汽车主流悬架系统解析

房雷 李林燕

摘要：本文对悬架系统进行了介绍，阐述了现代汽车主流悬架系统的结构特点及应用，并进行了分析和比较。

关键词：汽车 悬架系统 操控性

0 引言

近几年随着我国汽车产销量的市场需求不断提升，私家车的保有量达到了相当庞大的规模，消费者越来越重视爱车的操控性能，悬架系统备受关注。

1 汽车悬架系统

悬架系统与发动机、变速箱并称为汽车最重要的三大总成，悬架系统是汽车的重要组成部分之一。

悬架系统是连接车架（或承载式车身）、车轮、车桥之间所有传力设备的统称[1]，悬架主要由减震器，弹性元件和导向机构三部分组成，此外部分轿车的悬架系统还增设有缓冲块和横向稳定器。悬架系统的用途主要是将路面作用于车轮的垂直反力（支撑力）、纵向反力（制动力与驱动力）和侧向反力和因这些力相互作用所产生的力矩传达至车架（承载式车身）上，并缓解不平整路面所引发的冲击载荷，减弱因此产生的承载系统振动，进而确保行车的操纵稳定性、平顺性和舒适性，提高了汽车行驶的平均速度。

悬架系统按导向机构形式不同分为独立悬架和非独立悬架。独立悬挂的车轴分成两段，车桥选用断开式车桥，每侧车轮都用弹性悬架单独与车架（或车身）相连，每一侧的车轮都可以独自坐拥，相互之间不产生影响。非独立悬架与整体式车桥相连，车轮装于整车轴两端，车轮与车桥依靠连接弹性悬架与车架（或车身）连接。当其中一侧车轮因路况不平整发生跳动时，就会发生另一侧车轮在汽车横向平面内发生摆动[2]。

汽车悬挂系统由初始的非独立悬挂发展出独立悬挂，又在独立悬挂中演变出麦弗逊，双叉式等不同性能的种类还有其中最先进的设计——多连杆悬挂。

在这个言必谈操控、论必说运动的时代，所有汽车制造商都在不遗余力地宣传自身产品优越操控性能。从以福克斯为代表的家庭实用型到迈腾为代表的中价车再到以宝马5系Li为代表的高档车无一不在标榜车的操控性能。

2 典型悬架系统

2.1 麦弗逊式独立悬架

麦弗逊（McPhersonType）又称为支柱式悬架系统，此种悬挂常见于前悬挂，是目前汽车市场上采用最多的悬挂之一。其由减震器、螺旋弹簧、三角形下摆臂三部分组成，更有轿车还会加上横向稳定杆来提升悬架系统的稳定性。其结构主要是用螺旋弹簧套在减震器上组成，减震器能防止螺旋弹簧受力时出现前、后、左、右偏移的现象，限制弹簧则只能上下方向的振动，同时可以依靠调整减震器的行程长短与松紧，来设定调整悬挂的软硬及性能。麦弗逊式悬挂系统的车轮是采用沿主销滑动方法的悬挂系统。

此类悬挂优点：结构简单紧凑轻量化，制造成本低，占用空间小，能自动调节车轮外倾角，在车辆过弯时可以更好的适应路面，让轮胎的对地面作用面积最大化，以达到最好的操纵稳定性，增加两前轮内侧的空间，便于转向系统与发动机的安装。但因其构造为直筒式，欠缺对来自于左右方的冲击的反作用力，悬挂刚度弱，主要表现就是当车辆转弯时侧倾侧身倾斜角度过大，而且在车辆紧急刹车时刹车点头明显。

由于其占用空间小，适用于中小型轿车、中低端SUV前悬架使用，国内常见的广州本田飞度、东风标致307、一汽丰田卡罗拉、上海通用君越、一汽大众迈腾等前悬挂均采用了麦弗逊式独立悬挂，甚至连夏历和凯美瑞的独立后悬架实际上也是由它改良而来的。

2.2 拖拽臂式悬架

拖拽臂式非独立悬架系统是当下国内在麦弗逊式悬架之后被广泛运用的另一种悬挂系统，此种悬架是专为后轮而设计的，它的组成较为简单，用可上下摆动的拖臂来对车身和车轮进行硬性连接，用螺旋弹簧和液压减震器组成减震部件，从而起到支撑和车身减震的作用，而方形或圆柱形扭转横梁连接至左右车轮。某些汽车厂家还称其为：纵臂扭转梁非独立悬挂、H型纵向摆臂悬挂等等都属于拖曳臂式悬挂，只是对其调教有所不同[3]。

这种悬架结构特点：左右纵向摇臂被一跟粗大的扭转梁焊接在一起，被焊接成H型的悬架整体安装在车身上，摇臂与车身只有两个连接点，所以装配起来也很简单。

这种悬架的最大的特点是两侧车轮空间大，车轮的外倾角不发生变化，轮胎磨损率低，避震器不出现弯曲，摩擦小，结构组成成本低简便。不足之处是操控性和舒适性均有限，承载性能差，抗侧倾能力较弱，刹车时除了车头较重会出现下沉外，同时拖曳臂悬挂的后轮也会往下沉平衡车身，无法提供精准的几何控制。

目前采用该悬架的车型主要有上海大众桑塔纳、一汽丰田卡罗拉、东风标致206、广州本田飞度等。

2.3 双横臂式悬架（双叉臂式悬挂）

双横臂悬架又称为双叉（双A）臂式悬挂，它大多选用两个上下不等长的叉臂，横向作用力用两个叉臂同时吸收，支柱只起到承载汽车车身重量的作用，所以横向刚度大。双叉臂式悬挂的上下两个A字形叉臂能精确地定位前轮的所有参数，当前轮转弯时，上下两个叉臂能同时吸收轮胎所受的横向力，加上两叉臂的横向刚度较大，所以转弯的侧倾较小。双叉臂式悬挂大多选用上下不等长叉臂（上短下长），让车轮在上下运动时可以自行改变外倾角同时减小轮距变化达到减小轮胎磨损的目的，并且能自动适应路面，使得轮胎接地面积增大，贴地性好。

双横臂悬架具有抗侧倾强，横向刚度大，轮胎与路面的贴合性好、可调区间大、抓地优越特点。所以纯正血统的跑车的前悬挂大多采用双叉臂式悬挂。但是受结构限制反应速度缓慢，横向安装空间增大，所以双叉臂一般都用在体形宽大的轿车或越野车上。

目前国内采用双叉臂式前悬挂的轿车主要有本田思域，一汽丰田皇冠和锐志，奥迪Q7以及大众途锐等。

2.4 多连杆悬架

目前在国内家用车市场上，前轮悬架90%以上都采用的是麦弗逊式独立悬挂，后轮悬挂的结构类型是它们在底盘方面的主要区别。多连杆式独立悬架，是现在最为流行的一种后悬类型，也是未来发展的趋势之一。多连杆悬架包含了前悬挂和后悬挂系统两种。前悬挂通常为3连杆或4连杆式独立悬挂，后悬挂则一般为4连杆或5连杆式后悬挂系统，其中5连杆式后悬挂应用较为广泛。这种结构实现了悬挂的独立，它通过数根拉杆之间的相互作用，使车轮绕着与汽车纵轴线成一定角度的轴线内摆动，使车轮保持在一个合理的跳动范围内[4]。

多连杆悬挂能自动调控主销后倾角的位置使其保持为最佳状态，大幅度降低来自于路面前后方的反力，进而优化制动与加速时的舒适性和平顺性，同时确保直线行驶的稳定性。

多连杆式悬挂系统的主要优点是：车轮跳动时轮距和前束几乎没有变化，不管汽车是在驱动、制动状态都可以依照司机的操作方式进行平稳的转向。不足之处为：多连杆悬挂结构繁琐，材料成本、研发实验成本以及制造成本远高于其它类型的悬挂、而且其占用空间大，中小型车出于成本和空间考虑极少使用这种悬挂，使汽车高速时有轴摆动现象。

目前国内采用多连杆前悬挂的车型有上海大众的帕萨特领域；采用多连杆后悬挂的有长安福特福克斯、一汽大众速腾、广州本田雅阁、上海通用君越、一汽丰田皇冠及锐志、一汽轿车马自达6、东南汽车三菱戈蓝等。前后悬挂均采用多连杆的车型有：北奔-戴克奔驰E级轿车、华晨宝马的3系及5系轿车、一汽大众奥迪A4及A6L。

参考文献：

[1]苗庆贵.汽车底盘构造與维修[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]孙培峰.汽车底盘构造与检修[M].杭州：浙江大学出版社，2007.

[3]秦民，万刚.轿车悬架技术现状及发展趋势[J].汽车研究与开发，2004（7）：27-29，45.

[4]高国生，杨绍普，郭京波.汽车悬架控制系统研究动态与展望[J].机械强度，2003，25（3）：279-284.

作者简介：房雷（1982-），男，河南邓州人，硕士，助教，研究方向：现代汽车设计方法。