写在前面

麦弗逊悬架的发明者——MacPherson的曲折故事，已在前三集中聊完。

我估计全部读完的人并不多，因为懒人永远是比勤快人多的。在懒人多的社会里，想出类拔萃其实不难，只要不懒就成功1/3了，哈哈。

什么是悬架

为什么在讲麦弗逊悬架前要再次提到这个基本问题呢？因为绝大多数人对悬架的认知还停留在视觉层面，这决定了难以深入理解和评判产品的好坏。

你听，几乎所有的教科书和专家都说：“…悬架是连接车轮和车身的机构，用于缓冲路面冲击…”，而诺诺今天要用全新的视角帮助大家理解悬架，为日后剖析、为精准操控打造悬架做认知上的铺垫。

在我们生活的三维空间，即X-Y-Z三轴坐标中，任何一个物体的运动无外乎6个自由度：沿三根轴中的任何一根移动（下图的1、2、3），以及沿任何一根轴旋转（下图的4、5、6）。

图：车轮的6个运动自由度

这里引入一个新概念，“约束”。多一个有效约束，就会少一个自由度。例如，活塞这个物体，本来也有6个自由度，也可以随意乱动的，结果把它装到气缸里后，就只能在一条直线上做简单的活塞运动了。这就叫约束，结果就是，“活塞只剩1个自由度”了！

图：活塞的运动自由度

说完幸福而枯燥的活塞，我们回到车轮，其实它倆命运是相似的，汽车工程师只希望给它留下1个自由度——上下跳动（缓冲路面冲击）。

工程师的控制欲为毛如此强大呢？设想一下，车轮除了跳动，如果还可以自由摇摆或前后晃动的话，你会有啥样的驾驶感受？谈何轨迹和操控呢？

图：我们需要的自由度

图：我们不需要的自由度

注意：在这里，前轮转向不能算自由度，因为转向是受方向盘控制的，等于还是被驾驶员约束了。

要实现这个单一自由度运动，就得给车轮设计一种约束结构，消灭我们不想要的5个自由度。

管道里的活塞运动虽然可以粗暴地实现单一自由度运动，但考虑到操纵稳定性，跳动中的车轮定位角度变化，以及轮胎最佳附着力的发挥，理想的车轮运动轨迹绝不是一条直线，而是一个略奇特的空间曲线。因此，工程师们只能通过连杆、摆臂或减振器的组合来约束车轮，这就形成了很多各具特色的悬架结构。

聊到这里，诺诺总结一下，悬架系统的实质就是“让车轮只有1个自由度”的约束装置。那么，车轮的实际运动轨迹接近理想轨迹的悬架，就是好悬架！

何以最接近呢？那就必须看设计和调校的功夫了！你看，悬架是干嘛的，什么是好悬架，概念就一下子清晰了不少吧？

关于3连杆、4连杆和5连杆的浆糊概念，诺诺也借机会给粉丝们理顺一下。

看下图的左侧车轮，有1根连杆与车身相连时，它就不能横向移动了，这样就消灭了1个自由度。如果再看右侧车轮，我们增加了1根连杆，车轮既不能横向移动，也不能在图示的平面内摆动，我们就消灭了2个自由度。因此，只要设计得当，每根连杆都可以消灭1个自由度。

图：通过连杆约束车轮

如此类推，使用连杆来建造悬架的话，我们需要5根连杆就可以实现“只剩1个自由度”的约束目标，这就是多连杆悬架的设计本质，需要几根连杆，大家现在清楚了吧？

以奥迪著名的前轮多连杆悬架为例，网上有人说4连杆，有人说5连杆，不少人也问我，到底哪个对呢？其实，了解了拉杆与约束的关系后，就知道5连杆其实是最规范的说法！

图：奥迪的多连杆前悬挂

说4连杆的人，是忽略了转向拉杆，不是说了嘛，转向拉杆也算约束的，只不过是一个由驾驶员控制的约束罢了（上图中的5号连杆就是转向拉杆，提供了第5个约束）。

下图是类似的多连杆悬架，用于后桥的案例，也必须是5根哦！（注意，5号连杆被减振器挡住了大半。）

图：多连杆后悬挂示示意图

其实翻来覆去，悬架设计就是在三维空间里玩轨迹控制，所以连杆也被叫做“控制臂”，诺粉们也很耳熟吧？

我估计很多人是第一次听说这个车轮自由度理论，学过汽车的兄弟，你们躺枪了吗？我去德国读汽车专业之前，其实是学物理的，所以习惯了用理科的视角来理解工科的知识，发现这样反而更容易找到问题的本质，所谓触类旁通大概就是这个feel吧。

懂了这个自由度和约束的关系，我们就可以评论各种悬架了。不过，已经有粉丝建议帖子不要太长，OK，那诺诺下一集再对麦弗逊悬架进行技术解读吧。

下集预告

建立5个约束，只留1个自由度，这是悬架设计的公理。

那麦弗逊悬架凭啥就能少用3根连杆，还能凑够5个约束呢？