深入解读簧下一公斤簧上十公斤对吗？-

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深入解读：簧下一公斤簧上十公斤对吗？

轻量化，一个在汽车行业中越来越频繁出现的词语。因为汽车本身是一个各种运动部件的集合，轻量化工程带给了汽车产品诸多益处，所以无论是整车厂，还是后市场，轻量化都成为了提升产品卖点和提高售价的重要词条。将汽车车身的制造材料由钢铁变更为铝合金或者碳纤维复合材料，在不损失刚性和安全性能的同时，减轻重量，这是车身的轻量化工程。使用更高阶的制造工艺来制造发动机内部的连杆、活塞等运动部件，让其在满足刚性的同时减轻运动惯量，传统铸铁缸体被铝合金缸体替代，这都是发动机的轻量化工程。轻量化工程不仅仅是主机厂的事，而对于普通车主而言，大大小小的轻量化的改装依然具有实际的意义。如更换各种改装品牌提供的轻量化轮圈恐怕是实现难度最低的轻量化工程。作为汽车改装的基础项目，簧下部件的轻量化意义究竟在哪？簧下减重一公斤等于车身减重十公斤的说法正确吗？CarTech车技来谈谈。无论汽车有多复杂，车重都可以被理解为两部分构成：簧载质量+簧下质量=汽车总质量。簧下质量（非簧载质量），是Unsprung Weight的直译。簧下质量指的就是除簧载质量以外的部分，簧载质量（Sprung Weight）好理解，意思就是汽车悬架系统支撑起的重量，也就是车身、发动机、变速箱等等。Usprung weight则主要包
括轮圈、轮胎、刹车碟/卡钳、避震器、弹簧、悬架的摆臂、传动半轴，如果是越野车或者卡车的整体桥结构，则还要加上轮间差速器，主传动轴等部件。简单理解，能和车轮一起跳动的部件属于“簧下质量”，而只能和车身保持相对静止的部件属于“簧载质量”。要真正计算清楚一台车的簧下质量和簧载质量是一件非常复杂的事情，因为有一些部件并不能简单计算为簧下质量或者簧载质量。计算精确的簧下质量不仅需要考虑悬架形式，各悬架零件的质心位置，各摆臂运动的矢量方向，也需要借助高等数学作为工具来进行计算，这里就不做展开。根据前人的经验，得出了估算值：1.轮胎、轮圈、刹车碟，这些部件通常可以等效为100%的簧下质量。2.传动半轴，悬架的上下摆臂，则可以粗略等效为50%的簧下质量，当然这只是近似计算，事实上传动半轴在接近轮组的一侧，可以理解为趋近等效100%的簧下质量，而在接近车身的一侧，则趋近等效100%的簧载质量。3.对于机簧一体式避震器而言，阻尼器和弹簧大概能够等效36%的簧下质量。虽然存在一定误差，但这是一个业内普遍认可的估算方式。簧载和簧下质量的比例对于一辆汽车的稳定性及操控性有着重大的影响，这是汽车工程经过数十年的实战经验所总结得出的。簧载质量 (sprung weight/簧下质量(unsprung weight 的比值当然是愈大愈好。坊间传言：减轻1KG的簧下质量的效能可以等同于减轻10KG的簧上质量。我们没有
必要去深究这个传言是怎么计算出来的，但效果及影响确实大致如此。【全方位轻量化的MX-5】对于改装而言，肯定是以簧下质量的轻量化效果和性价比更高。所以轻量化工程先要从100%计算为簧下质量的车轮开始比较合适。在车身上减轻40kg，可能需要拆除一大堆东西才能达成，但对于簧下质量而言，只需等效四个轮圈减重4KG即可达到相同的效果，即每个轮圈减轻一公斤即可，真有这么神奇？簧下质量的轻量化带来的益处，主要能够体现在以下几个方面：一.加速性能的提升更换轻量化轮组首先换取加速性能的提升，这是容易想到的，也是很多朋友更换友轻量化轮圈的最大原因。更轻的轮圈就跟人换上了更轻的跑鞋一样，跑起来肯定是更快了。汽车从静止到启动加速过程需要能量，而在单位时间能够提供多大的能量则是由发动机功率决定。功率越大，单位时间内发动机提供的能量就越多，汽车加速就越快。轮圈轮胎就像一个飞轮，让轮胎从静止到转动起来也需要消耗能量，轮胎越重，需要的能量也就越大。而在发动机功率一定的情况下，如果克服所轮胎转动消耗的能量越少，留给汽车加速的能量就越多。因此，轮组的重量减轻了，加速性能得以提升。二.制动性能的提升一辆汽车的刹车性能是有上限的，制动能力由轮胎的抓地力，制动系统所能提供的最大摩擦力和车辆重心等因素共同决定。轮组从飞速旋转的状态到完全静止，无疑需要通过刹车片和刹车碟的摩擦将机械能
转换热能，轻量化的轮组在旋转时就像更小的飞轮，所能存储的机械能也相对较少，这样就从一方面减轻了刹车系统的负荷，能将更多的刹车效能留给车身的减速。为什么高性能的刹车系统不仅会注重提供更大的刹车性能和热稳定性，同时也会更加注重轻量化，原因就在于此。三.操控性的提升轮组及悬架摆臂的重量减轻了，惯性也就变小，上下的跳动也将变得更加活跃，惰性变弱。遇到坑洼不平的路面时悬架反应相应就快了，轮胎能够更加贴伏地面，稳定性及操控性自然就能上升。为什么高性能跑车原厂就会使用轻质轮圈，并且的悬架部件全部用铝合金制造，就是为了最大限度降低轮组的惯性，当车辆在转向时悬架压缩和回弹会更加迅速，车辆转向响应因此变得更加灵敏。当车辆行驶在起伏不平的路面时，较轻的簧下质量让悬架的上下移动速度提升，簧下质量越小、需要改变做动方向的时间就越短(响应速度提升就会造成对路面起伏的“跟踪“能力提升，悬架也会更主动的将轮胎压向地面，减少轮胎跳动离地的时间，这样的底盘表现出非常受控，贴伏路面的可靠操控感。四.舒适性的提升簧载质量和簧下质量比值越大，车辆的舒适性就越出色。就像高中物理中演示动量守恒定律所使用的一根弹簧的两头分别连接大球（簧载质量）和小球（簧下质量）的模型，力的作用是相对的，如果大球比小球重很多，小球的振动对大球造成的影响就很轻微，反之，小球要是越重，振动给大球带
来的影响就越明显。举个例子，如果一辆车的簧载质量较小而簧下质量相对较大，车辆行驶在颠簸路面的时候，弹簧和减振筒就需要更长时间来吸收振动的能量，车身上下晃动会比较剧烈。在现实中也是一样，质量较大的豪华轿车，清一色的使用簧下质量较小的独立悬架，并采用全铝打造悬架的摆臂，就是为了更多的提升簧载质量和簧下质量的比值，以减弱簧下质量在不平路面跳动时对车身的影响，让车身更加平稳。而对于舒适性较差的微型车，往往车身重量相对轻，同时底盘的悬架采用了更重的钢制非独立悬架设计，这样簧载质量和簧下质量的比值相对较低，这样车身就会随着轮胎的跳动也跟着上下晃动起来。所以小型车辆更换一套轻量化的轮组，对提升车辆舒适性也有一定帮助。在这个论点的支持下，也就解释了为什么更多的越野车会放弃了前后硬桥的设定，因为前后硬桥结构除了公路性能不佳之外，其糟糕的簧下质量表现（跟卡车一样，车桥、差速器、传动轴都被计算在内）也带给传统越野车相对现代高档SUV较差的舒适性表现，这就是妥协。五.经济性的提升簧下质量的减轻，带来运动质量的降低，如果要获得和以前一样的加速度，发动机负荷将变得更小，不需要喷那么多汽油了，燃油经济性的显然是提升的。六.逼格的提升花费重金更换名厂出品的轻量化轮圈等部件，不仅仅只是为了性能上的提升？这些制造精良的部件比起原厂部件显然在观感上有所不同，车辆外形得
到加分，这也能够体现一个车主的品味不是吗？话题回到题目的疑问，簧下一公斤等于簧上十公斤，正确吗？其实这个说法本质上就是不准确的，簧下质量包括的零件太多，轮胎，刹车碟，轮圈，悬架摆臂，传动轴，它们各自减轻一公斤等效的簧载质量的减少的效果肯定是有很大区别的，所以坊间传言，因为其描述的不准确，也仅仅只是传言而已。延伸阅读------独立悬架和扭力梁悬架之争：【常见的后拖曳臂半独立悬架】记得曾经某台热门车将后轮独立悬架更换为了扭力梁结构，引起消费者的针对这一减配的强烈质疑，当时厂商做出了一系列回应，甚至包括实际路试，力证独立多连杆悬架和扭力梁悬架之间的差别没有大家想象的那么大。但从簧载质量和簧下质量大小与舒适性和操控性的关系来看，这样的改变一定会对操控性和舒适性产生负面的影响。【四连杆后悬架】因为多连杆独立悬架的簧下质量一定比扭力梁半独立悬架的簧下质量更轻，簧载质量/簧下质量的比值就会更大，在舒适性和操控性上就有着先天的优势。同时独立悬架左右侧车轮的上下跳动不会相互受影响，对于操控和舒适性显然更有利。温馨提示：转载文章请加上CarTech车技二维码，否则视为侵权。


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