最近几天，小P的一个同学神情紧张的问我，听说下一代马自达3昂克赛拉要换扭力梁悬架了？我立刻就知道了事态的严重！自从几年前大众神车速腾将多连杆换为扭力梁悬架并发生了“断轴”事件后，国内车迷对“扭力梁”似乎极为抵触，一时间将其推上风口浪尖。今天，小P就客观的给大家科普下这两种悬架的优缺点。
扭力梁悬架结构
先来看看扭力梁悬架吧。如图1所示，扭力梁的结构特点就一个词：“简单”。所有的扭力梁结构都遵循“两纵一横”模式。一横指的是中间的扭力梁（又称扭转梁），这是这种悬架的核心。学过工程力学的工科学生应该从字面意思上就能看出来，这个结构既承受“扭矩”（扭）又承受“弯矩”（梁）。“两纵”指的是左右纵臂，其方向与车身纵向方向一致，所以称之为纵臂，纵臂前端与左右支架通过衬套（图中未标注）相连，左右支架固定在车身地板上。纵臂的运动轨迹是绕着衬套轴线旋转。一般而言，弹簧和减振器的下端固定在纵臂上，上端固定在车身地板。
图1 扭力梁悬架结构示意图
扭力梁悬架设计要点
为了更好的理解扭力梁悬架，小P科普下工程师在设计扭力梁悬架时注意的关键要点。大家千万不要以为扭力梁结构简单，它的设计就很简单，其实能轻松玩转扭力梁的设计师在国内几乎没有...小P虽然也是设计悬架的，说起这个也自惭形秽。
扭力梁的截面形状
扭力梁作为后悬架最重要的承载单元，其结构形状是很关键的，尤其是梁的截面形状。通常市面上我们常见到的梁的截面形状就以下几种：开口的V型、U型和封闭式的。每一种的截面几何的参数，比如开口角度、过度的圆角半径都是要反复技术验证的。如果涉及到变截面梁（从中间到两边，梁的截面形状变化）就更加复杂了，这一些都需要先进的计算机辅助工程（CAE技术）软件来计算。
图2 截面形状
扭力梁的强度
设计扭力梁的3D工程师做出数模后，要交给负责强度计算的CAE工程师来验证，如果不行就要重新设计。下图显示了CAE工程师通过计算发现该款扭力梁在靠近与纵梁连接位置处强度不足。（CAE强度分析软件一般将受力较大的地方用深红色表示）。
图3 强度校核
动力学分析
强度校核通过只是第一步！设计出的扭力梁在车辆行驶过程中能否满足舒适性和操纵性的要求呢？如果刚性（描述物体不易变形的物理量）设计的过于强，那么车辆的舒适性就会很差，如果刚性设计的特别弱，那么操纵性就会很差。整车厂有专门负责车辆动力学的工程师负责对此进行验证，
图4 动力学校核
衬套的设计
扭力梁与车身的连接主要依靠衬套，纵臂围绕着衬套轴线旋转。所谓衬套就是一种橡胶件，避免硬连接，起到隔振的作用。但衬套不能设计的太硬，否则舒适性会很差，也不能设计的太软，否则操纵性会差。同时衬套与车身横向的角度也是重要的设计参数，下图中的角度如果太小，则悬架无法抵抗来自侧向的力，操纵性就很差，反之舒适性就很差。
图5 衬套的设计
扭力梁悬架只有这一对衬套，这是一个巨大的短板，这个衬套要兼顾抵抗侧向的受力又要缓和垂向的冲击，所以往往只能做到相互妥协，不会兼顾。
结构振动
扭力梁这种结构天然就容易产生振动，尤其是与后面的刹车盘产生共振。当制动刹车的时候，制动盘往往会产生高频振动，直接通过纵臂传递给车身，纵臂这个零件往往还会起到“大喇叭”的作用，将振动和噪声放大。而扭力梁悬架只有一对可怜的衬套起隔振、降噪作用（别忘了这个衬套还需要兼顾其他很多工作）。怎么办？还是算！工程师要计算这套结构的固有频率，将其固有频率与制动盘的频率避开，尽量减少共振。
图6 结构振动传递路径的分析
其他
你以为完了吗？没有！！！这些都设计完以后，还可能面临很多问题：你的这结构冲压工艺能做出来吗？焊接工艺怎么样？耐久性怎么样？一系列的问题接踵而至...所以，设计一款成熟的扭力梁是很耗时费力的大工程...据说这玩意法国人玩的最溜...
图7 法国小钢炮——梅甘娜
多连杆悬架的结构
其实，小P今天特意在扭力梁上扯了很多，有机会可以再专门写一篇介绍文章，刚才那些对于扭力梁的设计研发都是凤毛麟角。之所以写这么多，主要是因为大多数消费者对扭力梁不够了解，关注度也不如多连杆悬架，以为其设计很简单。所以小P多发挥了一些^_^。好了，现在看看多连杆吧！
先上图！看看我们的神车宝马！
图8 宝马后悬架
图9 大爷我就是杆多
看到没有！是不是逼格很高。的确，扭力梁与它比起来简直可以用“简陋”形容。多连杆悬架就是副车架+各种杆+各种衬套。多连杆小P今天就不展开说了，简单说说它为什么难，难就意味着逼格高，所以性能车、豪华车都用它，哈哈^_^
多连杆的设计难点
关于多连杆的设计，核心在于悬架硬点的设计（所谓悬架硬点，就是悬架这些杆的连接点的空间位置）。假如有5个连杆，那么就有10个硬点位置，每个位置有XYZ三个方向的坐标，这就是30个参数。5个连杆就有10个衬套，每个衬套有径向和轴向两个刚度参数，这就是20个参数。再加上其他参数，工程师要考虑50+个参数对于车辆动力学（车辆动力学是极其复杂的一个研究领域）中20+的设计目标，你说难不难？
悬架大PK
好了，还是回归主题吧，到底这两种悬架怎么比？先来分析下各自的优劣势：
扭力梁悬架
优点：
成本低（一个扭梁充当了副车架+稳定杆）
结构简答，布置空间小，留给后排及后备箱的空间多
缺点
勉强做到舒适性与操纵性兼顾，很难做到双优
对侧向力的抵抗不足，一般侧向发生一点碰撞，整个悬架都得全换（亲身经历）
逼格低。。。
多连杆悬架
优点：
设计空间大，可优化的参数空间多，各个衬套各司其职，如果设计的好，可以同时具备优秀的舒适性和操控性
更高的物理极限
抵抗侧向力的能力强
逼格高。。。尤其是全铝的多连杆。。。
缺点：
贵啊，死贵死贵的
需要的布置空间多，影响后备箱的空间
总结
其实，悬架没有优劣之分，符合车型定位的悬架是最好的悬架。作为厂商，在成本与性能方面的平衡是很重要的，现在越来越多的车型开始向扭力梁悬架转型，也有的厂家反反复复犹豫不决，似乎在试探市场反应。作为消费者，买什么不重要，重要的是知道自己买了什么~
题外话
大众的速腾案例给扭力梁抹了黑，小P觉得这只是一个失败的案例，但不能代表扭力梁不可靠。任何产品，可靠性和耐久性是最低的要求，这是我们工程师的底线。小P猜测，速腾扭力梁开发失败的原因可能是：在原有多连杆的平台上，工程师为了尽量减少其他零件的更改，硬是做出了一个嫁接的扭力梁。这项工作本身难度就极大，厂商还是太冒进了。
最后，看看神车Type R的扭力梁悬架，你知道我要说什么。。。
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