汽车悬挂系统之麦弗逊式独立悬架

奔车族

舒适乘坐的基石
        汽车悬挂系统之麦弗逊式独立悬架




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。麦弗逊式独立悬架是众多悬挂系统中的一种，它以结构简单、成本低廉、舒适性尚可的优点赢得了广泛的市场应用。





    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。



　　发展至今，悬挂系统已形成独立、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。












A0级别的欧宝可赛和A级的福克斯都是装备的前麦弗逊式独立悬架，

结构简单、成本低廉、并且操控也不俗



    麦弗逊式独立悬架最早诞生于1930年，由美国人麦弗逊（Mcpherson）发明。从小喜欢机械的他大学毕业后一直在欧洲从事航空发动机制造，1924年转行进入美国通用汽车公司工程中心。进入通用后不久，通用方面拟定用雪佛兰品牌生产一款总质量在900kg以内，注重行驶舒适性的小车。担纲总设计的麦弗逊为了满足通用苛刻的开发要求，一改当时技术含量并不高的板簧与扭杆弹簧组合的前悬形式，创造性地将减振器和螺旋弹簧套在一起有效提高了舒适性。随后，实践证明这种结构简单且占用空间小，悬架结构在操控性和舒适性上都有所提高。遗憾的是，通用未能量产这款小车。1950年麦弗逊跳槽到福特，世界上第一辆装配麦弗逊式独立悬架的商品车就诞生在了福特英国公司。



　　要说麦弗逊式独立悬架在结构上有多简单，从构成部件来看，它仅仅由两大部分构成：支柱式减震器（简称：滑柱）和A字型下托臂。与复杂的多连杆式以及占用空间的横臂式相比，麦弗逊式独立悬架在结构上已经作了最大化精简，并且经过半个多世纪的检验，其结构充分可靠。麦弗逊式独立悬架的物理结构为支柱式减震器兼作主销，承受来自于车身抖动和地面冲击的上下预应力，转向节（也可说车轮，因为转向节作用于车轮）则沿着主销转动；此外，其主销可摆动，特点是主销位置和前轮定位角随车轮的上下跳动而变化，且前轮定位变化小，拥有良好的行驶稳定性。在麦弗逊式独立悬架中，支柱式减震器除具备减震效果外，还要担负起支撑车身的作用，所以它的结构必须紧凑且刚度足够，并且套上螺旋弹簧后还要能减震，而弹簧与减震器一起，构成了一个可以上下运动的滑柱。



　　在麦弗逊悬架结构中，还有一个关键部件---A字型下托臂，它的作用是为车轮提供横向支撑力，并能承受来自前后方向的预应力。车辆在运动过程中，车轮所承受的所有方向的冲击力量就要靠支柱减震器和A字型下托臂这两个部件承担，而这两个部件的高强度和轻质量也就成为当下最前卫的设计思路，于是就有厂商用空气减震取代传统的液压减震，不过由于成本高昂而难以形成气候。推广不了成本与舒适性成正比的空气减震，还是继续使用液压的吧，不过由减震器和A字型下托臂构成的L型麦弗逊悬架还是能为时下流行的小车装大排量发动机预留充足的空间。根据以上所述麦弗逊悬架的独特构造，再看看时髦的香港人多年前发明的：麦花臣支柱式独立悬架，理解起来是不是更直观，也更形象！












实际上富康（ZX）的换代车型就是赛纳（XSARA），所以他们在前悬结构上有诸多的相似之处；后悬也同样为纵臂扭力梁带随动转向功能















麦弗逊式独立悬架的结构就是这么简单，两部分组成：支柱式减震器和A字型下托臂



　　虽然麦弗逊式独立悬架的优点众多，但这并不能掩盖它本身的瑕疵。当装备有麦弗逊式独立悬架的车辆行驶在不平路面时，车轮很容易随路面不平发生自动扭转，令驾驶员难于控制，所以驾驶员须时刻用手握紧方向盘；而当车辆行驶速度过快车轮受到剧烈冲击时，支柱减震器又容易因为受力过猛而导致弯曲，危及车辆在行驶中的安全。此外，麦弗逊式独立悬架的抗侧倾和抑制制动点头的能力较差，虽然能通过增加稳定杆、防倾杆，以及增加弹簧圈数和阻尼系数对其进行改善，但问题无法从根本上解决，主要原因还是由于机械结构简单造成刚度和耐用性不高。正因为如此，麦弗逊悬架的减震器需根据使用公里数定期更换。



　　得益于各个厂商的设计师不断地对麦弗逊式独立悬架进行改进，才使它有今天的辉煌成就。许多厂商通过对麦弗逊悬架加装横向稳定杆，扩充其运动特性，同时使左右悬挂的下托臂或支柱减震器相连，增强悬挂系统的整体性。这主要是因为麦弗逊悬架靠支柱减震器和A字型下托臂来承受强大的车轮冲击力，容易发生几何变形，而这种结构变形体现到驾驶感受上就是驾驶者会明显感到车身侧倾加剧，稳定性较差，于是上述办法就是最好的解决方案。而当左右悬挂都处于跳动状态时，两侧的悬挂各自运动，稳定杆不发生扭转；当车辆转弯时，内侧悬挂承受的力量较大，车身会发生一定侧倾，而此时由于内侧悬挂被压缩，外侧悬挂舒张，加装的横向稳定杆就会发生扭转，产生一定的弹力阻止车辆侧倾，从而提高了车辆的行驶稳定性。如果能在其结构中再增加诸如纵向支撑杆等部件，则能同时达到提高悬挂纵向刚度的目的。其实增加悬架辅助零件的好处很好理解，好比我们使用电脑，不断地更新配置就是为了使电脑的兼容性和处理能力更强大。



　　其实，对比其他类型的独立悬架，麦弗逊式的优势还是相当明显的。与烛式悬架相比，麦弗逊式悬架的车轮沿主销转动，并且主销是可以摆动的，能提高操控稳定性；与双横臂式悬架相比，麦弗逊式悬架又具备结构紧凑、车轮跳动时前轮定位参数变化小等特点，加上没有上横臂，给发动机及转向机构的布置带来了方便。所以，麦弗逊式悬架多应用在中小型轿车的前悬架上，像我们所熟悉的雪佛兰SPARK、奇瑞A1、雪铁龙毕加索、宝马Z4、马自达6乃至行政级别的奔驰E级和别克林荫大道都装配这种悬架。



　　综合起来看，麦弗逊悬挂虽然在稳定性、刚度以及耐用度方面逊色于结构更为复杂的多连杆和双横臂式，但它的技术含量和成本都不高，适应范围很强，而且改装提升空间也很大。麦弗逊式独立悬架被誉为汽车结构中经典的设计，想必再效力半个世纪，也不是不可能的事！

[ 本帖最后由 奔车族 于 7-6-2009 08:58 编辑 ]

ccrr623724

麦弗逊式悬架，上学时学的一种典型悬架。

风之吻

麦弗逊悬架，非常的经典，但是他不适合在运动车上应用，太软

393782803

麦弗逊悬架太普遍了 呵呵

yang12320

希望能改进多连杆式悬架应用在中小型车上

天下无斑

回复 3# 风之吻


    此言差矣，多少运动车都在用麦弗逊，如宝马，阿尔法罗密欧等。 再看澳门或珠三角的赛车会，基本是麦弗逊的天下，简单，意味着可以轻量化，直接，意味着响应速度快，这都是赛车需要的。尤其前驱的运动车，麦弗逊几乎是不二选择。

duck_217

麦弗逊式悬架，一种相当经典的悬架！

zb516820018

谢谢楼主分享，我正在做麦弗逊是悬架的毕业设计

basaka

比多连杆成本低，但不是转弯天才，车中心和翻转中心距离很大