独立悬架
独立悬架是用来描述车轮连接在车体上的一种方式，在这样的方式下，一个车轮的上升和下降并没有直接影响到另一个车轮的运动，虽然独立悬架自二战以来被广泛使用，但是其第一被使用至少是在1878年。逐步从1935年以后的十年渐渐被使用，二战也是一些厂商放弃使用独立悬架的原因。桥梁和半椭圆形弹簧汽车前悬架在42.9节结束时给出。
采用独立悬前悬架的好处有如下几点：
- 由于车轮行驶时候垂直方向一致，作用在转向系统的回旋冲击是可以凭借着车轴避免的。但如果只有一个车轮经过一个凸点上升时，这引起车轮振动的反馈是不可避免的。
- 当车轮起伏时，由于轮胎与地面之间的横向运动趋势所产生的转向影响可以被消除。
- 特别的，可以避免在交流风和弹簧的伸张以及受到制动力矩时产生的车轴不稳定的情况。
- 可以避免定义在40.5节结尾的卡斯托角的变化。
- 线圈弹簧相比较椭圆钢板弹簧而言可以更容易地布置在驱动轮近处。
- 螺旋弹簧比较宽而且中心低，所以该线圈弹簧的弹性性能更高，对于二次力作用在内部高滚动阻力，像第42.2节所说的那种轻质弹簧就能满足，还能降低倾斜的趋势。
- 可以优化发动机的布置，因为它没有突出的悬架，所以为车上的乘客留下更多的空间。
- 非簧载质量比较轻，因此可以提高行驶品质。
有很多独立悬架布局形式，其中大部分都是可以实际使用的，可以使用任意几种不同类型的弹簧，这里不能有足够的地方一一列举所有的系统。
43.1外倾角
现在绝大多数汽车采用一个双横臂连杆式前悬架，虽然像43.3节描述的麦弗逊式连杆式的悬架类型有所类似。在这两种情况下目标都是确定在一个垂直方向上车轮可以近似什么运动。如果它被安装在一个支点是无穷远的支臂上，这意味着外倾角不会变化，即相对于垂直车轮的平面角度没有变化。
当车轮和轮胎下部是收拢在车辆下时（即车轮外倾），车轮外倾角是正。当上部朝着汽车中心斜向上时，车轮外倾角是负的——通过内外八字脚的类比更易于记忆。通过设置合适车轮倾角，负的外倾角有利于改善在作用在车辆上的离心力，增加它的转弯能力,另一方面，正的车轮外倾角有时可以帮助获取中心转向点，就像41.4节所描述的那样。
43.2 侧倾中心
当一个力从一侧作用在汽车上，使得车身倾斜或者旋转时的车身运动可能是沿着垂直面的车纵轴，这条线叫做侧倾轴线。它的位置决定于前后悬架的形式。如图43.1所示是一有轴和钢板弹簧的汽车正视图——钢板弹簧用锯齿线表示。当没有侧向力作用时，这些弹簧会同等的收到一个等同于一般轴载荷的力P。这些在每个轮胎和地面的垂直反力也等同于P加上车轴和轮胎重力W和的一半。当一个侧向力F作用在车体上，会引起在车体和弹簧的连接点处的作用力f1和f2。这些力的相对大小和作用点有些时候总是不确定的。但是，假设它们相等，而且如图所示，它们的作用结果是一个大小与F相等，作用方向与F相反的力F*,这两对作用力F和反作用力F*从而构成了一对大小为Fh的力矩，h等于他们的垂直距离，除非倾斜非常大时候可以假设为等于OG，其中O点是侧倾中心，F是离心力,G是重心的位置。为了平衡这个力矩，这必须有一个大小相同方向相反的一对力去平衡这对力矩Fh，这对作用力和反作用力由一个在左边增长的垂直垂直作用力q和一个在右手边的那个降低的同样数值q的垂直作用力。结果，左手边的弹簧相比较前面而言将会压缩得更低一点，但是右手边的弹簧会增长同样的数值。在侧倾轴线上，车身则会因此倾斜到点O。同样的，就会有一个相应的中心点O*在后面，所以OO*连成的直线就是侧倾轴线。而在每边弹簧力上的变量q应该等于Fh/t，t是弹簧弹性系数。
车轮和地面之间的垂直反力被P的大小改变，P=FH/T，T是轮距，H是F作用点距离地面的距离。如果在侧向力f1和f2的作用下，更准确地说，在其他力的影响下，弹簧有一些偏斜，O点会向侧向移动，侧倾中心会稍稍低一些。
现在考虑到如图43.2所示配有独立悬架的汽车，受到侧倾力F再一次产生倾斜，这些倾斜力需要更大的P值来平衡，P产生于左边的弹簧一定增长和右边的弹簧一定减少。如果倾斜不是很多，则只需要改变弹簧力就可以平衡掉，一个是Q增长成Q ,另一个是Q减小为Q-。左边的弹簧压缩量会增长一定数值，而右边的弹簧压缩量会减少一定相同的数值。因此悬架会变成如图所示的位置，车身会倾斜到点O，于是O点现在是一个侧倾轴线和轮距连线的交点，后来的O*点变成一个新的侧倾中心。
对于一个前后都有刚性车轴的汽车来说，侧倾轴距离水平面有一些距离，然而对于前后装载有独立悬架的汽车，侧倾轴会在水平线或者接近水平线上。前面有独立悬架后面装有刚性悬架的汽车的侧倾轴会倾斜，大概会从前部的水平线上升到后部的轴线上。
装有麦弗逊式独立前悬架的汽车，常选用刚刚高于水平面的侧倾中心，因为这样再具有侧倾中心和悬架挠度变化较小的性质，可以提供最小的侧向偏转力。另一方面，高一点的侧倾中心可以通过现在后悬架比较流行的单一直角链接的方式获得，如图43.19所示。但是沿着此轴的轴套固定方向，高度的变化随着偏转不是非常大，像图43.24所示。
如果侧倾轴在水平线上，翻转力矩FH就比侧倾轴在水平线上时的翻转力矩Fh大。尽管这会使配有独立悬架的汽车的侧倾效果比前后配有非独立的刚性悬架的效果好，但是它还是趋向行驶不平衡。因为独立悬架的有效弹簧基础是轮距T，T是被认为比弹簧的基础t要宽的。它可以这样被说明，一个配有刚性悬架的汽车，倾斜角的大概比例是2q/t2=2Fh/T2，在大多的情况下，后者会比较小因为弹簧有更多的效基础，因此会凸显出增大力矩FH中的力臂H后带来的效果。
轴的刚度越大——也就是轴的抗弯能力——在车的尾部，反作用产生的倾斜力偶矩也会非常大。更进一步而讲，如果轴刚度开始是无限大的，那么最后结果整个的倾斜力偶会反作用在那，除非汽车是足够弹性的去适应扭转，因此会把一些路面的负反馈放在后悬架上。汽车相对于它所承受的负载是可以发生刚性扭转的。这也是因为整个车身都可以看做是一个刚性管一样。但是，采用密度比较大的材料生产出来的车，由于汽车必须承载的很大的重力，相对而言它们的底盘框架都比较低，这些车都是有足够的本身扭转刚度的，这也是为什么这些重载荷的车不采用独立悬架的一个原因。
但是，实际上，侧倾中心不是一个如此简单的概念，因为它可能随着不同情况而出现。尽管它通常被假设为汽车围绕一个通过前后悬架偏转的中心线翻转，这个直线就是侧倾中心。然而这仅仅是在车轮和轮胎组件是刚性且不会沿着路面侧滑时候的理想模型。按照悬架构件的运动学，侧倾中心随着悬架的偏转而改变，而且会当悬架产生极端偏转时变化很大。明显地，实际的汽车每一组件的运动，不仅包括当受到扭转时的悬架几何中心的变化，还要包括轮胎的横向和纵向变形，这都需要借助计算机模拟计算。即使如此，最先能精确的确定的只有悬架支柱的几何中心而已。
在图43.3中示列了如何找到侧倾中心的方法，它是悬架的轴延伸直到相交到O点，然后连接O点和轮胎与地面的接触中心T，O点是瞬心，瞬心就是悬架各部分围绕旋转的点，而且在运动时它的支点在车辆的侧方。如果现在我们在另一边的悬架做同样的事情，我们发现两条线OT相交在点C，C点是两点T旋转的瞬心而且是整个车体的侧倾中心。通过重绘这个图，用一个悬架向上偏转和另一个悬架向下偏转——这个场景是车身侧翻的情形——它可以用来表现O点在两边的上下翻转，当然这两边也同时上下偏转。而且根据这个图，悬架还会同时横向摆动，沿着车体的垂直中心线上下摆动。有一些典型的联动系统它们的侧倾中心和它静止时的悬架都在图43.4表示。
图43.3注：如果车辆的另一侧悬架是被绘制出来的，这幅描绘获得瞬时中心的图在这将会是一个镜像，这也就是为什么C点总是在车辆的垂直中心线上的原因，不过除了当每一侧的车轮向相反的方向偏转时的情况。
43.3双横臂独立悬架
双横臂悬架，带有一个扭力杆弹簧，图解说明在图43.5中。用偏转去消除车轮倾斜，这体现在车轮外倾角上，所以双横臂必须等长，这样才会使侧倾中心在水平地面上。但是这样会因为侧偏使行驶轨道改变，产生不利的转向效果而且使得轮胎严重磨损。通过缩短上横臂，双横臂独立悬架有可能去保证侧偏正常，而且不用对外倾角做出太大的异常改变。进一步而言，当车轮转弯时，外倾角在外轮上的轻微变化也容易产生不利影响，比如会增大侧偏力。在早期的独立悬架系统中，这两个横臂都是近似平行于地面的。但是第二次世界大战之后，去实际应用时候让两个横臂都倾斜一点的做法开始被广泛地采用。当采用倾斜不同角度的横臂时，产生的各种效果在图43.3上的简易图中所表示得显而易见。可以看到改变上横臂的倾斜，使其接近车轮会提高侧倾中心，反之亦然。
当用螺旋弹簧代替扭力杆时，它常常和伸缩式的减震器S同轴连接，如图43.5所示。顺便说一下，用弹簧的上顶端连接减震器的一体结构代替上横臂的方式是非常常见的。在一些汽车上，弹簧和减震器是分离安装的，这样在维修减震器的时候会有更多的自由空间，便于维修。另一种便于拆下减震器的方法是通过一个弹簧座上的一个孔将减震器安装在弹簧座上。在前轮驱动的汽车上，螺旋弹簧和减震器几乎都是完全插入在上横臂和汽车车身这种结构，这样可以给连接车轮的传动轴留有更多的传动空间。
当用不等长的横臂时，在图43.5中转向臂的尾部B点的运动轨迹不是一个圆而是一个弧形，所以悬架垂直方向上的偏转是不可避免地产生一些不利的转向效果，如果另一端的中心点——也就是在它和转向机构余下部分的连接关节处——在与下悬架的轴心连线，与轴线X1X2平行时。要去处理这个问题，一般会采用以下两种方法：无论是一个连接到转向机构的其余部分的中心点，可以被重新选择以求它可以与一个B点运动产生的一条逼近的弧线的中心点重合，这种情况下，可以减轻不良的转向效应；再或者B的中心点与下横臂上A1的连线可以与轴x1共线，此时运动会变成标准的圆弧运动由此不对转向系统有影响。同样的，这两个尾端可以与X2和上横臂A2的x2连接的线共线，但是这种情况的安装布置十分困难。
如图43.6和图43.7所示的是两个不同形式种类的悬架连杆机构。前一个，用一个层叠的板簧弹簧做上横臂，然而第二个，两对层叠板簧弹簧，一个在顶端另外一个在底端，用来代替两个横臂。前者肯定是可以翻转的，就类似有着双横臂上悬架而没有连杆的菲亚特600这款车的案列。当杠杆臂式减震器被广泛使用时，它的梁臂有时候作为上横臂使用，一个有记录的例子就是莫里斯车型，就是用这个布置形式。
另外一个布置形式下横臂用驱动轴代替，一个经典的例子就是凯旋先驱这款车，这款车的上横臂是一种横向布置的钢板弹簧的底端，下横臂有时是被称为摆动半轴。这个轴沿着一个万向节内端上下的摆动，这个万向节是导向到最后传动的差动齿轮。在万向节外端必要连接处则用一种不平常的方式连接。车轮是用安装在锥形半轴外端上的键直接固定的，车轮轴承则紧跟着地安装在半轴内侧。这些半轴的外端随着其旋转的轴承，是安装在一个壳子里，这个壳子以支点安装的方式垂直安装在较低的一端和较高的一端之间，较高的一端又是横向布置的卷叶弹簧孔眼的安装地方。
这里两个支点连接的轴肯定是平行的，所以这两个连接轴可以聚在一起，承担垂直力所以车轮可以通过这个点上下跳动。为了保证前后位置不发生大的变化，在两端之间安置一个拉杆，作为一个车轮轴承壳和一个进一步向前连在车架上的横向构件之间的半径杆。
一个类似的，但是没有配备螺旋弹簧的独立后悬架的布局如图43.8所示，
这种方式曾经被用在一些捷豹的车子上。这里，半轴摆动构成了上横臂的连接方式，但是它有着它自己的外端和一个万向节而不是像凯旋先驱那款车上所用的转动轴承壳的布置方式，这样可以给它跟多自由的安装空间。下部的连接包括一个单横臂和一个拉杆。盘式碟刹制动器安装在内侧，在后驱车上是这样装置的，因此相当于减轻了非弹簧的质量而且舒缓了制动器的悬挂安装装置，除了将它传送回通过摆动半轴的制动器。由于短轴载体以外端的下连接为支点，作用在车辆上的垂直载荷，使得外车轮压缩的更为紧张，在转弯时，外车轮那一侧的路面给车轮舒缓力，这两者会趋向相互抵消的状态。在内侧车轮，尽管这两个负载是增加的，它们还是会趋向减少，尤其是在极端的转弯情况下，负载充当离心力而使得地面的反作用力为零。
有各种各样形式的双横臂独立悬架系统，在每一种系统里，有的双横臂是一个单横臂加上一个拉杆的形式，就像捷豹汽车的那种形式。随着后来的渐渐发展，拉杆的顶点被调节到与短轴载荷上，而且基点也被一个中心轴轴承固定在车架上的每个角落。这些轴承的间隔越宽，加上制动阻力矩，它们所承受的载荷会变得越小。这里有几个例子是讲中心轴承的轴心线和汽车的纵轴线不平衡的，这种布置方式以前往往会采用，像经典的Humber Super Snipe敞篷轿车，这样它就很容易使得底盘车架前部的横向部件便于安装和清理，比如清理发动机油底壳，或者换一句话来说，更容易使前置的发动机有足够的空间再往前部安装。这种车辆的安装框架在图38.2可以看到。
43.4麦弗逊式独立悬架
支柱式的悬架是被Earle S. MacPherson在19岁时发现的，他是一个福特工程师。如图43.9所示，图43.10和图41.8有更详细的细节图解.这种悬架类型是非常流行的，因为它提供给其他装置的附件广阔的布置空间，而且它非常适合于无底盘概念。进一步来说，当安装横向发动机时，汽车前部可能就没有足够的空间去安装上横臂而且即使有，也会使发动机周围围绕太多的构建，导致后期维护拆装不方便。麦弗逊式独立悬架的唯一一个缺点是由于在转弯和制动时侧向力的存在，增加了活塞上的径向载荷。
两个支柱，一个承担侧向力，另一个承担拖载，和一个几乎垂直的伸缩支柱
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