麦弗逊式悬架

独立悬挂

麦弗逊式悬架是将车架与车轴弹性连接起来的重要部件,它的结构和性能参数对汽车的行驶平顺性和操纵稳定性有着直接的影响。它是当今最为流行的独立悬挂之一，一般用于轿车的前轮。它是汽车安全结构的重要组成部分，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。

汽车悬架的发展历程

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。

发展到此，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应用于车辆上，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。

麦弗逊式悬架是当今最为流行的独立悬挂之一，一般用于轿车的前轮。麦弗逊式悬架的车轮也是沿着主销滑动的悬架，但与烛式悬架不完全相同，它的主销是可以摆动的，麦弗逊式悬架是摆臂式与烛式悬架的结合。

与双横臂式悬架相比，麦弗逊式悬架的优点是：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；与烛式悬架相比，它的滑柱受到的侧向力又有了较大的改善。麦弗逊式悬架多应用在中小型轿车的前悬架上，保时捷911、桑塔纳、国产奥迪、夏利、富康等轿车的前悬架均为麦弗逊式独立悬架。虽然麦弗逊式悬架并不是技术含量最高的悬架结构，但它仍是一种经久耐用的独立悬架，具有很强的道路适应能力。

麦弗逊式悬架的发明

麦弗逊（Mcpherson）是美国伊利诺斯州人，1891年生。大学毕业后他曾在欧洲搞了多年的航空发动机，并于1924年加入了通用汽车公司的工程中心。30年代，通用的雪佛兰分部想设计一种真正的小型汽车，总设计师就是麦弗逊。他对设计小型轿车非常感兴趣，目标是将这种四座轿车的质量控制在0．9吨以内，轴距控制在2．74米以内，设计的关键是悬架。麦弗逊一改当时盛行的板簧与扭杆弹簧的前悬架方式，创造性地将减振器和螺旋弹簧组合在一起，装在前轴上。实践证明这种悬架形式的构造简单，占用空间小，而且操纵性很好。后来，麦弗逊跳槽到福特，1950年福特在英国的子公司生产的两款车，是世界上首次使用麦弗逊悬架的商品车。麦弗逊悬架由于构造简单，性能优越的缘故，被行家誉为经典的设计。

结构组成

麦弗逊式悬挂是当今世界用的最广泛的轿车前悬挂之一。麦弗逊式悬挂由螺旋弹簧、减震器、三角形下摆臂组成，绝大部分车型还会加上横向稳定杆。主要结构简单的来说就是螺旋弹簧套在减震器上组成，减震器可以避免螺旋弹簧受力时向前、后、左、右偏移的现象，限制弹簧只能作上下方向的振动，并可以用减震器的行程长短及松紧，来设定悬挂的软硬及性能。

麦弗逊式悬挂结构简单所以它轻量、响应速度快，并且在一个下摇臂和支柱的几何结构下能自动调整车轮外倾角，让其能在过弯时自适应路面，让轮胎的接地面积最大化。虽然麦弗逊式悬架并不是技术含量很高的悬架结构，但麦弗逊式悬挂在行车舒适性上的表现还是令人满意，不过由于其构造为直筒式，对左右方向的冲击缺乏阻挡力，抗刹车点头作用较差，悬挂刚度较弱，稳定性差，转弯侧倾明显。

以捷达轿车的麦弗逊式前独立悬架为例。如图《麦弗逊式前独立悬架》所示：

筒式减振器7为滑动立柱，横摆臂12的内端通过铰链10与车身相连，其外端通过球铰链15与转向节8相连。减振器的上端通过带轴承的隔振块总成2（可看做减振器的上铰链点）与车身相连，减振器的下端与转向节相连。车轮所受的侧向力通过转向节大部分由横摆臂承受，其余部分由减振器活塞和活塞杆承受。因此，这种结构形式较烛式悬架在一定程度上减少了滑动摩擦和磨损。

筒式减振器上铰链的中心与横摆臂外端的球铰链中心的连线为主销轴线。此结构也为无主销结构。当车轮上下跳动时，因减振器的下支点随横摆臂摆动，故主销轴线的角度是变化的。这说明车轮是沿着摆动的主销轴线而运动。因此，这种悬架在变形时，使得主销的定位角和轮距都有些变化。然而如果适当地调整杆系的布置，可使车轮的这些定位参数变化极小。

应用

由于其占用空间小适合小型车以及大部分中型车使用国内常见的广州本田飞度、东风标致307、一汽丰田卡罗拉、上海通用君越、一汽大众迈腾等前悬挂均采用了麦弗逊式独立悬挂。

需要特别说明的是作为超级跑车的保时捷911也采用了麦弗逊式前悬挂，这足以证明这款悬挂具有广泛的适应性。

适用车型：中小型轿车、中低端SUV前悬架。

优缺点

主要优点：

麦弗逊悬挂拥有良好的响应性和操控性，该悬架结构简单、占用空间小、非簧载质量小、响应较快、制造成本低、发动机及转向系易于布置、能与多种弹簧相匹配及能实现车身高度自动调节等优点，适合布置大型发动机以及装配在小型车身上。

主要缺点：

由于主销轴线为减震器上端与车身连接点和摆臂与转向节连接点的连线，因此当车轮上下跳动时，减震器下支点随横摆臂摆动，主销轴线的后倾角和内倾角也随之改变。也就是说车轮沿摆动的主销轴线转动。因此，这种悬架在变形时，主销的定位角和轮距都会变化，如果设计不当，就会大大影响汽车的使用性能（如转向沉重、摆振、轮胎偏磨、轮胎使用寿命低等）。

行驶在不平路面时，车轮容易自动转向，故驾驶者必须用力保持方向盘的方向，当受到剧烈冲击时，滑柱易造成弯曲，因而影响转向性能。稳定性差，抗侧倾和制动点头能力弱，增加稳定杆以后有所缓解但无法从根本上解决问题，耐用性不高，减震器容易漏油需要定期更换。

此外，由于悬架系统通过转向节和转向系统相连，两者在运动过程中存在干涉现象，即所谓的转向干涉。因此，如何适当调整杆系的布置，使悬架系统处于理想的运动范围内，是设计麦弗逊式悬架的技术关键。

通过充分利用悬架的几何布置，可使布置麦弗逊式悬架的汽车平顺性与操控稳定性有更好的表现。而充分利用悬架的几何特性，更好的控制汽车动态特性，进一步优化汽车底盘的性能，正是汽车悬架设计的一个发展方向。

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