簧下質量

● 簧下質量的定義

簧下質量其實是一個相對簧上質量而言的概念_對於一輛車_我們可以將其分成簧下質量和簧上質量兩個部分.如果給簧下質量下個定義_它是指不由懸掛系統中的彈性元件所支撐的質量_一般包括有車輪、彈簧、減震器以及其它相關部件等_而簧上質量自然就是車輛剩余部分的質量_一般包括車架、動力系統、傳動裝置、乘員等.

● 簧下質量的界定

對於簧下質量的界定其實並不是一件容易的事情_嚴格意義上來說_相對車身運動或者說隨著車輪跳動的部件都應歸為簧下質量.像與車身完全沒有接觸的車輪自然好理解_但是像彈簧、減震器、獨立懸掛系統中的連桿、非獨立懸掛系統中的扭力梁以及四驅車型中的傳動軸_它們的特點都是一端與車身相連或者通過副車架間接的與車身相連接_而另一端則隨著車輪上下跳動.這在實際的計算中_一般可以取這些部件質量的二分之一作為簧下質量.

● 簧下質量的意義

在車輛動態行駛理論中_有一個簧上質量與簧下質量之比的數據.對於一輛車來說_我們在不考慮其懸掛設定的因素下_單純從簧上質量與簧下質量之比的角度出發_這個比值越大_也就意味著該車擁有更好的乘坐舒適性_而更小的簧下質量同時意味著懸掛系統擁有更好的動態響應能力以及車輛的操控性_接下來我們分別從這兩方面來進行解讀.

–對乘坐舒適性的影響

車輛在路面行駛時_懸掛系統會不斷接受來自路面的沖擊_乘員在車內最理想的舒適狀態_則是車體始終相對路面保持靜止_車輪隨著路面情況不斷起伏_不過想通過機械的結構做到這一點幾乎是不可能的_但是通過增大簧上與簧下質量之比_車輛可以更接近這種行駛狀態.

如果車體（簧上質量）在車的整備質量中占有較大的比重_那麼這個較大的質量自然會增加車輪對地面的壓力_使車輪緊密的貼合路面.當車輪遇到來自路面的凸起或凹陷時_如果簧下質量較大_那麼它自然也會有更大的運動慣性_在隨著路面起伏時也需要相對更長的時間.如果在車速一定的情況下_還來不及改變運動軌跡的懸掛系統會將這種路面的起伏直接傳遞給車身_而懸掛系統並沒有完成自身應該過濾震動、吸收沖擊的工作.車速越快_對車身造成的沖擊也就越明顯_這也就很好的解釋了當遇到一個較大的障礙物時_慢速通行和快速通行對乘坐舒適性所產生的不同影響_較低速度通過是給懸掛系統留有更多的起伏運動時間以減小對乘員舒適性的影響.

同時_更小的簧下質量必然會使懸掛系統擁有更好的動態響應_以達到車身平穩_而車輪快速的隨路面起伏來緩和沖擊的狀態.對於采用獨立懸掛系統的車輛而言_單純從簧下質量的角度分析_其在先天機構上相比采用扭力梁結構的車型擁有更好的響應_當然彈簧以及減震器的調教與設定同樣對車輛的舒適性有著不可忽視的作用.

在實際駕駛中_人們通常會感覺到一輛滿載的車輛會比空載時擁有更好的行駛平穩性_這種在其它參數不變_只增加簧上質量或者說減小簧下質量所占比重的情況確實可以使車輛更加舒適.對於現在的汽車而言_車身輕量化是一個趨勢_車身重量的減輕_也應該伴隨著簧下質量的減小_但是降低簧下質量相比減小車身重量要困難得多_在保證合理的幾何懸掛設置和強度的要求下_通過使用更輕的材質來減小簧下質量不失為一記良策.

對於中大型車或者豪華型車而言_由於車身安裝有眾多電子設備_同時較大的車架_再加上發動機、傳動系統等_通常會導致其整備質量較大.然而復雜的懸掛結構也導致其相比普通車輛有著更大的簧下質量.為了獲得更好的乘坐舒適性_對於一些部件采用鋁合金材質可以有效減小簧下質量在整車重量中的比重.

對車輛加速性和操控性的影響

對於喜愛改裝的朋友而言_輪圈往往是他們最先改造的項目_換一個造型更炫、直徑更大的輪圈_同時通過搭配低扁平比的輪胎可以帶來不錯的視覺效果_但是很多人卻忽視了改造背後所帶來的簧下質量的增加.發動機的扭矩通過半軸帶動車輪旋轉_更重的輪圈意味著更大的轉動慣量_車輛的動力如果不進行相匹配的提升_在驅動擁有更大轉動慣量的車輪時必然會導致車輛加速性能的下降.

懸掛系統的改造還包括升級剎車系統_比如換用大尺寸的剎車盤_由單活塞升級為多活塞式卡鉗_如果在升級改造時沒有考慮到使用輕量化的套件_那麼無意中都會增加簧下質量_而影響車輛的性能.更輕的簧下質量其實就相當於百米運動員穿著一雙超輕的跑鞋_更小的運動慣量帶來的是更好的加速性能.

對於一套理想化的懸掛系統_在保證其擁有出色的幾個懸掛結構的條件下_盡量降低簧下質量可以減小該質量對懸掛性能的影響.這也為彈簧、減震器、防傾桿等部件的設定與調校留下了更多的可操作空間.

可以看到蘭博基尼LP700的懸掛系統采用了F1賽車的推桿式水平懸掛系統_每個車輪只依靠一根推桿匹配較硬的彈簧設定來支撐車身重量.這種設計的巧妙在於將原本屬於簧下質量的彈簧和減震器劃歸到簧上質量的范疇裡_減輕的簧下質量為車輛提供了更廣闊的調教空間_使車輛擁有更好的操控性.

目前有一種采用輪毂電機驅動車輛的新能源汽車_它將動力系統置於輪毂的位置上_這樣大大增加了車輛的簧下質量.由於沒有體驗過該類車型_所以具體的乘坐表現還無法判斷_或許廠商會通過對懸掛系統其它部件的調教來彌補這種先天結構上的劣勢.

全文總結

當我們單純的從簧下質量的角度去分析其對車輛動態行駛特性所產生的影響時_會發現減小簧下質量不論對於講求舒適平穩的豪華轎車_還是講求運動與極限操控的超級跑車而言都具有不可忽視的作用.對於熱衷改裝的朋友而言_對涉及到簧下質量部件的改造和升級同樣需要考慮質量的改變所帶來動力性能的變化.應該說車輛的底盤是一套極其復雜但又關乎車輛基本行駛性能的系統_對於其中任意部件的調整_都會使車輛表現出不同的行駛特性.而簧下質量只是復雜的底盤系統中的一方面_在減小簧下質量的同時只有與其它相關部件進行更好的匹配和調教_才能打造出一幅適合自身車型特點的底盤系統.

關鍵詞:非獨立懸架