1.弹性元件的特点
为了缓和冲击，汽车在行驶系统中，除采用弹性的充气轮胎外，在悬架中还需要装有弹性元件，使车架与车桥之间弹性连接。弹性元件具有以下特点。
图3-32 主动悬架
（1）弹性 弹性是弹性元件本身的一种特性，它发生弹性变形后可以恢复原来的状态。
（2）弹簧刚度 弹性元件的变形程度与对它施加的力（载荷）成正比。作用力除以变形量所得到的常数称为弹簧刚度。如果对两个弹性元件施加的载荷相同，弹簧刚度小的弹性元件的变形量要大于弹性刚度大的弹性元件的变形量。弹簧刚度小的弹簧称为“软”弹簧；弹簧刚度大的弹簧称为“硬”弹簧。
（3）弹簧振动 当车轮驶过凸起路面时，弹性元件迅速压缩。由于每个弹性元件有弹性，要立即恢复原状，就会回弹，使车身上下运动。由于惯性，弹簧在恢复到原始长度后还要被拉伸；当弹簧拉伸到极限位置时开始收缩，使车身朝下运动，弹簧在恢复到原始长度后还要被压缩；压缩到极限位置后又拉伸。弹簧的压缩和拉伸不断交替出现，从而使车身上、下振动。
2.弹性元件的类型
汽车悬架常用的弹性元件包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧和橡胶弹簧等。
（1）钢板弹簧 钢板弹簧是由若干片等宽不等长、弧度不等、厚度相等或不等的钢板弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁，被绝大部分非独立悬架所采用，其一般构造如图3-33所示。
钢板弹簧的第一片最长，称为主片，其两端弯成卷耳，内装衬套，用钢板销与车架上的支架或吊耳用铰链连接。钢板弹簧的中心部位用U形螺栓与车桥固定。
中心螺栓用以连接各弹簧片，并保证装配时各片的相对位置。中心螺栓到两端卷耳中心的距离可以相等，称为对称式钢板弹簧；距离也可以不相等，称为非对称式钢板弹簧。为了增加主片及卷耳的强度，常将第二片两端做成加强卷耳，3/4包在主片卷耳外面。主片与第二片卷耳间通常留有较大间隙，以便主片受力变形时有较大的滑动余地。
钢板夹主要作用是当钢板弹簧反向变形，即车架离开车桥时，使各片不致互相分开，而将反力传给较多的弹簧片，以免主片单独承载，同时还可防止各片横向错动。装配钢板夹时，应将螺栓头朝向车架一面，而使螺母在车轮一面，以防止螺栓松脱时刮伤轮胎。
钢板弹簧在载荷作用下变形，各片之间因相对滑动而产生摩擦，可使车架的振动衰减。各片之间处于干摩擦，同时还要将车轮所受冲击力传递给车架，因此，增大了各片的磨损。为了减小弹簧片的磨损，在装合弹簧片时，各片须涂上较稠的石墨润滑脂。有些弹簧片间还加装塑料衬片或橡胶衬片，也有的将弹簧片装在保护套内，以防止润滑脂流失或尘土污染。
由于钢板弹簧有足够的刚性使车轮适当定位，不需要导向装置；钢板弹簧之间的摩擦可控制弹簧自身的振荡，因此，也可不设减振器。钢板弹簧一般用在货车或大型客车上。
（2）螺旋弹簧 如图3-34和图3-35所示，螺旋弹簧用弹簧钢料卷制而成，有刚度可变的圆锥形螺旋弹簧和刚度不变的圆柱形螺旋弹簧两种。螺旋弹簧大多应用在独立悬架上，尤其是前轮独立悬架中。在有些轿车上，后轮非独立悬架中也使用螺旋弹簧作为弹性元件。
图3-33 钢板弹簧
a）对称式钢板弹簧 b）非对称式钢板弹簧
图3-34 圆锥形螺旋弹簧
图3-35 圆柱形螺旋弹簧
与钢板弹簧相比，螺旋弹簧具有无需润滑、不怕油污、质量小、所占空间不大、具有良好的吸收冲击能力、可改善乘坐舒适性等优点，因此，在现代轿车上被广泛采用。由于螺旋弹簧只能承受垂直载荷，用它作为弹性元件的悬架要加设导向装置。另外，螺旋弹簧变形时，不产生摩擦力，所以，在其悬架中也必须装有减振器，用于衰减因冲击而产生的振动。(www.xing528.com)
（3）扭杆弹簧 如图3-36所示，扭杆弹簧是用铬钒或硅锰合金并具有扭曲刚性的弹簧钢制成的杆，它的表面经过加工很光滑，扭杆断面常为圆形，少数是矩形或方形。其两端形状可以做成花键、方形、六角形或带平面的圆柱形等，以便一端固定在车架上，另一端固定在悬架的控制臂上，控制臂则与车轮相连。当车轮跳动时，摆臂便绕着扭杆曲线摆动，使扭杆产生扭转弹性变形，来保证车轮与车架的弹性关系。有的扭杆由一些矩形断面的薄条组合而成，这样，弹簧更为柔软。
图3-36 扭杆弹簧
为保护扭杆表面，可在其上涂抹环氧树脂，并包一层玻璃纤维，再涂一层环氧树脂，最后，涂上沥青和防锈油漆，以防腐蚀和损坏表面，从而提高扭杆弹簧的使用寿命。
扭杆弹簧在制造时，经热处理后施加一定方向的扭转力矩载荷，使它有一个永久变形，从而具有一定的预应力，以提高其弹性极限。左、右扭杆由于施加的预应力有方向性，装在车上时的扭转方向应与所预加的应力方向一致。因此，在左、右扭杆做有标记，安装时应加以注意，否则，将使扭杆弹簧的实际工作应力加大而缩短寿命。
采用扭杆弹簧作为弹性元件的悬架要设导向装置和减振器。扭杆弹簧与钢板弹簧相比，质量较小，而且不需润滑，保养维修方便，节省纵向空间，适用于小型车及越野车辆的悬架系统。
（4）气体弹簧 气体弹簧分为空气弹簧和油气弹簧两种。空气弹簧是以空气作为弹性介质，即在一个密闭的容器内装入压力为0.5～1MPa的压缩空气，利用气体的可压缩性实现弹簧的作用。空气弹簧又有囊式和膜式两种形式，如图3-37所示。
图3-37 空气弹簧
a）囊式空气弹簧 b）膜式空气弹簧
囊式空气弹簧由加有帘线的橡胶制成的气囊和密闭在其中的压缩空气构成。气囊外层由耐油橡胶制成单节或多节，节数越多弹簧越软，节与节之间围有钢质腰环，防止两节之间摩擦。气囊上下盖板将空气封于囊内。
膜片空气弹簧由橡胶片和金属压制件组成。它比囊式空气弹簧的弹性曲线更为理想，固有频率更低些，且尺寸小，便于布置，因而多用于小轿车上。但其造价较贵，寿命较短。
油气弹簧是在密封的容器中充入压缩空气（如氮气等惰性气体）和油液，利用气体的可压缩性实现其弹簧作用，这种弹簧弹性是可变的，而用油液作为传力介质，其结构原理如图3-38所示。
球形室固定在工作缸之上，室内腔用橡胶隔膜将油液与气体隔开，充入高压氮气的一侧为气室，与工作缸相同而充满油液的一侧为油室。工作缸内装有活塞和阻尼阀及阀座。
具体工作原理：当汽车受到的载荷增大时，活塞向上移动，使工作缸内油压升高，打开阻尼阀进入球形室下部，推动隔膜向气室方向移动，气室受到的压缩压力升高，使油气弹簧刚度增加。
当载荷减小时，气室内的高压氮气伸张，使隔膜向下方移动，油液通过阻尼阀流回工作缸，活塞下移使油压降低，同时气室容积变大压力下降，使油气弹簧刚度降低。随着汽车行驶中的姿态变化，工作缸内的油压与气室内的氮气压力也随之变化，此时，活塞处于工作缸中的不同位置。因此，油气弹簧具有可变刚度的特性。
此外，当油液流经阻尼阀时，产生阻尼力，因此，油气弹簧还起减振器的作用。
油气弹簧具有良好的行驶平顺性，而且体积小，质量小。但是对密封性要求很高，维护相对麻烦。目前，这种弹簧多用于重型汽车和部分客车上。
由于空气和油气弹簧只能承受垂直载荷，因此，采用这种弹簧的悬架也必须有导向装置和减振器。
（5）橡胶弹簧 橡胶弹簧是利用橡胶本身的弹性来起作用的弹性元件，它可以承受压缩载荷和扭转载荷。当橡胶弹簧在外力作用下变形时，便产生内部摩擦，以吸收振动。橡胶弹簧的优点是可以制成任何形状，使用时无噪声，不需要润滑。但橡胶弹簧不适用支承重载荷。所以，橡胶弹簧主要用做辅助弹簧，或用做悬架部件的衬套、垫块、挡块及其他支承件。
图3-38 油气弹簧结构原理图
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