​简析汽车悬架系统

简析汽车悬架系统

很多消费者在买车之前，都会拿着价格配置参数表去不断对比同价位不同车型之间的差异。在底盘参数这一项里，会有前后悬架的规格。会出现各种专用名词，例如：麦弗逊、扭力梁、双叉臂、多连杆、整体桥等等等，让人眼花缭乱。不懂车的小白们也会去查看各种知名车评人的汽车评测，他们会像个专家一样的告诉你：“这辆XXX的悬架很软，纯舒适取向，在转弯的时候呢，侧倾很大。我认为它的侧向支撑是不够的，软趴趴的，对路面的回馈很模糊，没什么路感，过弯的极限也不高，没什么操控性。”

也正是因为这些伪“专家”的存在，才导致了绝大部分消费者对汽车的又一认知误区——即：悬架越硬，过弯侧倾越小，操控性越好；悬架软，过弯侧倾就大，操控性就差。本文就将深入浅出的讲解一下：悬架系统的作用、常见悬架系统的结构分类及其特性、如何去判断一辆车的操控性与舒适性。

什么是悬架？

悬架是车架(车身)与车桥(车轮)之间的一切传力连接装置的总称。通俗点讲，悬架连接了车身与车轮。

(雷克萨斯ES：前麦弗逊+后多连杆)

悬架的主要作用：

1.把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架(或承载式车身)上，保证汽车的正常行驶，即起传力作用；

2.利用弹性元件和减振器起到缓冲减振的作用；

3.利用悬架的某些传力构件使车轮按一定轨迹相对于车架或车身跳动，即起导向作用；

4.利用悬架中的辅助弹性元件横向稳定器，防止车身在转向等行驶情况下发生过大的侧倾。

悬架的基本组成：

1．弹性元件(各类弹簧)，起缓冲作用；

2．减震元件(减震器)，起减震作用；

3．导向机构(控制臂&推力杆组成)，起传力和导向作用；

4．横向稳定器(横向防倾杆)，防止车身产生过大侧倾。

(常见独立悬架结构示意图)

弹簧&减震器是汽车悬架系统中最重要的两个部件。弹簧具有一定的缓冲作用，但并不具备减震的能力，它只能够延长冲击的作用时间，将单位时间内的受力变小，实现缓冲的效果。若一辆汽车的悬架系统只有弹簧而不配备减震器，则整车的舒适性不会得以改善，于是后来才有了减震器。减震器可以吸收能量，将冲击的动能转化为热能，其也不能独立的存在，因为它自身不具备支撑的作用。

由此可见，减震器与弹簧必须同时作用在汽车上。弹簧压缩与回弹的过程中，减震器同时去吸收能量，但之后弹簧恢复到原长又可以把车辆给支撑到一个正常的高度。

常见的几种弹性元件(弹簧)：1.螺旋弹簧

螺旋弹簧是汽车悬架系统中最常用的弹性元件。

2.钢板弹簧

钢板弹簧既有缓冲减震的效果，又具有一定的导向作用，因此可以直接作为悬架系统使用。很多卡车、公交车的后车轴，都是使用的钢板弹簧这种悬架结构。

3.扭杆弹簧

扭杆弹簧本身是一根由弹簧钢制成的杆，可以产生一定的旋转弹性形变。

4.空气弹簧

空气弹簧具有较好的可变刚度特性，现多用于高档轿车、高档客车、高档SUV。

双桶减震器工作原理：

(双桶减震器工作流程示意图)

减震器中的油液在上下流动的过程中释放热量，将冲击的动能转化为减震器的热能，在压缩与回弹的过程中都可以吸收能量。许多高档车采用的可变悬架，即可以调节悬架的软硬程度以适应不同的道路状况。其原理就是调节减震器中阀门油孔的大小，以此来改变减震器中油液的流速，压缩阻尼与回弹阻尼便会因此发生改变。

独立悬架：左、右车轮通过各自的悬架与车架(或车身)连接，互不干扰。非独立悬架：左、右车轮用一根整体轴连接，再经过悬架与车架(或车身)连接，过坎时会相互干扰。

(悬架分类简单示意图)

簧载质量——即簧上质量，被弹簧所支撑的车架、车身、乘员等质量的总和。非簧载质量——即簧下质量，弹簧下面各部件质量之和，比如轮胎、轮圈、刹车、羊角、悬挂摆臂等等，在行驶车辆受到冲击时能够跳动的部件的质量之和。一个重要的结论(篇幅有限，无法具体展开推导过程)：一辆车的非簧载质量相对于簧载质量越轻，则这辆车的车轮贴地性、操控性、舒适性都会更好。a.整体桥式非独立悬架

整体桥(浮动桥)式非独立悬架结构如下图所示，左右轮之间通过一根硬轴连接，形成一个整体的后车桥结构。当一侧车轮受到冲击上下浮动，另一侧的车轮也会随之上下浮动，左右两侧会出现互相干扰的情况，影响车辆的舒适性。整体桥非独立悬架的优点则是承载力强、耐久性、可靠性较好。

(整体桥式非独立悬架结构示意图)

对于操控性而言，整体桥悬架有利有弊。优点是能使车轮尽可能的垂直于地面，提供较强的抓地力，美国著名的直线加速赛中的赛车都会采用这种结构的悬架。缺点是自身重量大，因此非簧载质量变大，导致车子的贴地性变差，尤其在过弯时的贴地性很差。综上所述，整体桥式悬架不太适合用在特别强调操控性的汽车上。

(美国直线加速赛车)

b.扭力梁式非独立悬架

扭力梁式非独立悬架(半独立悬架)结构如下图所示，该悬架结构多应用于前置前驱的轻型轿车的后车桥。该悬架中间的扭力梁可以等效为一个大的防倾杆，无需再去额外布置，可节省一部分成本。扭力梁悬架的侧向支撑性很好，若调校得当，可以获得优异的运动性能，例如雷诺旗下的梅甘娜RS等众多前驱小钢炮。这种悬架的缺点是无法去布置传动轴，因此只能用于前置前驱车的后桥。

(扭力梁式非独立悬架结构示意图)

民用车中常见的独立悬架——麦弗逊式、双叉臂式、多连杆式a.麦弗逊式独立悬架

麦弗逊独立悬架结构如下图所示，由在下方的一个横向摆臂+一个支柱组成，支柱本身就承担了转向轴的角色与羊角形成硬连接。其优点是结构简单，很大程度的节省了车头机舱盖内的横向空间。因此，麦弗逊式独立悬架多用于汽车的前轴。

(麦弗逊独立悬架结构示意图1)

(麦弗逊独立悬架结构示意图2)

麦弗逊式独立悬架使车轮的跳动轨迹更接近一条直线，其缺点是当车身发生侧倾的时候，原本垂直于地面的轮胎也会跟着发生侧倾。当然这并不意味着搭载麦弗逊独立悬架的汽车操控性都不好，一辆汽车的操控性是多方面因素所决定的。例如保时捷911，其前轴也采用麦弗逊式独立悬架，操控性却非常的好。

b.双叉臂式独立悬架

双叉臂(双横臂)式独立悬架结构如下图所示，与麦弗逊独立悬架相比，双叉臂独立悬架多出一个上横臂，转向结在上下两个横臂与羊角连接的顶点，而不再是减震器的主轴(支柱)。因此车轮的转向变的更加的灵活，转向动作与车轮的跳动得到了更好的优化。操控方面，由于双叉臂悬架使车轮跳动的轨迹为一条弧线，在车辆过弯发生侧倾时，轮胎可以更好的贴附于路面，提高行驶的稳定性。所以，大部分性能车都会使用双叉臂独立悬架。

(双叉臂独立悬架结构示意图1)

(双叉臂独立悬架结构示意图2)

比较大的上横臂会占用较多的横向空间，影响发动机舱内其它零件的布置是双叉臂独立悬架的缺点。

c.多连杆式独立悬架

多连杆式独立悬架结构如下图所示，由三根或三根以上连接拉杆构成，并且能提供多个方向的控制力，使轮胎具有更加可靠的行驶轨迹。多连杆独立悬架有非簧载质量轻，便于在驱动桥处布置等优点。缺点是成本高，零件数多，调校难度大。

(多连杆式独立悬架结构示意图1)

(多连杆式独立悬架结构示意图2)

上图为五连杆独立悬架，五根连杆分别指主控制臂、前置定位臂、后置定位臂、上臂和下臂，其中，主控制臂可以起到调整后轮前束的作用，以提高车辆行驶稳定性，有效降低轮胎的摩擦。多连杆独立悬架在操控性方面与双叉臂独立悬架难分伯仲。但在舒适性方面，多连杆独立悬架往往更胜一筹。很多对操控性与舒适性有较高要求的中大型车多会在后车桥采用此种悬架类型。

文章的第三部分详细的讲解了民用车中常见的几种悬架结构及其特点，下一个部分来讲一讲什么才是好的悬架调校。

误区一：悬架越硬则操控性越好

大部分人都会认为一辆车的悬架越硬，过弯侧倾就越小，转弯极限就越高，操控性自然也会更好。其实这种观点是不准确的。

操控性在汽车专业里称为操稳性，即一辆车的操控稳定性。判断一辆车的操稳性，应该根据这辆车能否牢牢的抓住地面来判断，而不应该从车身姿态去评判一辆车的操稳性。例如，一辆车侧倾很大，但只要轮胎能够紧紧抓住地面，这个车的操稳性就没问题。而另一辆车，一点侧倾都没有，轮胎就是抓不住地面，总是打滑，那这辆车的操稳性就是不好。

侧倾小的车仅能够让驾驶员主观感受上觉得这款车操控性好、过弯极限高，在过弯时赋予驾驶员一定的安全感。误区二：悬架越硬则车身侧倾越小汽车行驶时车身的侧倾大小与悬架的软硬程度没有关系，而是由悬架的悬架几何所决定的。悬架几何由于本文篇幅有限，不展开解释。这里仅提两个最重要的技术名词——虚拟滚动中心&整车重心虚拟滚动中心(RollCenter)：当车辆发生侧倾时，是围绕着一个虚拟的轴去发生侧倾的。这个轴的位置，就叫做虚拟滚动中心。整车重心(CG)：整车各部分所受重力之合力的作用点。

车辆的重心与虚拟滚动中心之间距离的大小，决定了这辆车抗侧倾的能力。距离越小，抗侧倾能力越好;距离越大，抗侧倾能力则越差。

误区三：悬架越软则舒适性越好

悬架越软，则车子的舒适性越好，这又是一个很常见的认知误区。我们都挤过公交车，公交车的悬架就很软，但是在经过连续坑洼路段时，公交车会前后左右的晃动甚至会出现轻微的弹跳现象，驶过坑洼路面后，车身还要伴随着余震再弹一会才能恢复稳定，通常这时车内乘员会产生眩晕感。这就是典型的悬架软但不舒适。

汽车的舒适性与车辆的簧载质量、非簧载质量、弹簧劲度系数、减震器的压缩与回弹阻尼有关。舒适的汽车悬架调校能将震动很好的消除、先化解后吸收，没有多余的震动、不产生一些额外的共振，不会有过大的侧倾(会使乘员产生晕眩感、不安感)。无论大震动还是小震动，过滤的都很好。

舒适性好的悬架调校：路面小坑洼完全没感觉，大坑洼扛。。扛两下结束。舒适性差的悬架调校：扛。。扛扛。扛。。砰。。砰砰砰，大震动吸收抑制不彻底，小震动余震不断。而这个时候假“专家”车评人会说：“这辆XXX悬架稍硬，偏运动化的悬架调校，过弯侧倾很小，路感清晰。”

【把车子侧倾调小真的很简单，将车子调出极高的舒适性才是件真正有技术含量的事情。】

End

通过上面三个误区，我们基本可以总结出：

真正好的汽车悬架=舒适+操控同时兼顾

(丰田锐志最终版：前双叉臂独立悬架+后五连杆独立悬架)

(雷克萨斯LS：四轮多连杆独立悬架+四轮空气弹簧减震器)

而大多数伪专家车评人会将这种运动与舒适两者结合的不错的悬架评价为:“这副底盘很中庸，没有什么明显的好，也没有什么明显的不好。”至于伪专家们赞不绝口好底盘，往往都是比较极端的。这是为什么呢？那可能要看哪个厂家给的票子多了。(国内99%的车评人都是厂家充值圈养的，那1%的良心汽车评测请好好珍惜)

如果看完本文的你此刻在选车阶段，请结合本文观点去亲自试驾，这样应该就可以挑选出一款最适合你自己的汽车。希望本文能对你有所帮助、有所启发，peace！