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1、简述作为汽车安全结构的重要组成部分，一直以来，汽车的行驶 操控性和舒适性与底盘结 构中的悬挂系统息息相关，而悬挂结构的简单与复杂也直接决定着汽车制造成本的高低。在人体构造中，骨头与骨头间往往都由软组织相连接，它能够起缓冲保护骨头的作用，并 隔绝多余的振动以免传递到大脑损坏脑细胞。在汽车的组成结构中，悬挂系统的作用正好 与人体构造中的软组织相同，悬挂系统就是指由车身与轮胎间的弹性元件、减振器和传力 装置三部分构成的整个支撑系统，这三个构成部分各自负责缓冲、减振和受力传递。悬挂 系统的具体职责是支撑车身，过滤掉路面多余的抖动，为驾乘人员提供一个平稳舒适的乘 坐环境。麦弗逊式独立悬挂发展至今，悬挂系
2、统已形成独立、半独立以及非独立三大类型。在现代轿车中，大都 采用独立式悬架，按结构形式不同，独立悬架又可分为横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式 以及麦弗逊式等。而在众多种类的独立悬架中，麦弗逊式又以结构简单、成本低廉、舒适 性尚可的优点而被最为广泛地运用。自发明之日起，麦弗逊式独立悬架一直沿用至今，不 过其结构已发展成为如今可以带横向稳定杆甚至副车架的复杂系统。这种悬架之所以能得 到广泛的应用，原因就在于它的结构非常紧凑，占用空间不大，并且制造成本也不高。从 耳熟能详的微型代步工具奥托到追求速度和操控极限的宝马M3、保时捷911，无一例外地都在前悬采用了这种结构简单、延伸性好的悬挂系统，只是为了适
3、应各自不同的市场定 位和产品诉求，在弹簧阻尼系数调校和结构匹配上各自有所不同。麦弗逊式悬挂是当今世界用的最广泛的轿车前悬挂之一。麦弗逊式悬挂由螺旋弹簧、 减震器、三角形下摆臂组成，绝大部分车型还会加上横向稳定杆。主要结构简单的来说就 是螺旋弹簧套在减震器上组成，减震器可以避免螺旋弹簧受力时向前、后、左、右偏移的 现象，限制弹簧只能作上下方向的振动，并可以用减震器的行程长短及松紧，来设定悬挂 的软硬及性能。麦弗逊式悬挂结构简单所以它轻量、响应速度快。并且在一个下摇臂和支 柱的几何结构下能自动调整车轮外倾角，让其能在过弯时自适应路面，让轮胎的接地面积 最大化，虽然麦弗逊式悬架并不是技术含量很高的悬
4、架结构，但麦弗逊式悬挂在行车舒适 性上的表现还是令人满意，不过由于其构造为直筒式，对左右方向的冲击缺乏阻挡力，抗 刹车点头作用较差，悬挂刚度较弱，稳定性差，转弯侧倾明显。麦弗逊式独立悬架的车轮也是沿着主销滑动的悬架，但与烛式悬架不完全相同，它的 主销是可以摆动的，麦弗逊式悬架是摆臂式与烛式悬架的结合。与双横臂式悬架相比，麦 弗逊式悬架的优点是：结构紧凑，车轮跳动时前轮定位参数变化小，有良好的操纵稳定 性，加上由于取消了上横臂，给发动机及转向系统的布置带来方便；与烛式悬架相比，它 的滑柱受到的侧向力又有了较大的改善。麦弗逊式悬架多应用在中小型轿车的前悬架上， 保时捷911、国产奥迪、桑塔纳、夏利
5、、富康等轿车的前悬架均为麦弗逊式独立悬架。虽 然麦弗逊式悬架并不是技术含量最高的悬架结构，但它仍是一种经久耐用的独立悬架，具 有很强的道路适应能力。优点麦弗逊悬挂拥有良好的响应性和操控性，而且结构简单，占用空间小，成本低，重量 轻，适合布置大型发动机以及装配在小型车身上。缺点行驶在不平路面时，车轮容易自动转向，故驾驶者必须用力保持方向盘的方向，当受 到剧烈冲击时，滑柱易造成弯曲，因而影响转向性能。稳定性差，抗侧倾和制动点头能力 弱，增加稳定杆以后有所缓解但无法从根本上解决问题，耐用性不高，减震器容易漏油需 要定期更换。双叉臂及横臂式独立悬挂双叉臂式独立悬挂双叉臂式悬挂又称双 A臂式独立悬挂，双
6、叉臂悬挂拥有上下两个叉臂， 横向力由两个叉 臂同时吸收，支柱只承载车身重量， 因此横向刚度大。双叉臂式悬挂的上下两个 A字形叉臂 可以精确的定位前轮的各种参数，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。双叉臂式悬挂通常采用上下不等长叉臂（上短下长），让车轮在上下运动时能自动改变外倾角并且减小轮距变化减小轮胎磨损，并 且能自适应路面，轮胎接地面积大，贴地性好。双叉臂式悬挂运动性出色，为法拉利、玛莎 拉蒂等超级跑车所运用。优点横向刚度大、抗侧倾性能优异、抓地性能好、路感清晰。首先，对于定位参数的精确控制， 让车轮能够很好的紧贴地面，较强的横
7、向刚性又提供了很好的侧向支撑，对于车辆的操控性能来说，这种结构的优越性是显而易见的，它不仅是法拉利，兰博基尼和玛莎拉蒂这些超级跑车们的首选，甚至是现今的F1赛车所使用的悬挂结构依旧能看到双叉臂的影子。而两根三角形结构的摇臂还拥有出色的抗扭强度和横向刚 性，因此在硬派 SUV或者皮卡上也经常会使用双叉臂的悬挂结构，而前双叉臂后整体桥的 结构也是硬派越野 SUV的经典结构。像是大切诺基，丰田普拉多和大众途锐等，前悬都用了双叉臂的悬挂结构。缺点制造成本高、悬架定位参数设定复杂。同时维修保养时的复杂程度高，在定位悬架及 四轮定位时，参数也较难确定。相对于麦弗逊悬挂，它的结构更复杂，占用空间较大，成本较
8、高，因此并不适用于小型 车前悬挂，此外，定位参数的确定需要精确计算和调校，对于制造商的技术实力要求也比较横臂式独立悬挂横臂式独立悬挂可以看做是一种变形的双叉臂独立悬挂，亦可以称为简化版的双叉臂独立悬挂。同双叉臂式悬挂一样双横臂式悬挂的横向刚度也比较大，一般也采用上下不等长的摇臂设置。而有的双横臂的上下臂不能起到纵向导向作用，还需要另加拉杆导向。 这种结构较双叉臂更简单的双横臂悬挂性能介于麦弗逊悬挂和双叉臂悬挂之间，拥有不错的运动性 能，一般使用在 A级或者B级家用车上，国内采用双横臂式前悬挂的主要有：广州本田雅 阁、一汽轿车马自达 6,东风本田思域等。优点不等长式上下各有一个不等长摇臂，共同吸
9、收横向力，因此横向刚度大，并且通过合 理的布置，可以使轮距和前轮的定位参数在可接受的限定范围内变化，这就克服了等长式 双横臂悬架轮胎磨损严重的弊端。路面的适应力好，轮胎接地面大、贴地性好。可以应用 在轿车的前后悬架上，运动型轿车、赛车的后轮也采用这一布置。缺点由于存在上摇臂，占用空间大，许多中小型车都放弃了这种选择。另外，随着现代汽车速度的提咼，横臂式过咼的侧倾中心会引起车轮跳动时轮距变化大，轮胎磨损加剧，而且在急转弯时左右车轮垂直力转移过大，导致后轮外倾增大，减少了后轮侧偏刚度，从而产生咼速甩尾的严重工况。纵臂式独立悬挂纵臂式独立悬架是指车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架结构，又分为单纵臂式和双
10、纵臂式两种形式。单纵臂式悬架当车轮上下跳动时会使主销后倾角产生较大的变化，单纵臂式悬架具有占用的横向和纵向空间小、轮距不随车轮跳动而变化、结构简单、成本低等优点，主要应用于后悬架，大多不应用在转向轮上。双纵臂式悬架的两个摆臂一般做成等长的，形成一个平行四杆结构，这样，当车轮上下跳动时主销的后倾角保持不变。双纵臂式悬架多应用在转向轮上。多连杆式独立悬挂多连杆独立悬挂，可分为多连杆前悬挂和多连杆后悬挂系统。其中前悬挂一般为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。在结构上以常见的五连杆式后悬挂为例，其五根连杆分别为：主控制臂、前置定位
11、臂、后置定位臂、上臂和下臂。它们分别对各个方向产生作用力。比如，当车辆进行左转弯时， 后车轮的位移方向正好与前转向轮相反，如果位移过大则会使车身失去稳定性，摇摆不定。 此时，前后置定位臂的作用就开始显现，它们主要对后轮的前束角进行约束，使其在可控范围内；相反，由于后轮的前束角被约束在可控范围内，如果后轮外倾角过大则会使车辆的横向稳定性减低，所以在多连杆悬架中增加了对车轮上下进行约束的控制臂，一方面是更好的使车轮定位，另一方面则使悬架的可靠性和韧性进一步提高。多连杆悬挂能实现主销后倾角的最佳位置，大幅度减少来自路面的前后方向力，从而 改善加速和制动时的平顺性和舒适性，同时也保证了直线行驶的稳定性
12、，因为由螺旋弹簧 拉伸或压缩导致的车轮横向偏移量很小，不易造成非直线行驶。在车辆转弯或制动时，多 连杆悬挂结构可使后轮形成正前束 ，提高了车辆的控制性能，减少转向不足的情况。多连杆悬挂在收缩时能自动调整外倾角，前束角以及使后轮获得一定的转向角度。通过对连接运动点的约束角度设计使得悬挂在压缩时能主动调整车轮定位（这个设计自由度非常大），能完全针对车型做匹配和调校以最大限度的发挥轮胎抓地力从而提高整车的操控极限。多连杆悬挂结构相对复杂， 材料成本、研发实验成本以及制造成本远高于其它类型的的 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。但多连杆式悬挂舒适性能是所有悬挂中最好的
13、，操控性能也和双叉臂式悬挂难分伯仲，高档轿车由于空间充裕、且注重舒适性能和操控稳定性，所以大多使用多连杆悬， 可以说多连杆悬挂是高档轿车的绝佳搭档。优点它有双横臂悬架的所有性能， 在双横臂的基础上通过连杆接轴的约束作用使得轮胎在上 下运动时前束角度也能相应改变，这意味着弯道适应性更好，如果用在前驱车的前悬架，可以缓解转向不足，有精确转向的感觉：如果用在后悬架上，在转向侧倾的作用下改变后轮的 前束角，这就意味着后轮可以一定的程度地随前轮一同转向，达到舒适操控两不误的目的。缺点多连杆悬架的制造成本、研发成跟双横臂一样，多连杆悬架同样需要占用较多的空间。 本都是最高的所以常用在中高级车的后桥上。烛式独立悬挂烛式独立悬架最大的特点是主销与车架刚性连接，螺旋弹簧减振器安装在主销上，汽车行驶过程中，车轮连同主销套筒在沿主销轴线方向上下移动，弹簧减振器起减震作用， 承受来自车轮竖直方向的冲击载荷，主销则起导向作用，同时也承受来自车轮的纵向横向的冲击至载荷，当悬挂系统变形时，主销后倾角不会变化，仅轮距和轴距稍有变化。车身烛式悬架优点当悬挂系统变形时， 主销后倾角不会发生变化，仅是轮距、轴距稍有变化，因此特别有利于汽车的转向操纵稳定和行驶稳定。缺点汽车行驶过程中，主销要承受来自车轮横向和纵向的冲击载荷，致使套筒与主销间的摩 擦阻力加大，加速主销磨损，因此，烛式悬挂系统目前已很少应用。