诺诺课堂:悬架扫盲03-麦弗逊，你了解得太少【经典科普巡礼】

写在前面

MacPherson职业经历的跌宕起伏，并没有因为踏上GM这艘大船而趋于顺畅。

为什么天才工程师的设计方案被搁置了十几年才得以量产？

这一集主要讲述MacPherson在GM就职期间发生的事情，以及为雪弗兰设计的神车Cadet。

图：麦弗逊方案应用于前、后轴

对了，上集提到了一个勤奋好学的“偷经者”，把主管的宝书悄悄带回家恶补。他看见了帖子后，给我发来消息：“感谢那本书，的确没白看。因为看了一晚上发现根本看不懂，所以很快就调整方向了，现在做的很开心。”发现自己不适合做什么，有人花了数年，而他只花了一晚上。只做自己擅长的事，定位的确是门艺术。

Part 4：有多大气量，就能做多大事情

MacPherson职业经历的跌宕起伏，并没有因为踏上GM这艘大船而趋于顺畅。

上世纪30年代，车厂造的车子都比较笨重，GM也不例外。GM总部一直想研发一款真正适合家用的买菜车，车重不超过两吨就很好了。

这里需要带大家理性认识一下车重。今天主流车重位于1.3~1.8吨，如果换成全钢的试试看？

当年的车可没有什么铝合金、非金属复合材料、中空工艺来减重哈。要想轻，就得动脑筋简化结构，因此车重低于两吨不是容易事儿。要知道，建国初期接外宾的红旗轿车可有3吨多哦。

1927年的雪弗兰敞篷轿车

1932年的凯迪拉克系列

1930年GM的大巴，真正的空间王！比两个成年人还高

1934年，GM开始意淫要造一款没有单独车架的小轿车，也就是今天说的“承载式车身”（unibody），这样可以大大减轻自重。

形象地展示一下，下面是非承载式车身（bodyover frame）的例子，车壳子是安装在预先造好的车架上的，目前的卡车、某些SUV还属于这类架构▼

图：非承载式车身和独立车架

下图就是承载式车身的例子，在制造整个车壳时就对某些部位做加强，起到车架的作用，自重更轻，但是事故损伤车身骨架后，修复比较麻烦▼

图：大黄蜂的承载式车身

美国人30年代就寻思造承载车身了，诺粉知道中国是什么时候开始造的么？

我们是1985年！那年，桑塔纳轿车正式投产，标志着中国有了第一款承载式车身的汽车！当时我们落后人家50多年。

虽然今天，我们在某些方面接近了世界的步伐，但多数基础系统的知识理解和应用层面，我觉得至少还有20年的差距，比如纯机械的悬挂，纯机械的传动系统，纯机械液压的转向系统，听上去都不高大上，但国内从业者精通的真的不多。

怎么知道呢？看看国内落后的教材就知道了。

我2002年在德国留学时，发动机教材上已经在讲宝马的Valvetronic和缸内直喷稀燃技术了。全面追赶，需要每个工程师的努力和脚踏实地。

回到MacPherson，他对小车项目非常感兴趣，主动请缨担任项目主管，几个Hupp过来的工程师同事也加入项目组，分别负责车身设计和系统匹配。他们没日没夜地工作，在很短的时间内交出了漂亮的答卷。车重竟然被刷1吨以内，在材料科学并不发达的当下，堪称工程奇迹。

在这款车型中，麦弗逊悬架首次从图纸变成现实，装上样车，大大减轻了前桥重量，提升了操控。要知道，当时的车子都是非独立悬挂，遇到路面起伏，整个底盘都会跟着跳，又重又不舒服。

图：1930年的迈巴赫车间

看到上图生产线上的车桥了么？当年的轿车前、后都是钢板弹簧+整体车桥的，哪怕是迈巴赫，也用非独立悬挂，簧下质量很大，在经过起伏路面时，整个车身都会歪斜。

图：非独立悬挂经过起伏路面

麦弗逊悬架呢，有诺粉说讲到现在还没看到它长啥样，诺诺先简单的给大家脑补一下。

看下图，下摆臂（绿）加一根固定在车身上减振器（红），就构成了经典的麦弗逊悬架。左右车轮可以独立缓冲路面冲击，最小程度地造成车身的起伏，而且前、后桥都适用。（这里我故意没有说A臂，是不想把大家对麦弗逊悬架的认识限制住了，后面你会明白这是一个庞大的家族。）▼

图：麦弗逊独立悬挂经过起伏路面

麦弗逊悬架，地道的英文叫MacPherson Strut，而不是MacPherson Suspension，因为减振器还起到了滑柱和导向的作用，所以用strut（滑柱），这也是它的特色——一物多用，节约零件。

如果当年有互联网的话，估计老麦的粉丝可以轻松超过诺诺。同为汽车工程师，他是知识创造者、历史书写者，而诺诺只是知识的搬运工而已。

可惜的是，由于大公司的种种原因，这款车型并没进入量产，因此麦弗逊悬架的优异性能根本没有被施展出来，也没机会得到世人的认可。

几个Hupp过来的好伙伴沮丧地告别了GM和MacPherson，去了一家冶金制品供应商上班（Budd公司），继续车身工艺的研究，而MacPherson却冷静地选择留下。

由于原型车开发的优异表现，MacPherson在一年后被升迁至雪弗兰品牌，担任客车和卡车事业部的首席工程师。

这就叫“笑到最后，笑得最好”，混大平台的人，除了视野，还必须有大气量。

Part 5：苦等十年，机会再次眷顾

一转眼，又是十载的埋头苦干。

1945年春，雪弗兰总经理劝说GM的大老板组建一个新的事业部——小型车事业部，目的是开发轻型轿车，填补雪弗兰的客车市场空白。建议很快被老板批准，54岁的MacPherson经验丰富，很自然地成为事业部总监的不二人选。

大家都在乐此不疲地造2吨左右的轿车时，GM再次举手推动轻型车项目，也就是今天的“差异化竞争”。说来也够巧的，MacPherson的职业生涯跨越了两次世界大战，战后的经济萧条是必须的，当时正好处在二战末期，GM高层才批准了轻型轿车开发计划，以备战后的经济萧条（当时，车越轻意味着成本越低）。

天时地利人和，MacPherson留守GM十余年，机会终于再次到来！

这款车型名为Chevrolet Cadet，给诺粉们例举一下管理层给出的开发要求，就知道什么叫“寄予厚望”了。

1） 自重不超过1吨；

2） 离合器采用液压分离系统；

3） 中置手动变速箱（一会讲，神奇到爆！）；

4） 双飞轮（有的资料误传是双质量飞轮，这完全是两个东西哈）；

5） 极高的驾驶舒适性和操控表现；

在Macpherson的主持下，不久就有了上图的设计方案，这个方案中颇有些亮点，诺诺随便说几个。

大家注意到前排座椅下方的那坨东西了么？那是手动变速箱！所谓的“中置手动变速箱”！为啥那么小呢？因为当时档位很少嘛，而且为了抬高离地间隙，变速箱里面的轴都是等高度水平布置的。

图：Cadet的动力总成布置

这么一搞，就颠覆了传统。因为把变速箱布置到这个远离发动机的位置，需要把变速箱壳体加长将近1米（见上图）！并在发动机和变速箱之间增加了一根1米长的传动轴（传动轴1）。由于曲轴、传动轴1和变速箱输入轴三者都不在一根直线上，所以在变速箱前，增加了两个万向节。

图：Cadet的创新变速箱布置

为啥把变速箱放这里呢？看上面这张图就一目了然了。按现在的说法，要求档位清晰、换挡行程小的话，明显中置变速箱位更好哈！而且减少了前轴的负重，更接近50:50哦。

这个设计在今天看来，是大可不必的，因为变速箱放在机舱里的车子多的是。它们使用了辅助机构来传递动作，如拉索和连杆（Cable & linkage）。横置前驱的往往是拉索传动（如大众系列），纵置的呢，往往是连杆（如宝马），其中连杆更加无损，传递更直接（因为拉索的弹性较大）。

图：宝马E90的手动变速箱操纵机构

这种把变速箱和发动机拉开的设计，估计很多粉丝也是第一次见到。现在的车子也有个别沿用这种奇葩设计的哦，看看下图是什么车？（提示：AMG的，右边是车头）。

图：奔驰AMG某车型上的加长Bell Housing

这都是变速箱不直接装在发动机上的例子，要加长轴，就把壳体也加长吧！那有没有人不用加长壳体，直接一根裸轴拉过去呢？

图：尼桑GTR的动力总成布置

有！看看这个四驱设计，左边是车头，一根轴把动力送到后桥附近的变速箱，变速箱三个输出轴，两个用于驱动后轮，一个输出再把动力送回前桥。这就是著名的战神GTR。

为啥GTR木有加长壳体呢？因为，那个狭长的铸造壳体可不便宜！没有这个壳子也能开，只是发动机输出的巨大扭矩就变成了“外力”，由车身来承担（此时车身就充当“外壳”）。加速时，车身就有被“扭麻花”的趋势，各种影响接踵而至；对于AMG，扭矩都由加长壳体扛下来了，不会影响车身刚度，具体就不展开讲解了。

回到悬架话题，为了实现颠覆驾控感受的设计要求，必须使用独立悬架，这在当时的量产车中还是很罕见的应用。MacPherson这些年也没白忙活，不断地改进自己的悬挂设计，就等出头之日。

这款Cadet采用了4轮独立悬挂。前、后悬架都属于具有麦弗逊特征的多连杆结构，所谓麦弗逊特征，就是把减振器作为滑柱实现导向功能。

嗯？麦弗逊+多连杆？没有搞错，悬架家族虽有分类，但精通悬架的设计师时不时会跨界杂交，你看下面这个属于什么类型？

图：双叉臂or麦弗逊？

悬架跟武功一样，最高境界是突破门派的束缚，只要克敌制胜就是好功夫。之后的帖子里我会跟大家聊什么才算好悬架，并不一定是简单粗暴地按结构形式区分。

Cadet的前轴除了减振器滑柱定位外，还通过两根横向拉杆来定位车轮；后轴则是拖曳臂+多根摆臂的麦弗逊风格悬架（拖曳臂约1米长，如下图）。

图：Cadet后独立悬挂的拖曳臂

当时，刚性悬架大行其道，结构可简单了，成本可便宜了！麦弗逊悬架虽然性能优异，但在当时算是相对昂贵的方案。加之筒状减振器技术还不是很成熟，决定批量使用麦弗逊悬架，必须超有魄力。只是在独立悬挂种类繁多的今天，麦弗逊悬挂才具备结构简单、成本低的相对优势。

精彩的方案再一次受阻。虽然车子表现优异，但在这么“昂贵”的悬架方案面前，GM的管理层坐立不安，难以抉择。MacPherson和他的部门还被要求采用传统刚性悬架，又设计了一个便宜版的Cadet方案作为备用。

Part 6：黎明前的黑暗

就这么纠结到1946年，直到雪弗兰高层对Cadet的兴趣锐减。不得不说，如果管理层果断决策，这个里程碑式的桂冠将属于GM雪弗兰而永载史册。如果换做是你，是不是已经崩溃好多次了？

1946年，当年提议组建轻型车事业部的雪弗兰总经理，也是力挺MacPherson的伯乐，离职了。同时，战后经济的低迷如期而至，各种物资紧缺，各大汽车公司相继进入紧缩期。当时管理层为Cadet定了一个很挑战的目标售价：售价1000美元，且可以盈利。做不到不投产！

图：雪弗兰Cadet样车

好在经济低迷并不像事先预料的那样恶劣和持久，很快经济开始复苏。就在Cadet的量产开始看到希望时，坑爹的事情又来了。很多消费者持币待购，但是却没有工人去造车子，罢工深深地困扰着美国工业，造车的原材料也仍旧稀缺。

最终，GM高层看不到量产Cadet的意义，于1947年5月彻底放弃了Cadet的量产计划，也取消了轻型车事业部。MacPherson和他的小伙伴们被调动到协同工程部，以储备研发的名义，继续研究Cadet车型，而并无实质性的意义。

如果这是一个人物传记视频节目的话，讲到这里，背景音乐一定是很沉闷悲凉的。相信能读到这里没退出的诺粉，也进入了MacPherson的内心世界，默默地分担着一个汽车工程师的怀才不遇。

回到原来的协同工程部，意味着回到前老板JamesCrawford的麾下。民间的描述是，MacPherson跟他志不同道不合，甚至从未正眼相视过，对Cadet项目的各种认知也是永远的背道而驰。

下集预告

一晃十几年过去，伟大的发明仍然停留在试验车间里，换做是你，是放弃还是出来单干？

可以肯定的是，老麦十几年后终于想起申请专利，下一集里诺诺给大家秀一下当年MacPherson的专利，并让大家看到一个工程师最终是如何当上总裁的？