鲁达 [XCAR 科技测试 原创]
前言:关于汽车科技，学术期刊上的文章有很多了，但专业文章的术语太多，普通人读不懂，而且也不会有兴趣去读。因此，爱卡科技频道的《走进身边的汽车科学》栏目应运而生，本栏目旨在为大家提供与科技相关的常识性问题，解决有关汽车技术和相关科技配置的大众型误区和疑问。当然，如果各位卡友有任何关于汽车的疑问也可以在文章的讨论区留言并@作者，我将及时给予答复。
继上一期《走进身边的汽车科学 车辆分级》之后，本期我们将讨论“簧下质量”这个问题。关于簧下质量，江湖上曾有传言：“簧下一公斤。簧上十公斤。”十分有意思的说法，不过这样说有科学根据吗？或者说什么是簧下质量？减轻簧下质量对车辆有好处吗？相信看完本文后，你的心里会有一个答案。
什么叫簧下质量？
但如果要十分细致的对簧下质量下定义却不是件容易的事情，这主要与汽车的驱动形式以及悬架的形式有关，比如四驱车的传动轴、整体桥等都应属于簧下质量。或者普通的非断开式驱动桥，整个驱动桥总成及一端与其相连并支承其上的传动轴的部分质量，与左右驱动车轮一起均属于汽车的簧下质量。
簧下质量的影响
当然，当我们谈论簧下质量时，不说簧上质量是不道德的，因为影响车辆动态响应以及车辆操控性能的直接原因不能说只关乎簧下质量，而是簧上质量与簧下质量的比值。
簧下质量的定义及影响
簧下质量之轮毂（轮圈）
轮毂对于簧下质量的影响可谓是意义深重。首先车子起步、减速都会更轻快，转向也会更犀利，经过不平路面的车体表现也会更稳定。
也就是说，轮毂的功能性看外表就能略知一二，下面就来详细地说明。
1.轮辐及外形设计
轮圈根据设计的不同，外观、重量、平衡等当然会有不同。实际来说，越轻的轮圈在压到坑洞时，减震器的吸震效果越好，乘坐的感受也比较舒适；弯道的稳定性也越高。特别是弯道上，荷重较小的轮胎内侧也能持续与地面接触，保持抓地力。所以轮毂的功能性与外观设计也有一定比例的相关性。
2.重量的不同
测试机构为了获得公正的数据，测试采用更换轮毂的方式。另外，我们可以看到，哪怕是强调高性能的轻量化轮毂，对于外观设计也非常重视。
在最后的绕桩测试中，车辆的转向性在分别装上原厂和轻量化轮毂式，也有很大不同。原厂轮圈较重，转向的灵活性会比轻量化轮毂差一些。原厂轮毂的测试时间为7s；轻量化轮毂的测试时间为6.5s。
3.材料的差异
设计及重量对轮毂来说都非常重要，此外散热性问题也不能忽视。轮毂放出的热量主要是从刹车盘产生的。虽然现在的刹车片都会有散热设计，但动辄数百度的刹车问题要瞬间降温是不可能的。因此，轮毂的材料及轮辐的设计也要考虑散热的作用。轮毂所吸收的热量会在行驶中通过轮辐释放到空气中，达到散热的目的。
小结：轮毂对簧下质量的改善有较大的影响，而轮毂的改装也是大多数人较为热衷的改装方式，了解轮毂对簧下质量的影响，相信会对大家有所帮助。
簧下质量的重要影响因素-轮毂
减小簧下质量之驱动桥
汽车的驱动桥位于传动系的末端，其基本功能是增大由传动轴或者直接由变速器传来的转矩；同时，驱动桥还要承受作用于路面和车架或者车身之间的铅垂力、纵向力、横向力和其中的力矩。对于不同类型的汽车，正确地确定驱动桥的结构型式是工程师们必须解决的问题，另一方面簧上质量和簧下质量的比值与驱动桥的结构也有密切关系。
断开式驱动桥
驱动桥在行驶过程中受力情况复杂，对于断开式驱动桥来说，由于其主减速器壳等部件装在车厢上，则主减速器、差速器、全部传动轴的质量和半轴的部分质量都转化为簧上质量，大大减小了汽车的簧下质量，加之又配以独立悬架，因此能够显著地提高汽车的行驶平顺性。
非断开式驱动轴
对于普通的非断开式驱动桥来说，整个驱动桥总成及一端与其相连并支承其上的传动轴的部分质量，与左右驱动车轮一起均属于汽车的簧下质量。当汽车行驶时，由于轮胎与不平路面相撞使簧下质量产生的冲击传给车身，这种冲击会随汽车簧下质量的增大而增大，从而影响汽车的可靠性、行驶平顺性并缩短汽车的使用寿命。
小结：断开式驱动桥大部分用于货车或者客车，而一般的轿车都会使用断开式驱动桥，而且断开式驱动桥必须与独立悬架相搭配，从而会使车辆拥有一个较为理想的簧下质量。
刹车盘与刹车卡钳
刹车系统也能够对簧下质量产生一定的影响，我们先来说说刹车盘。简单来说，盘式制动就是刹车钳钳住刹车盘产生制动力。
通风盘式优点是散热快，因为长时间刹车会导致制动部件高温，刹车效能随之下降，对于一些跑车经常加减速，高温导致的刹车效能下降是很致命的。还有一个优点是轻，对于吹毛求疵的跑车来说，尽可能的减轻车轮重量对于加速很有帮助。
然后我们再来看刹车卡钳，多活塞式的卡钳必然比单活塞卡钳的制动能力强，而多活塞卡钳多采用分体式设计，但一体式卡钳其整体刚性较好，而且多活塞卡钳也可能存在着重量较重，制动总泵排出量匹配的问题。
减小簧下质量-驱动桥/刹车
减小簧下质量之悬架型式及材质
在簧上质量一定的情况下，悬架也是对减小簧下质量的重要影响因素。悬架对簧下质量的影响大致可以分为两个方面，一个是悬架的型式，另一个就是构成悬架部件的材料问题。
我们先来看悬架的型式。如果详细地对悬架进行划分，那么其大概可分为刚性、半刚性以及独立悬架。其中刚性桥主要以钢板弹簧为代表，我们这里就不做讨论。
半刚性桥则以扭力梁悬架为代表，独立悬架则包括我们熟悉的麦弗逊悬架、双横臂悬架等。单纯从簧下质量的角度分析，独立悬架拥有更好的动态响应也就是说拥有比扭力梁悬架更好的簧下质量特性。其原因是，扭力梁悬架一般只有两个固定点，装配会很简单，也很结实，两个固定点之间的距离较大减小了结构应力，运动受到限制。而独立悬架每个车轮的悬架之间都不会过多的干预有助于提高汽车的运动性能和轮胎与地面的接触。
当然，不同的独立悬架也有不同的簧下质量效果，对舒适性、运动性能也有不同的影响。比如纵臂式悬架，首先它对空间的要求较小，造价比较低，但在运动时，车轮上下跳动将会产生明显的后倾变化（主销后倾角：角度大小与操控和转向密切相关，过小或左右不相等会造成跑偏和无路感现象），因此一般用在不进行转向的后轮。
纵臂式悬架
另外，由于纵臂式悬架的结构原因（一般会有比较重的纵臂和后轴体）因此总体的重量较大，在独立悬架中不占优势。
在独立悬架中最能体现运动性的应该算双横臂（上、下A型）悬架和多连杆悬架了，其悬架的杆件数量多，价格也比较高，在赛车和跑车上面应用的较多。
法拉利双横臂悬架
斯巴鲁WRX STI所采用的双横臂悬架。
不过由于双横臂悬架一般会采用硬的铰接件（避免车轮姿态发生大的变化），因此会降低舒适性。
材质
对于现在的汽车而言，全铝车身、碳纤维等高科技技术的应用使得车身轻量化成为了一个趋势，只减轻车身重量而不注意簧下质量最终会影响操控和乘坐的舒适性，经过上面的分析，我们可以看到降低簧下质量的难度，不只是换个轻量化轮毂那么简单的事情，还要跟悬架，车桥等部件相匹配构成一个整体。那么，既然车身有轻量化，簧下质量自然也存在着轻量化的手段，那就是使用更轻的材质。
不过我在这里想多说两句，就是锻造和冲压件的问题。比如铸造的铝制下摆臂肯定是比钢制的下摆臂的重量更低，而如果同是钢的材质，冲压技术要比铸造拥有更高的强度。另外，一般同样材质的冲压件也会比铸造件有更轻的质量，这是由于冲压件的工艺和特性造成的。冲压一般会包括冲裁、弯曲、拉伸等好多步骤，我们不在这说的那么晦涩，说白了就是冲压件经过这些工艺后会变的薄、匀、轻、强的特点，而铸造件一般都是用液态金属浇注、压射等方式注入铸型中得到的，这种方式一般会比较粗暴，部件的内部会产生气孔、缩孔等缺陷，质量会不够稳定。
由此，我们可以得出结论，如果是同是钢这种材质，冲压件会比铸造件拥有更好的簧下质量（轻/强度高）而锻造的铝制部件比钢制的更轻，对了，铝是无法进行冲压的，因为铝合金材料在冲压时容易产生金属疲劳，说白了就是会产生裂痕，行驶时有断裂的危险（比铸造更好的锻造可以，但成本更高）。
总结：一辆汽车从静止到启动行驶需要很大的能量，轮胎、悬架、车桥等部件越重，车辆需要启动所需的动力就越多，转向灵活性就越差，这就类似你穿着登山靴和轻盈地带有气垫的跑鞋进行运动一个道理。另一方面，轮毂、悬架轻了，惯性就会减小，遇到复杂路面时反应就会变快，对操控也有提升。综上所述，有这样一个公式：簧上质量/簧下质量=越大越好。这也就是为什么我们都追求一个良好的簧下质量的原因。
编辑点评：正所谓汽车是科技的整体体现，就簧下质量这样一个看似简单的问题也隐藏着许多奥秘。车辆的底盘系统是一道大餐，它极其复杂而又与各个系统部件紧密相连，簧下质量只是底盘的一方面，在减小簧下质量的同时只有做好整体的车辆匹配和调校才能得到一副合格的底盘。
减小簧下质量-悬架