[科普中国]-独立车轮悬挂系统

悬挂是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力装置的总称。悬挂一般由弹性元件、减振器和导向机构组点击此处添加图片说明成，横向稳定杆也属于悬挂系统的范畴。

悬挂简介悬挂根据结构可分为非独立悬挂和独立悬挂两基本类型。

非独立悬挂与整体式车桥配合使用，主要用在商用车（载货汽车）或越野汽车的后悬挂。这种悬挂的左右车轮不相互独立，当一侧车轮因道路不平，相对车架或车身位置变化的同时，另一侧车轮也有同样的变化。1

系统的发明通用汽车工程部门首次开发出独立车轮悬挂系统，能够降低在汽车任何一个车轮遇到碰撞或坑洼时造成的影响，以此使汽车更安全、更舒适。由于每个车轮均与车轴相连，因而通常被称为“臂式”悬挂，并应用于北美市场上所有1934 款的通用汽车车型上。

悬挂系统作用是将车轮所受的各种力和力矩传递给车架和车身，并能吸收、缓和路面传来的振动和冲击，减少驾驶室内噪声，增加乘员的舒适性，以及保持汽车良好的操作性和平稳行驶性。另外，悬挂系统能配合汽车的运动产生适当的反应，当汽车在不同路况作加速、制动、转向等运动时，能提供足够的安全性，保证操纵不失控。

车轮定位是悬挂系统中重要的一环。正确的车轮定位，不仅能减少轮胎的磨损，延长零部件使用寿命，还能确保汽车直线行驶的稳定性。因此，悬挂系统除使车轮与地面完全贴合外，还必须保证车轮的定位，从而使汽车操纵性能得以完全发挥。1

系统分类不同的悬挂系统对汽车的操纵性能产生不同的影响。一般悬挂系统有两种型式：

非独立悬挂这种悬挂以刚性梁横贯车体下方，其结构简单、工作可靠，但舒适性差、结构不紧凑，在现代汽车中往往只用于后轮。

独立悬挂这种悬挂中，车轮是以独立的连杆机构来控制，可以单独随路况变化运动而不影响整个车身，增加了行驶的平顺性、安全性。前轮采用独立式悬挂，可以使发动机的位置降低和前移，整车重心得以下降，提高了汽车的行驶稳定性。另外，独立式悬挂中广泛采用较软的螺旋弹簧来做缓冲元件，所以乘驾舒适性也比较好。因此，独立式悬挂被广泛应用在现代汽车上。

独立悬架虽然优点很多，但由于车轮外倾角与轮距变化较大，轮胎磨损较严重，而非独立悬挂在行驶中始终保持贴地状态，轮胎的附着力较强，磨损较均匀，而且成本也远远低于独立悬挂，因此许多车辆上仍还保持这种结构。

优秀悬挂系统可提高操纵性能汽车在行驶中，随着路况和车速的变化，车身会发生不同程度的倾斜，如转弯时侧倾、制动时车尾上扬等。好的悬挂系统能够使车身发生倾斜的幅度减小，增大轮胎的附着力，从而增强汽车的操纵性能。

但是实践证明，比较硬的悬挂系统对车身倾斜的控制较佳，但也因为如此，在乘坐舒适方面就有所欠缺。正所谓鱼和熊掌不可兼得，许多看上去非常气派的高级跑车，坐上去反不如一些中高档轿车舒适。

为了使这二者之间能够相容，现代一些高级轿车上采用了主动悬挂设计。这种悬挂系统能够根据路况及车身的变化，自动调节悬挂的高度、弹性及硬度，使整个车身不论在何种状况下，能始终平稳地高速前进，提高了汽车行驶平顺性；而且，主动悬桂还能提高汽车的抗侧倾、抗纵倾的能力，大大加强了汽车的操纵性能。

悬挂系统还有待于开发轮胎的附着力越强，汽车越容易操纵；对于驾乘者，安全性也越好。以的悬挂系统来说，要提高轮胎附着力，只能从悬挂结构本身及轮胎夹着手。只不过这样一来，乘坐舒适性将大打折扣。采用主动悬挂也是一个解决办法，但主动悬挂结构复杂，成本高，技术上还不是很完善，普及率也不是很高。

因此，既要使汽车的操纵性能更加提高，又要使乘坐更为舒适，这还有待于更新的悬挂系统开发。1

系统分类独立悬挂与断开式车桥配合使用，主要用在轿车上。这种悬挂的左右车轮相互独立，当一侧车轮因道路不平，相对车架或车身位置变化的同时，另一侧车轮不受影响。 独立悬挂按照结构形式又可分成横臂式、纵臂式和炷式（麦弗逊式），等等很多。因为前、后悬挂的职能和受力状况还是有很大的差别的，所以有必要按照前后轴各自分开来解释。

前悬挂系统轿车的前悬挂主要有双横臂式和麦佛逊式(又称滑柱摆臂式)两大类。

双横臂式悬挂

双横臂式悬挂是最早用于轿车的结构形式，一般采用两个不等长的叉形摆臂上下布置，转向节分别用两个球头销与两个摆臂相连。螺旋弹簧套在筒式减振器外，多安排在下摆臂与车身之间。由于它结构复杂，质量大成本高，故应用较少。双横臂式悬挂由上短下长两根横臂连接车轮与车身，两根横臂都非真正的杆状，而是大体上类似英文字母Y或C，这样的设计既是为了增加强度，提高定位精度，也为减振器和弹簧的安装留出了空间和安装位置。同时，下横臂的长度较长，且与车轮中心大致处于同一水平线上，这样做的目的是为了在车轮跳动导致下横臂摆动时，不致产生太大的摆动角，也就保证了车轮的倾角不会产生太大变化。这种结构比较复杂，但经久耐用，同时减振器的负荷小，寿命长。

麦佛逊式悬挂

麦佛逊式(即滑柱摆臂式)悬挂结构相对比较简单，只有下横臂和减振器-弹簧组两个机构连接车轮与车身，它的优点是结构简单，重量轻，占用空间小，上下行程长等。缺点是由于减振器和弹簧组充当了主销的角色，使它同时也承受了地面作用于车轮上的横向力，因此在上下运动时阻力较大，磨损也就增加了。且当急转弯时，由于车身侧倾，左右两车轮也随之向外侧倾斜，出现不足转向，弹簧越软这种倾向越大。

后悬挂系统轿车后悬挂系统主要有多连杆式和摆臂式两种等。

多连杆悬挂系统

过去的多连杆悬挂由于是在后车轴左右一体化(与中间的差速器刚性连接)的情况下使用的，会有平顺性差等缺点。多连杆悬挂克服了过去多连杆悬挂的很多的不足，得到越来越多的应用（尤其是在中高级轿车上）。不管是成熟的“5连杆”也好，还是最新的“4连杆”也罢，都是为了更好地使车轮能适应各种不同的路况，让车轮的定位不会因路况和受力变化产生太大扰动，因为只有这样才能保证驾驶员的操控意志在车轮上得以充分的体现。另外5连杆悬挂构造简单、重量轻，可以减少悬挂系统占用的空间。个别的豪华轿车会应用全新的4连杆悬挂系统，会有更精确的转向控制。

摆臂式后悬挂

是仅车轴中间的差速器固定，左右半轴在差速器与车轮之间设万向节，并以其为中心摆动，车轮与车架之间用Y型下摆臂连接。“Y”的单独一端与车轮刚性连接，另外两个端点与车架连接并形成转动轴。根据这个转动轴是否与车轴平行，摆臂式悬挂又分为全拖动式摆臂和半拖动式摆臂，平行的是全拖动式，不平行的叫半拖动式。1

常见类型常见的独立悬挂系统有多连杆式悬挂系统、麦佛逊式悬挂系统、拖曳臂式悬挂系统等。

多连杆式多连杆式悬挂系统是由3—5根杆件组合起来控制车轮的位置变化的悬挂系统。多连杆式能使车轮绕着与汽车纵轴线成二定角度的轴线内摆动，是横臂式和纵臂式的折衷方案，适当地选择摆臂轴线与汽车纵轴线所成的夹角，可不同程度地获得横臂式与纵臂式悬挂系统的优点，能满足不同的使用性能要求。多连杆式悬挂系统的主要优点是：车轮跳动时轮距和前束的变化很小，不管汽车是在驱动、制动状态都可以按司机的意图进行平稳地转向，其不足之处是汽车高速时有轴摆动现象。

麦弗逊式麦弗逊式悬挂系统的车轮也是沿着主销滑动的悬挂系统，但与烛式悬挂系统不完全相同，它的主销是可以摆动的，麦弗逊式悬挂系统是摆臂式与烛式悬挂系统的结合。与双横臂式悬挂系统相比，麦弗逊式悬挂系统的优点是：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；与烛式悬挂系统相比，它的滑柱受到的侧向力又有了较大的改善。麦弗逊式悬挂系统多应用在中小型轿车的前悬挂系统上，保时捷911、国产奥迪、桑塔纳、夏利、富康等轿车的前悬挂系统均为麦弗逊式独立悬挂系统。虽然麦弗逊式悬挂系统并不是技术含量最高的悬挂系统结构，但它仍是一种经久耐用的独立悬挂系统，具有很强的道路适应能力。

拖曳臂式拖曳臂式悬挂系统是专为后轮设计的悬挂系统，像标致车系、雪铁龙车系、欧宝车系等欧洲轿车比较喜欢采用这种悬挂系统。拖曳臂式悬挂系统的最大优点是左右两轮的空间较大，而且车身的外倾角没有变化，避震器不发生弯曲应力，所以摩擦小，乘坐性佳，当其刹车时除了车头较重会往下沉外，拖曳臂悬吊的后轮也会往下沉平衡车身，而其缺点是无法提供精准的几何控制，不过如果调校得当，可以用最少的成本和空间达到最好的效果，所以小车多采用这种形式的后悬挂。

烛式烛式悬挂系统的结构特点是车轮沿着刚性地固定在车架上的主销轴线上下移动。烛式悬挂系统的优点是：当悬挂系统变形时，主销的定位角不会发生变化，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。但烛式悬挂系统有一个大缺点：就是汽车行驶时的侧向力会全部由套在主销套筒的主销承受，致使套筒与主销间的摩擦阻力加大，磨损也较严重。烛式悬挂系统现已应用不多。

主动悬挂主动悬挂系统是近十几年发展起来的、由电脑控制的一种新型悬挂系统。它汇集了力学和电子学的技术知识，是一种比较复杂的高技术装置。例如装置了主动悬挂系统的法国雪铁龙桑蒂雅，该车悬挂系统系统的中枢是一个微电脑，悬挂系统上的5种传感器分别向微电脑传送车速、前轮制动压力、踏动油门踏板的速度、车身垂直方向的振幅及频率、转向盘角度及转向速度等数据。电脑不断接收这些数据并与预先设定的临界值进行比较，选择相应的悬挂系统状态。同时，微电脑独立控制每一只车轮上的执行元件，通过控制减振器内油压的变化产生抽动，从而能在任何时候、任何车轮上产生符合要求的悬挂系统运动。因此，桑蒂雅轿车备有多种驾驶模式选择，驾车者只要扳动位于副仪表板上的“正常”或“运动”按钮，轿车就会自动设置在最佳的悬挂系统状态，以求最好的舒适性能。

主动悬挂系统具有控制车身运动的功能。当汽车制动或拐弯时的惯性引起弹簧变形时，主动悬挂系统会产生一个与惯力相对抗的力，减少车身位置的变化。例如德国奔驰2000款Cl型跑车，当车辆拐弯时悬挂系统传感器会立即检测出车身的倾斜和横向加速度。电脑根据传感器的信息，与预先设定的临界值进行比较计算，立即确定在什么位置上将多大的负载加到悬挂系统上，使车身的倾斜减到最小。

形式举例空气悬挂悬挂的弹性元件不再是传统的钢板弹簧或螺旋弹簧，而是充入了惰性气体的空气弹簧，减震效果大大优于传统的悬挂，多用于高档轿车或高档客车上（国外的载重车上也有）。

被动悬挂就是以上所讲的传统悬挂，是对应于主动悬挂来讲的一个称呼。

主动悬挂的名字主要是考虑到它能在一定范围内“主动”调节悬挂的刚度和阻尼等特性。主动悬挂又称为电控悬挂，逐渐得到了应用。电控悬挂的控制形式主要有两种，由液压控制的形式和由气压控制的形式。

液压电控悬挂的控制形式是较先进的形式。侠义的讲，主动悬挂也是指的这种形式，它采用一种有源方式来抑制路面对车身的冲击力及车身倾斜力。

气压电控悬挂的控制形式又称为“自适应悬挂”，它通过在一定范围内的调整来应对路面的变化。电控悬挂的控制中心是ECU，而辅助ECU工作的是各种传感器，它们向ECU输入各种数据帮助计算机对悬挂设置进行调整。传感器是电控悬挂上重要的零部件，一旦失灵整个悬挂系统工作就会不正常。除了空气弹簧之类的成熟新型悬挂部件，还有电磁减振器等尖端的新技术产品，总之悬挂系统是汽车的新技术是发展较快的领域，毕竟很多的电子控制技术在这方面的应用是最广泛的。1

独立悬挂与非独立悬挂区别1、悬挂决定汽车稳定性

悬挂系统与发动机和变速箱并称为汽车最重要的三大总成，悬挂系统是连接车轮和车体之间有弹簧和减震桶的部分，主要是吸收地面传到车里的颠簸。其结构的设计以及调教，关系到车辆行驶时的操控性能、运动性能和舒适性能。汽车的后悬挂系统一般分为非独立悬挂和独立悬挂两种，非独立悬挂的车轮装在一根整体车轴的两端，当一边车轮跳动时，另一侧车轮也相应跳动，使整个车身振动或倾斜；独立悬挂的车轴分成两段，每只车轮由螺旋弹簧独立安装在车架下面，当一边车轮发生跳动时，另一边车轮不受影响，两边的车轮可以独立运动，提高了汽车的平稳性和舒适性。
2、独立悬挂应用范围广

独立悬挂系统具有以下优点：质量轻，减少了车身受到的冲击，并提高了车轮的地面附着力；可用刚性小的较软弹簧，改善汽车的舒适性；可以使发动机位置降低，汽车重心也得到降低，从而提高汽车的行驶稳定性；左右车轮单独跳动，互不相干，能减少车身的倾斜和震动。但是，独立悬挂系统存在着结构复杂、制造成本高、维修不便的缺点。
3、非独立悬挂成本低

非独立悬挂也称之为半独立悬挂，左右轮在弹跳时会相互牵连，轮胎角度的变化量小使轮胎的磨耗小；在车身高度降低时不易改变车轮角度，结构简单、制造成本低。由于左右轮在弹跳时会相互牵连，而降低乘坐的舒适性及操控的安定性，严重的会出现甩尾的现象。加上因构造简单使设计的自由度小，操控的安定性较差。但其调教水平可使车型的运动型和舒适性达至平衡，如雪铁龙富康/塞纳的操控无可置疑。只通过观察很难评判采用半独立悬挂的车型在动态上的表现，但可以确定的是扭力梁悬挂的造价成本更低。

4、悬挂调教影响坐乘感受
非独立悬挂与独立悬挂各有利弊，由于人们对车子乘坐舒适性及操纵安定性的要求愈来愈高，非独立悬系统已渐渐被淘汰。而独立悬挂系统因其车轮触地性良好，乘坐舒适性及操纵安定性大幅提升，左右两轮可自由运动，轮胎与地面的自由度大，车辆操控性较好等优点目前被汽车厂家普遍采用。某品牌的紧凑型轿车使用扭力梁式半独立后悬挂，但经过技师的精心调校，该车型被公认为运动化车型的代表，加上拥有优良的改装潜质，受到年轻消费者的青睐。1

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学