基于某两款车型的悬架系统结构及操作稳定性分析

马健

摘 要：汽车悬架是车架与车桥或车轮之间的一切连接装置的总称。其作用是在车架与车轮之间传递力和力矩，同时对路面不平产生的冲击起到缓冲作用，并对由此产生的震动起到衰减作用。麦弗逊式独立悬架和多连杆式独立悬架是现在轿车上比较常见的悬挂机构，文章选取奥迪Q3和宝马X3两款车型对两种悬架系统进行相关分析。

关键词：麦弗逊；多连杆；悬架；动力学

中图分类号：U463.33 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）17-0087-02

麦弗逊式悬架通过横摆臂利用铰链将车架与转向节以及车轮连接在一起，减震器的下端与转向节相连接，减震器的上端通过带轴承的橡胶—金属支撑于车身作铰式连接。当车轮上下跳动时，横摆臂绕车身连接铰链上下跳动，通过转向节式减震器上下跳动，缓解冲击的作用。多连杆式悬架是通过多根杆件的组合来一起控制车轮位置变化的悬架，由于多个连杆的共同作用，可以对车轮进行多个作用力的控制，使得它能更好地减少外倾角的变化，以及在车轮跳动过程中抑制车轮前束和轮距的变化等优良性能，使汽车行驶过程中具有更加优良的操纵性能。

1 两款车型悬架种类及特点

经过几十年的发展，悬架的结构形式有很多，分类方法也有很多，目前较为广泛的分类方法可以把悬架分为独立悬架和非独立悬架。非独立悬架的结构特点是两侧的车轮由一根整体式车桥相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架悬挂在车架（或车身）的下面，这种悬架结构简单，传力可靠，但两轮受冲击震动时互相影响。而且由于非对立悬架质量较重，悬架的缓冲性能较差，行驶时汽车振动冲击较大，目前绝大多数应用在货车上，在轿车上应用较少。独立悬架则是每个车轮单独通过一套悬挂安装在车身或者车桥上，车桥采用断开式，中间一段固定在车架或者车身上，这种悬架两边车轮受冲击时互不影响，由于悬架质量较轻，缓冲与减震能力较强，乘坐舒适，各项指标都优于非独立式悬架，但结构相对复杂，而且还会使驱动桥、转向系变得复杂起来，目前较多应用在小轿车上。

①奥迪Q3车型前悬挂采用麦弗逊式悬架系统如图1所示，该种布置方式增大了两前轮内侧的空间，有利于发动机和其他一些部件的安装，增加了车内可用空间。该悬架下控制臂为铝制一体型结构，大大减轻了控制臂的重量，其一侧通过单一铰链与钢制转向节连接，另一侧通过一个铰链和铝制轴承座与车架连接在一起。当转向时转向节绕一个铰接点进行旋转时，下控制臂不会出现任何运动，当车轮上下运动时，下控制臂才会随转向节运动，从而带动与转向节相连的减震元件和弹性元件工作，减缓车轮跳动带来的冲击。

②奥迪Q3车型后悬挂采用四连杆式悬架系统如图2所示，该悬架系统由防倾杆、纵向支撑臂、下前控制臂、下后控制臂组成，当车轮发生跳动时，纵向支撑臂提供纵向作用力，控制臂提供横向作用力，防倾杆件起到横向缓冲作用，避震器一端与车架相连，另外一端与下后控制臂相连接，通过多个力的作用使得车轮驶过坑洼路面时，首先上下控制臂开始在可控范围摆动，以及时准确地给予车轮足够的弹跳行程，如果路面继续不平，同时车辆的速度加块，此时纵向支撑臂的作用就是把车轮始终固定在一个行程范围值内，同时减震器也会伴随上下控制臂的摆动吸收震动，纵向支撑臂同时上下摆动配合上下控制臂使车轮保持自由弹跳，令车身始终处于相对平稳的状态。

③宝马X3车型前悬挂为麦弗逊式悬挂如图3所示，该种布置方式与普通麦弗逊的下摆臂部分结构有所不同，官方称为双球节弹簧减震支柱前桥。奥迪Q3下摆臂为一体式结构，宝马X3下摆臂被拆分为两个独立的结构，下前控制臂，下后控制臂。两个控制臂各通过两个铰链连接装置将车身和车轮连接起来，分别对车轮进行横向及纵向的定位。将每根控制臂与车身和转向节的铰接点进行连接，两根控制臂的延长线将产生一个交汇点，此交汇点就是主销内倾角的回转点。当车轮发生转动时，通过转向拉杆的作用使得转向节围绕着其与两根控制臂的铰接点进行旋转，以右转情况下的右侧悬架为例，作用在前悬架下方的共有3个控制点，转向拉杆提供主要转向力，控制臂和拉杆分别提供不同方向的辅助力量，在其共同作用下，该结构使得车辆的操纵更为灵敏。

④宝马X3车型后悬挂为五连杆式悬架系统如图4所示，该悬架系统由防倾杆、上控制臂、下控制臂、下前控制臂、下后控制臂和减震机构组成。由图可以看出宝马X3与奥迪Q3的布置方式有明显的不同，宝马X3的后悬挂没有采用纵向支撑臂，而是采用四个控制臂分别用两个铰链机构将车架与车轮相连接，从车轮轴向看，四个控制臂都有一定程度的外倾，从而能够更好在车轮跳动时控制车轮的晃动。

2 结 语

麦弗逊式独立悬架系统因其造价较低，性能较好被广泛应用在轿车前悬架中，但每款车型都有自己的特点，根据不同的目的，各家汽车企业对悬架系统都有不同的改良和变形。多连杆式悬架虽然拥有很多的优点，但它结构比较复杂，占用空间较多，应用范围并不是很广泛，多用于一些中高级轿车上，在技术更加成熟，成本控制做到更好后，多连杆式悬架系统会应用到更多的车辆中。

参考文献：

[1] 奉铜明.汽车多连杆悬架的多目标优化与分析[D].长沙：湖南大学，2011.

[2] 邵昭晖.汽车麦弗逊悬架三维设计与运动分析[D].武汉：武汉理工大学，2011.

[3] 吕振华，徐建国.五连杆悬架的刚体运动学和弹性运动学分析[J].设计·计算·研究，2002，（12）.