科鲁兹车主纵观分析现代轿车底盘

汽车的底盘是传统汽车的三大部分之一。汽车的三大件乃动力总成、车身和底盘。动力总成提供动力，车身承载各种负载，而底盘则将动力总成的输出功率和扭矩最终转换成牵引力，从而使汽车可以在路面上行使并且得以操控（转向）。因此底盘是汽车最重要的组成部分之一。
    通常大家在讨论底盘时一般特指悬挂。但实际上各大整车厂对底盘部件的划分包含了更广义的部分。刹车、转向、悬挂、主要结构件、传动轴、换档机构乃至轮胎、发动机支承都在他们的底盘系统定义之内。本帖还是集中讨论大家最近都很关注的小科的悬挂部分。

典型的现代轿车底盘系统
   早期的轿车底盘由一个主要的承载结构件，加上其他系统组成，类似于现在的卡车底盘。这是由于早期轿车一律使用非承载式车身，即所有路面载荷及冲击都由底盘而非车身来承受的样式，包括动力总成也是有底盘来承载。其特点是底盘刚性好，对底盘噪声的隔绝好，便于制造，但缺点明显，重量大，离地间隙高，不利于布置独立悬挂。而现代轿车全部采用承载式车身，其特点是通过良好的设计同样能保证良好的车身刚性，能有效降低车身高度，重量轻，由于没有纵贯前后的大梁，非常适合布置独立悬挂，车身易振动产生噪音并使乘坐不舒适的缺点也由独立悬挂的使用而完全得到克服。顺便提一下，有一个很简单的辨别是否承载式车身的办法，即扒掉所有车身部件，发动机还能和底盘成一个整体甚至还能行使的就是非承载式（想想那些没有驾驶室的卡车通用底盘），否则就是承载式车身。
    由于承载式车身在轿车上的大量使用，20世纪70年代起各大整车厂都开始在自己的产品上装备独立悬挂。独立悬挂能使左右两侧车轮实现单独跳动，从而大大提高通过性和舒适性（通过性？没错，就是通过性。轿车的通过性比卡车差，不是因为悬挂，而是因为离地间隙。看看坦克，全是独立悬挂）。独立悬挂经过多年的发展，出现了多种形式。
    在讨论独立悬挂前我们先来看看悬挂的组成部分。悬挂主要由弹性原件、阻尼原件和导向机构组成。这三者的构成可以看成是一个基本的质量弹性阻尼振动系统（学过大学物理的应该都知道吧）。弹性原件即弹簧，用来将从车轮传来的地面冲击转化为振动，阻尼原件及常说的减震器，用于将弹簧的振动衰减，而导向机构用来限制车轮的跳动方向，使其按一定的轨迹进行跳动。平时说的什么麦式啊多连杆啊那些东西，都是导向机构。
    了解了悬挂的组成部分后我们就可以来看看各种悬挂的真面目了。先说非独立悬挂。最常见的就是卡车上的板簧悬挂。整个悬挂的主要构件是一根贯穿左右的横梁，通过板簧和减震器连接在车架上。弹性原件自然就是板簧。大家不要小看板簧。由于卡车的载重都很大，因此板簧必须在保证必要的弹性前提下拥有很大的强度和耐疲劳性能。板簧的这些性能是小车的螺旋弹簧无法相比的。一般的板簧都要在成型后经过多次热处理来改善性能并且通过表面喷丸来去除表面的微小裂缝。阻尼原件很简单，就是常见的减震器了。同时，由于板簧多是数块层叠使用，在跳动时互相之间的摩擦也能产生阻尼衰减振动，这就是为什么有些卡车悬挂没有减震器的原因。导向机构，有些形式就是减震器，有些则有一或两根拉杆。

    相较而言，独立悬挂的形式更多样。有双横臂式（双A臂），多连杆式，麦弗逊式，纵向拖曳臂式等等。
    双横臂式，车轮由上下两根横向摆臂连接在车身构件上。优点是只要合理设计两摆臂的长短及与车身连接点、与车轮连接点的位置，可以保证在任何情况下车轮都可以在最佳的角度范围内，而这正是保证车辆良好操控性的重要因素之一。弹性原件使用螺旋弹簧，与减震器布置在同一轴线上，可以达到很好的弹性阻尼衰减特性。而使用A型摆臂可以更方便的布置弹簧和减震器，即可以直接连接到下摆臂上，也可以通过推拉杆横向布置。缺点是结构复杂，造价昂贵。摆臂的材料多采用锻造铝合金，以减轻重量。由于以上这些特点，几乎所有的超级跑车都使用这种形式做为其前后悬挂。F1用的也是这种，不过材料是更轻更贵的碳纤维。值得一提的是中华俊捷也是采用的这种形式的前后悬挂（后？我忘了），很臭屁啊。但事实是俊捷的操控确实相当精彩。 

多连杆式。及采用多个连杆来连接车轮和车身，通过设计合理的连杆长度和连接点，同样可以使车轮保持最佳角度，但相比双横臂，其动态刚度要差一些，但这一点在保证操控性的同时能够提供很好的舒适性。常见有四连杆，宝马的五连杆等。连杆材料多种多样，钢管，钢板冲压焊接，铝合金，铸钢，铸铁都有大量应用。其显著缺点除了和双横臂一样结构复杂（其实比双横臂更复杂，因为连接点更多），重量大，价格贵外，另一个就是占用空间大。由于现代轿车多采用前置发动机，空间问题使多连杆很难在前舱进行布置，因此多用在中大型豪华车的后悬挂上。

接下来麦弗逊式，这个是最常见的前悬挂啦。由于20世纪70年代起大量的中小型轿车开始使用前置发动机前轮驱动的样式，因此如何在狭小的前舱空间布置一种即小巧又经济同时又具备相当操控性的小型独立悬挂就成了汽车工程师们思考的问题。福特公司的底盘工程师麦弗逊发明了一种悬架，由于其简单小巧的结构及良好的性能得到了大量应用，因此这种悬挂也以他的名字命名为麦弗逊式。麦式悬架最显著的特点就是只有一根下横向摆臂来约束车轮的下方角度，而上方的角度是靠减震器弹簧来约束的，减震器同时也充当了导向机构的角色，反映在外观上就是减震器直接与转向节连成一个整体。这种结构的车轮外倾角、主销后倾及主销外倾均不可调，唯一可调的是车轮前束。（所以有时候想想外面的四轮定位，搞了半天其实就是给你调了个前束，而这靠一把卷尺就能搞定了）这不得不说是一个大的缺点，但是通过精准的设计可以使得车轮在多数情况下保持在较佳的角度范围内。而其优点则是显著的：结构简单，占用空间小，便宜，维护方便，性能差的也不是那么多。其实看看GOLf GTI， Foucs RS这些小钢炮的表现，乃至00～06年度WRC冠军标致206和雪铁龙赛纳，就能看出调校得当的麦式悬架的威力。

    麦式悬挂还有一种变形，即凯越、景程、老君威，凯美瑞（？）等使用的无上连杆的多连杆悬挂。由于这种悬挂的弹簧与减震器依旧与车轮直接连接，因此本质上还是麦式悬挂，只不过是把单一的下摆臂变形成了两根横向连杆和一根纵向拉杆而已。其好处是能够增加舒适性，但刚度大为降低，同时占用一定空间。这也是为什么这几台车开起来像船一样的原因。（没找到完整的好图，不过凯越的应该很多吧）

    纵向拖曳臂式。与上述几种独立悬挂车轮实在横向跳动的不同，这种结构的车轮是纵向跳动的。这种独立悬挂现在用的不多了，其典型代表是雪铁龙的后轮随动。注意，后轮随动的后桥是独立式的！其实后轮随动跟独不独立没有任何关系，即使去掉了让其随动的部分，其依然是独立的。由于这种后桥的外观看上去和扭力梁式很相似，所以很多人认为它是半独立的。非也！判断一种悬挂形式是否是独立的，关键要看两侧的车轮是否能独立跳动。纵向拖曳臂式与半独立的扭力梁式最大的区别在于纵向拖曳臂的摆臂（即拖曳臂）是靠轴承连接在中间横梁上的。这根横梁不承受扭力，仅仅是轴承的套管！中空的区域用来布置横向稳定杆。而扭力梁式的左右摆臂是和中间横梁焊接在一起的，是一个整体，车轮跳动时中间梁必然承受扭力，因此叫做扭力梁（扭转梁）。下图很清楚的表现了雪铁龙后悬挂的形式。