只要3分鐘 了解簧下質量及其對車輛的影響

前幾期的文章中，我們介紹發動機布置與驅動方式時，介紹了車輛重心以及前後軸荷對於操控的影響，那個是從更宏觀的角度去看重量分布，今天我們來看一個更加微觀的重量分布問題，那就是簧下質量。所謂簧下質量，簧指的就是懸掛系統中的減震彈簧，整體意思簡單說就是彈簧之下的重量。那麼，為什麼會把簧下質量單獨拿出來分析？這部分的重量對於車輛的操控與舒適有怎樣的影響，今天我們就跟大家一起探討下。

簧下質量的定義與組成部分：

汽車的懸掛結構比較龐雜，想要清晰界定簧下質量部分不是一件容易的事情。我們都知道，汽車懸掛安裝在車身和行走機構（車輪、車橋）之間，起到支撐車身、減少震動的作用，如果從懸架的彈性元件（彈簧、減振器）往兩頭看，它的上部分承載著整個車身和一部分的底盤部件，往下則是將另一部分底盤部件（包括車輪、輪轂、部分車橋及懸掛部件等）壓向地面，上面這部分質量就是簧上質量或者簧載質量，而下面這部分就是簧下質量或者非簧載質量。

彈簧作為重要的減震元件，在汽車上已經運用了很多年了。彈簧與減震器組合成為吸收路面衝擊的主要部件，再加上獨立懸掛系統中的連桿、非獨立懸掛系統中的扭力梁，它們的特點都是一端與車身直接相連接或通過副車架間接與車身相連接，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。

一般屬於簧下質量的部件有：彈簧、避震筒、上下擺臂、半軸、轉向橫拉杆、連桿、剎車卡鉗、剎車盤、羊角、輪胎、輪轂等等。

簧下質量對於車輛的影響：

一輛車在不考慮其他因素的情況下，單從簧上質量和簧下質量的分析對於車輛的操控性、舒適性、加速性能的影響看，得出的結論是簧上質量與簧下質量比值越大，則各方面的表現會趨於更加優異。

舉個簡單的例子，有一根彈簧兩端分別連著一個大球（簧上質量）和小球（簧下質量），如果大球比小球重很多，小球的振動對大球造成的影響就很輕微，（舒適性很好）。反之，小球要是越重，振動給大球帶來的影響就越明顯（車身的震動感會比較明顯）。稍有物理常識的朋友都知道，這就是簡單的動量守恆定律。所以為了使得車輛各方面性能表現優異，減輕簧下質量就是大家追求的方向。那麼減輕簧下質量對於車輛的性能具體有哪些影響呢？該如何做到減輕簧下質量呢？侃弟繼續給大家介紹分析。

對操控性能和加速性能的影響：

假如一輛性能車不考慮成本，想要將操控和動力爆發性能發揮到極致，那麼簧下質量就要輕到極致。

一輛車如果想要通過改裝來增加其性能，大部分人第一步會更換造型炫酷直徑更大的輪圈，同時通過搭配低扁平比的輪胎可以帶來不錯的視覺效果。這樣雖然在視覺效果上更佳，但卻在無形中增加了整條輪胎的重量，而且必定會削弱輪胎的減震能力。所以，在更換輪圈時，我們並不建議增加太多，適當增加1-2寸可以，再多就要慎重考慮了。換上更大尺寸的輪圈，也一定考慮不要增加重量，結構上減少條幅、採用更輕材質都是不錯的方式。

全鋁少條幅式輪轂

鎂合金輪轂

碳纖維輪轂

除了輪圈，還需要輕量化剎車系統，比如更換輕量化的剎車套件，大尺寸的通風孔式剎車盤，將單活塞卡鉗升級為多活塞式卡鉗。

例如Nashin一體鍛造式卡鉗採用航天極的高剛性鋁合金材料製作卡鉗本體，得到最好的抗疲勞強度以及輕量化。

CNC加工的刀槽清晰可見，CNC加工的優勢是可以切割出較為複雜形狀，能令卡鉗達到更極致的輕量化效果。

對於一套理想化的懸掛系統，其實降低簧下質量遠不止這麼簡單，在保證擁有出色的幾何懸掛結構的條件下，其他部件如支撐彈簧（短簧）、鈦合金避震筒、鈦合金和碳纖維擺臂、鉻鎳合金的橫向防傾桿等也可以採用輕量化的套件。

輕量化避震筒和彈簧

鋁合金擺臂和羊角

碳纖維擺臂

在一些跑車上工程師也會採用特殊的懸掛結構儘可能的將簧下質量變為簧上質量，這也是一種減輕簧下質量的方式，但是這種懸掛的布置空間要求很大，所以對於家用轎車實用性很低，一般只在跑車和賽車上使用。

例如蘭博基尼LP700的懸掛系統採用了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範疇里，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。

除了這些大家不可忽略的就是，採用輪轂電機驅動的新能源汽車，它將動力系統置於輪轂位置上，這樣會大大增加車輛的簧下質量。侃弟沒有體驗過這類車型，具體的駕駛性能變現還無法判斷，不過其特殊的機械結構或許會使得其舒適性大打折扣，只能通過對懸掛系統其它部件的調校來彌補這種先天結構的不足。

我們都知道，百米運動員穿著超輕的跑鞋，減少運動員在雙腿擺動時無畏的消耗。同理，簧下質量約小，車輪在加速時的慣性以及彈跳時的衝量都可以減小，同時轉向時的慣性力也會減少，操縱性與舒適性都能夠得到提升。

對於舒適度的影響：

對於大部分乘用車，由於製造成本有限，但依然儘可能減輕簧下質量，不僅為獲得更好的操控性和加速性，同時還能夠提升乘坐舒適性和燃油經濟性。

我們都知道，保證車輛舒適性一個前提是減震能力，懸掛和車輪不斷接受來自地面的衝擊，不斷起伏，而車身卻需要始終相對靜止平。但是通過懸掛的機械結構能夠改善吸震能力，但是通過增大簧上與簧下質量之比，同樣能夠獲得更理想的結果。

保時捷Macan簧下質量全部採用鋁合金材料，懸掛對於地面震動的過濾非常細緻，舒適性很不錯。

當車輪被不規則路面撞擊時，較大的簧下質量，有更大的運動慣性，延長車輪來迴響應路面震動的時間。震動通過車架傳遞到車身，損失乘坐的舒適性。在實際生活中大家能夠發現，滿載的車輛會比空載時擁有更好的行駛平穩性。這其實是擴大了簧載質量的比例，在其它參數不變，增加簧上質量所佔比重使車輛更加舒適。但對於現代汽車而言，車身輕量化是一個趨勢，廠家只能通過減小簧下質量的方式來增加簧上與簧下質量比重，而非增加簧上質量。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，減輕簧下質量增加舒適性。

侃弟總結：

坊間傳言，減輕1KG的簧下質量的效用可以等同於減輕15KG的簧上質量。當然，這說法不是那麼精確，但效果及影響大抵如此。通過上面的分析大家能看到，減輕簧下質量不僅讓家用轎車的舒適獲得提升，同時也能提升操控與加速性能。對於熱衷於改裝的朋友，減輕簧下質量是最基礎也是最複雜的部分，其中的學問淵博，今天侃弟帶介紹的比較淺薄，有想要通過減輕簧下質量提升車子性能的朋友，侃弟建議尋找專業的改裝團隊，從底盤結構、動力系統、自身駕駛習慣、多方面進行調校，才能科學的運用減輕簧下質量給愛車帶來更優異的性能表現。

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