車身之間的連接元件，彈簧才是負(fù)責(zé)支撐車輛重量的，目的是保持合理的車身高度。
除了承重外，彈簧的作用主要還有使懸架（上下）運(yùn)動(dòng)，補(bǔ)償懸架行程，確保車輪與道路之間良好的接觸。
汽車只配有彈簧，遇到路面激勵(lì)時(shí)，車身會(huì)長(zhǎng)時(shí)間“亂”晃，很難保證汽車的行駛穩(wěn)定性，同時(shí)也會(huì)對(duì)輪胎的負(fù)載及附著力產(chǎn)生影響。而如果只有減振器，由于無法起到支撐車身的作用，懸架幾何處于極限位置，車輛會(huì)呈現(xiàn)“低趴”的姿態(tài)，毫無行駛性可言。
汽車振動(dòng)能量往往很大，而且跳動(dòng)速度很快，如果沒有彈簧緩沖，把減振器消耗能量的行程延長(zhǎng)，指望減振器在很短的行程內(nèi)把振動(dòng)能量都消耗掉，難度就大大提高了，所以彈簧和減振器的協(xié)作就尤為重要。因此，彈簧和減振器兩者相輔相成，缺一不可。
彈簧k值就是勁度系數(shù)，也稱為倔強(qiáng)系數(shù)（彈性系數(shù)）。指彈簧對(duì)受力物體施加的回復(fù)力與受力物體的相對(duì)位移之間的比例關(guān)系。k值大，說明形變單位長(zhǎng)度需要的力大，或者說彈簧更“硬”；k值越小，代表形變單位長(zhǎng)度需要的力小，彈簧的彈性越小，彈簧更“軟”。
彈簧的k值計(jì)算公式可以通過胡克定律來獲得。胡克定律用來描述彈簧中的彈性力與位移的關(guān)系可以表示為：F=-Kx。其中，F(xiàn)代表彈簧對(duì)物體施加的力，K代表彈簧的勁度系數(shù)，x代表物體的位移，負(fù)號(hào)表示回復(fù)力的方向與位移方向相反。
減振器C值，也稱為阻尼系數(shù)。C值反映在單位速度運(yùn)動(dòng)下減振器能產(chǎn)生的阻尼力，C值越大，消能器的耗能能力和阻力也隨之提升。在汽車行業(yè)有一種KC試驗(yàn)臺(tái)，其中K指的就是彈簧的剛度，C指的就是減振器的阻尼性能，就是考察懸架系統(tǒng)彈簧和減振器的匹配度的試驗(yàn)臺(tái)。（朋月）