汽車主流懸架系統(tǒng)解析

房雷 李林燕

摘要：本文對懸架系統(tǒng)進行了介紹，闡述了現(xiàn)代汽車主流懸架系統(tǒng)的結構特點及應用，并進行了分析和比較。

關鍵詞：汽車 懸架系統(tǒng) 操控性

0 引言

近幾年隨著我國汽車產銷量的市場需求不斷提升，私家車的保有量達到了相當龐大的規(guī)模，消費者越來越重視愛車的操控性能，懸架系統(tǒng)備受關注。

1 汽車懸架系統(tǒng)

懸架系統(tǒng)與發(fā)動機、變速箱并稱為汽車最重要的三大總成，懸架系統(tǒng)是汽車的重要組成部分之一。

懸架系統(tǒng)是連接車架（或承載式車身）、車輪、車橋之間所有傳力設備的統(tǒng)稱[1]，懸架主要由減震器，彈性元件和導向機構三部分組成，此外部分轎車的懸架系統(tǒng)還增設有緩沖塊和橫向穩(wěn)定器。懸架系統(tǒng)的用途主要是將路面作用于車輪的垂直反力（支撐力）、縱向反力（制動力與驅動力）和側向反力和因這些力相互作用所產生的力矩傳達至車架（承載式車身）上，并緩解不平整路面所引發(fā)的沖擊載荷，減弱因此產生的承載系統(tǒng)振動，進而確保行車的操縱穩(wěn)定性、平順性和舒適性，提高了汽車行駛的平均速度。

懸架系統(tǒng)按導向機構形式不同分為獨立懸架和非獨立懸架。獨立懸掛的車軸分成兩段，車橋選用斷開式車橋，每側車輪都用彈性懸架單獨與車架（或車身）相連，每一側的車輪都可以獨自坐擁，相互之間不產生影響。非獨立懸架與整體式車橋相連，車輪裝于整車軸兩端，車輪與車橋依靠連接彈性懸架與車架（或車身）連接。當其中一側車輪因路況不平整發(fā)生跳動時，就會發(fā)生另一側車輪在汽車橫向平面內發(fā)生擺動[2]。

汽車懸掛系統(tǒng)由初始的非獨立懸掛發(fā)展出獨立懸掛，又在獨立懸掛中演變出麥弗遜，雙叉式等不同性能的種類還有其中最先進的設計——多連桿懸掛。

在這個言必談操控、論必說運動的時代，所有汽車制造商都在不遺余力地宣傳自身產品優(yōu)越操控性能。從以?？怂篂榇淼募彝嵱眯偷竭~騰為代表的中價車再到以寶馬5系Li為代表的高檔車無一不在標榜車的操控性能。

2 典型懸架系統(tǒng)

2.1 麥弗遜式獨立懸架

麥弗遜（McPhersonType）又稱為支柱式懸架系統(tǒng)，此種懸掛常見于前懸掛，是目前汽車市場上采用最多的懸掛之一。其由減震器、螺旋彈簧、三角形下擺臂三部分組成，更有轎車還會加上橫向穩(wěn)定桿來提升懸架系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其結構主要是用螺旋彈簧套在減震器上組成，減震器能防止螺旋彈簧受力時出現(xiàn)前、后、左、右偏移的現(xiàn)象，限制彈簧則只能上下方向的振動，同時可以依靠調整減震器的行程長短與松緊，來設定調整懸掛的軟硬及性能。麥弗遜式懸掛系統(tǒng)的車輪是采用沿主銷滑動方法的懸掛系統(tǒng)。

此類懸掛優(yōu)點：結構簡單緊湊輕量化，制造成本低，占用空間小，能自動調節(jié)車輪外傾角，在車輛過彎時可以更好的適應路面，讓輪胎的對地面作用面積最大化，以達到最好的操縱穩(wěn)定性，增加兩前輪內側的空間，便于轉向系統(tǒng)與發(fā)動機的安裝。但因其構造為直筒式，欠缺對來自于左右方的沖擊的反作用力，懸掛剛度弱，主要表現(xiàn)就是當車輛轉彎時側傾側身傾斜角度過大，而且在車輛緊急剎車時剎車點頭明顯。

由于其占用空間小，適用于中小型轎車、中低端SUV前懸架使用，國內常見的廣州本田飛度、東風標致307、一汽豐田卡羅拉、上海通用君越、一汽大眾邁騰等前懸掛均采用了麥弗遜式獨立懸掛，甚至連夏歷和凱美瑞的獨立后懸架實際上也是由它改良而來的。

2.2 拖拽臂式懸架

拖拽臂式非獨立懸架系統(tǒng)是當下國內在麥弗遜式懸架之后被廣泛運用的另一種懸掛系統(tǒng)，此種懸架是專為后輪而設計的，它的組成較為簡單，用可上下擺動的拖臂來對車身和車輪進行硬性連接，用螺旋彈簧和液壓減震器組成減震部件，從而起到支撐和車身減震的作用，而方形或圓柱形扭轉橫梁連接至左右車輪。某些汽車廠家還稱其為：縱臂扭轉梁非獨立懸掛、H型縱向擺臂懸掛等等都屬于拖曳臂式懸掛，只是對其調教有所不同[3]。

這種懸架結構特點：左右縱向搖臂被一跟粗大的扭轉梁焊接在一起，被焊接成H型的懸架整體安裝在車身上，搖臂與車身只有兩個連接點，所以裝配起來也很簡單。

這種懸架的最大的特點是兩側車輪空間大，車輪的外傾角不發(fā)生變化，輪胎磨損率低，避震器不出現(xiàn)彎曲，摩擦小，結構組成成本低簡便。不足之處是操控性和舒適性均有限，承載性能差，抗側傾能力較弱，剎車時除了車頭較重會出現(xiàn)下沉外，同時拖曳臂懸掛的后輪也會往下沉平衡車身，無法提供精準的幾何控制。

目前采用該懸架的車型主要有上海大眾桑塔納、一汽豐田卡羅拉、東風標致206、廣州本田飛度等。

2.3 雙橫臂式懸架（雙叉臂式懸掛）

雙橫臂懸架又稱為雙叉（雙A）臂式懸掛，它大多選用兩個上下不等長的叉臂，橫向作用力用兩個叉臂同時吸收，支柱只起到承載汽車車身重量的作用，所以橫向剛度大。雙叉臂式懸掛的上下兩個A字形叉臂能精確地定位前輪的所有參數(shù)，當前輪轉彎時，上下兩個叉臂能同時吸收輪胎所受的橫向力，加上兩叉臂的橫向剛度較大，所以轉彎的側傾較小。雙叉臂式懸掛大多選用上下不等長叉臂（上短下長），讓車輪在上下運動時可以自行改變外傾角同時減小輪距變化達到減小輪胎磨損的目的，并且能自動適應路面，使得輪胎接地面積增大，貼地性好。

雙橫臂懸架具有抗側傾強，橫向剛度大，輪胎與路面的貼合性好、可調區(qū)間大、抓地優(yōu)越特點。所以純正血統(tǒng)的跑車的前懸掛大多采用雙叉臂式懸掛。但是受結構限制反應速度緩慢，橫向安裝空間增大，所以雙叉臂一般都用在體形寬大的轎車或越野車上。

目前國內采用雙叉臂式前懸掛的轎車主要有本田思域，一汽豐田皇冠和銳志，奧迪Q7以及大眾途銳等。

2.4 多連桿懸架

目前在國內家用車市場上，前輪懸架90%以上都采用的是麥弗遜式獨立懸掛，后輪懸掛的結構類型是它們在底盤方面的主要區(qū)別。多連桿式獨立懸架，是現(xiàn)在最為流行的一種后懸類型，也是未來發(fā)展的趨勢之一。多連桿懸架包含了前懸掛和后懸掛系統(tǒng)兩種。前懸掛通常為3連桿或4連桿式獨立懸掛，后懸掛則一般為4連桿或5連桿式后懸掛系統(tǒng)，其中5連桿式后懸掛應用較為廣泛。這種結構實現(xiàn)了懸掛的獨立，它通過數(shù)根拉桿之間的相互作用，使車輪繞著與汽車縱軸線成一定角度的軸線內擺動，使車輪保持在一個合理的跳動范圍內[4]。

多連桿懸掛能自動調控主銷后傾角的位置使其保持為最佳狀態(tài)，大幅度降低來自于路面前后方的反力，進而優(yōu)化制動與加速時的舒適性和平順性，同時確保直線行駛的穩(wěn)定性。

多連桿式懸掛系統(tǒng)的主要優(yōu)點是：車輪跳動時輪距和前束幾乎沒有變化，不管汽車是在驅動、制動狀態(tài)都可以依照司機的操作方式進行平穩(wěn)的轉向。不足之處為：多連桿懸掛結構繁瑣，材料成本、研發(fā)實驗成本以及制造成本遠高于其它類型的懸掛、而且其占用空間大，中小型車出于成本和空間考慮極少使用這種懸掛，使汽車高速時有軸擺動現(xiàn)象。

目前國內采用多連桿前懸掛的車型有上海大眾的帕薩特領域；采用多連桿后懸掛的有長安福特?？怂?、一汽大眾速騰、廣州本田雅閣、上海通用君越、一汽豐田皇冠及銳志、一汽轎車馬自達6、東南汽車三菱戈藍等。前后懸掛均采用多連桿的車型有：北奔-戴克奔馳E級轎車、華晨寶馬的3系及5系轎車、一汽大眾奧迪A4及A6L。

參考文獻：

[1]苗慶貴.汽車底盤構造與維修[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]孫培峰.汽車底盤構造與檢修[M].杭州：浙江大學出版社，2007.

[3]秦民，萬剛.轎車懸架技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].汽車研究與開發(fā)，2004（7）：27-29，45.

[4]高國生，楊紹普，郭京波.汽車懸架控制系統(tǒng)研究動態(tài)與展望[J].機械強度，2003，25（3）：279-284.

作者簡介：房雷（1982-），男，河南鄧州人，碩士，助教，研究方向：現(xiàn)代汽車設計方法。