前期大致谈了车辆分级,里面也大致说了说车辆分级的一个重要指标,就是悬架。悬架好不好直接关系车辆行驶是否安全、平稳、可靠,尤其是过弯、颠簸路段的美好行车感受。悬架,专业解释:悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称。所有车辆都有悬架,古时候的车也不例外。
下图是先秦时代的一辆战车,聚焦轴的部位,车身和轴之间还有一段短木,就是车辆的悬架,只不过是将连接车身的功能和连接车轮的功能合并为一体了。
由此表述这辆车,可以说是一辆四马力、发动机前置、承载式车身的非独立单直臂悬架的车辆。
悬架本身作用是传递车轮和车身之间的力和力矩,缓和一切车辆运动中冲击带来的载荷,上图的马车,由于是木头车身,木头本身就具有缓冲性能,因此相对来说那么久远的时代,用木头作为悬架,也能起到一定的缓冲作用。
相比古老的马车,现代车辆,悬架种类就丰富多了。现在轿车的悬架主要有:麦弗逊悬架、双叉臂悬架、三连杆悬架、多连杆悬架,在以上基础上还有更细分的结构,不过多是增加辅助配件,因此大体上基础悬架是以上几大类,当然还有如同上图马车那种非独立悬架,一根连杆衔接两个轮子,由于舒适性较差但载荷大的特点,现今多用于货车或大客车。
就非独立悬架而言,我们先看目前大多数车辆的前悬——麦弗逊悬架。麦弗逊悬架以人名命名,显然麦弗逊发明的,其实按照结构来论,可以表述为单叉臂悬架。估计这么叫不好听、不给力,所以纪念发明者的同时也美化名称,干脆就叫麦弗逊悬架。
上图是麦弗逊悬架,主要由弹簧和套筒组成的减震机构和下摆臂组成,下摆臂就是叉形臂。弹簧和套筒,说白了类似打气筒加弹簧。
气筒加弹簧,首先就是更加减震,缓和冲击力,再者是双保险,一方出现问题,还有另一方担着。下摆臂设计为叉臂,当然比一根杆稳当,比如骑自行车,双手扶把就比单手稳当、牢固,而双手扶把本身就是双叉臂形式。
有时候还会增加横向稳定杆,使得悬架更能承受横向冲击力。
麦弗逊独悬结构简单灵活,但负荷性不足,因此多用于小级别车辆,且用于前悬。受到麦弗逊悬架启发,人们发现,与其一个叉臂扶把,不如增加一个叉臂,于是双叉臂悬架诞生了!
上图多了一个叉形上摆臂,和下摆臂一起组成双叉臂悬架格局,双叉臂也是用于前悬,不失灵活的同时相比麦弗逊悬架更稳固,因此用于更高级别车辆,适应更快速的过弯。
汽车4个轮子,前面的悬架有着落了,后面悬架也需要啊。
后悬相对前悬较复杂,乘坐舒适度体现在后排,总不能司机比后排座的人舒服吧。后排悬架多是连杆式非独立悬架。有三连杆的、四连杆的、五连杆的,据说还有人发明六连杆的。
从最简单的连杆式非独立悬架看,最简单的悬架是两连杆。下图就是某品牌车系之一使用的大家称之为的“两连杆”悬架,俗称“筷子”悬架,两根长的是筷子,相当于叉臂变为两根长杆子,还有一根短的是纵向稳定杆,硬说是三连杆也不能算错,但并非真正意义的三连杆。
下图是三连杆式悬架。
上图三连杆和“筷子”悬虽然都是三根连接部件,但三连杆布局是横上、横下、纵三个维度,筷子事实上就是横纵,相比来说,三连杆在横向上更能吃劲,且纵向拖曳臂相比圆柱杆更结实可靠。
三连杆后,就是四连杆、五连杆,按理说,四连杆、五连杆才是真正意义的多连杆。直接上五连杆。
五连杆,一句话,横向以外,上下前后都有支撑杆,就是东西南北中发财那种意思,全方向支撑,所以更加稳健(四连杆就是以上五连杆少了一根摆臂,少的摆臂所受力由减震套筒和螺旋弹簧负载)。
到了五连杆基本就到头了,再耍花活,也是在以上几种悬架形式上稍加改动,比如梯形支撑等。
首先强调的是,悬架不是说支撑杆越多越好,越多则束缚多,不灵活,而少了则负载能力差,相对而言,四、五连杆最合适,而很多时候,四连杆才是超选之品。
还有,也不能迷信连杆数量,还要看连杆做工和当初设计时选择的受力点是否合适,比如,即使五连杆,但都是很细的杆子,不见得比粗壮的两连杆结实。同样,通过设计,能达到完美受力效果,无所谓几连杆,连杆是为行车灵活、负载强、行驶稳的目的服务的,达到以上目的就OK。
相比车辆行驶而言,人的运动方式就复杂多了,能走能跑能爬能跳能滚能翻能钻能穿,总之,更灵活。那人有连杆吗,既能承受体重又能承受运动时体重带来的载荷同时还能保证人体平稳,如果有,是什么连杆?
首先,人的哪部分相当于轮子,车辆行走时轮子接触地面,人则是脚,而轮子和车身衔接是通过悬架,人脚和身体衔接则是通过脚踝,因此脚踝相当于人的悬架。肯定的是,人绝对是独立悬架。
上图是脚步踝关节,踝关节由胫骨下端、腓骨下端和距骨组成,而相比较车辆悬架,既要灵活又要负重,事实上只有这三根骨头组成的踝关节起到承上启下的作用,因此,人类的悬架就是三连杆独立悬架,惊不惊喜?意不意外?不过,人体接触地面行走不是靠轮胎,而是脚步,仅仅凭借“三连杆悬架”还无法满足需求,事实也如此。
上面是脚步韧带肌腱组织图,如果加上跟骨、指骨、楔骨等,一共差不多40多个部件,由此承接了承重、运动、转向等功能,应该是“40+连杆独立悬挂”!
尽管人体骨头、肌腱组织比不了车的钢铁塑料结实,但通过完美的设计,能承担复杂运动且灵活多变,并且可承受一定负载力。
由此可见,作为车辆,悬挂形式根据其使用目的设计就是好的悬挂,并不用刻意追求多少连杆,连臂形式,再说了,复杂的悬挂是舒服,银子也喜人不是,所以适合自己的就是最好的!
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