汽车底盘悬架类型与设计的要点

汽车底盘悬架类型与设计的要点摘要近年来，我国汽车的普及率逐步提高，而且汽车的销量节节攀升，带动我国汽车相关行业发展，同时也促进我国汽车设计显著提升汽车作为日常生活中使用的最频繁的代步工具，现在人民们对汽车的舒适性与稳定性提出更高的要求通过优化汽车底盘悬架结构设计，能对汽车行驶的舒适性与安全性有很大提高，能让汽车行业发展更好的满足人民对汽车使用的需求基于此，本文主要对汽车底盘悬架结构设计要点进行简要介绍，希望对汽车从业人员或者对此方面感兴趣的人员有参考价值关键词汽车底盘；悬架结构；麦弗逊汽车底盘悬架的工作就是让车辆的轮胎与路面的摩擦力最大限度的增加，这样能够提供良好的车辆操纵性与稳定性我们平常开车行驶与路面时，路面不是百分百平整的，经常会是去凹凸不平，这种路面作用在车轮上，从而发生车轮的颠簸如果此时车轮直接与车身连接一起，车轮的颠簸直接就会传递到车身，造成很糟糕的驾乘体验那么我们可以设计一个车轮与车架的中间结构，就是悬架结构，能够起到了吸收竖直方向的车轮加速动能作用车轮的垂直加速力先通过悬架结构一部分的吸收与释放，最后一小部分才传到在传到车架上，这样避免车轮在颠簸的路面上出现车轮离开地面的状态通常我们常见的悬架系统主要包含减振器、稳定杆、弹簧、导向连接件等零件组成一个良好的悬架设计能够很好匹配路面的隔离性能、轮胎的抓地性能、转弯的性能

一、汽车底盘悬架结构类型我们按照悬架的刚度与阻尼会随着不同的路面情况而改变，悬架系统可以分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架三大类主动悬架涉及众多的电子感应装置,能够主动地根据路面信息情况自发地调节悬架的刚度与阻尼如果悬架系统按照导向机构来分类，可以分成独立悬架系统和非独立悬架系统两大类本文主要介绍的是传统车大多数车型采用的被动悬架中的独立悬架和非独立悬架设计

（一）非独立悬架系统如图1所示，非独立悬架系统简单的理解就是前轮或者后轮的左右两个轮子会相互作用，左边的轮子会受到右边的轮子的影响一般非独立悬架搭配着钢板弹簧一起设计，钢板弹簧本身作为弹性件而且还具有导向的作用，结构比较简单,成本也较低非独立悬架搭配钢板弹簧结构一般用于载质量比较高的小卡、中卡、重卡的前后悬，有时也应用小型货车与轿车的后悬但是车桥配搭着钢板弹簧这种设计会导致车辆的非簧下质量大，车辆在高速驾驶时，悬架受到的载荷冲击也比较大，而且加速与减速比较笨重，所以主流汽车并没有大量应用此悬架图1非独立悬架

（二）独立悬架系统如图2所示，独立悬架系统就是前轮或者后轮的左右两个轮子与车架各自连接独立连接，左右轮子独立行驶，互相不干扰，大大地提升了车辆的行驶稳定性与舒适性独立悬架系统中，车桥是断开式的，可以将发动机放低安装，或者在新能源汽车中布置电机与电池，这样大大地降低了汽车本身的质心，结构更加紧凑而且独立悬架的簧下质量小，车辆的加速与制动性能更加好，车辆附着性更高，车辆乘坐舒适性更佳与非独立悬架相比，独立悬架它也存在结构较为复杂,造价更高，维修更困难等问题图2独立悬架目前主流的乘用车的前悬与后悬，中小型货车的前悬一般都采用独立悬架独立悬架系统也细分为烛式悬架系统、横臂式悬架系统、纵臂式悬架系统、拖曳式悬架系统、麦弗逊式悬架系统好、多连杆悬架系统等全世界应用最为广泛的悬架设计的方案是前悬麦弗逊式悬架系统，后悬多连杆悬架系统麦弗逊悬架如图3所示，减振器上端连接到车身，减振器下端连接转向节，转向节一般用A字型摆臂托起减振器上加装带有侧向力的弹簧，这样就形成了一个可以上下运动的装置，除了可以起到减振的作用之外，弹簧还可以起到了支撑车身的作用在转向节上再连接转向拉杆，完成转向的功能摆臂前点通过球销与转向节连接，摆臂前点与后点分别连接在副车架上摆臂这样可以承受一部分的横向支撑力，也可以承受悬挂前后方向的应力因此，可以看出麦弗逊悬架通过紧凑的连接结构成为一种重量很轻的悬架系统麦弗逊式悬架得益于下摆臂与减振器结构配合，他的车轮外倾角能够自主调整，能让轮胎与路面接触接触面积最大化，响应速度快与双横臂式悬架系统比较，麦弗逊悬架的优点在于结构配合紧凑，车轮在跳动过程中的前轮定位参数变化较小，具备有良好的操作稳定性与行驶舒适性而且不配备有上横臂，使得给前车舱的空间大，能较好地布置发动机与其他系统与烛式悬架相比，它的减振器上收到的侧向力大大减低，因为偏心型侧向力弹簧给它分担了很大一部分因为麦弗逊式悬挂具有很强的路面适应能力，而且是一套经久耐用的悬架系统由于零部件也较少，成本也比较低，大部分用于前轮驱动的车辆上，也有部分车型前后悬架都是麦弗逊式结构，这也是全世界最为广泛的悬架系统之一如今，国内外车企所生产的车型中麦弗逊式悬架十分低常见，如保时捷、沃尔沃、大众、长安、比亚迪等都热衷于开发麦弗逊前悬架车型图3麦弗逊式悬架多连杆悬架系统如图4所示，它是用三到五根杆子互相配合来控制车轮的位置变化多连杆式悬挂系统可用于前悬，也可用于后悬前悬一般设计为三根或者四根杆，后悬一般设计为四根或者五根杆，但一般不具备有转向功能，其中，五根杆的后多连杆式独立悬架最为常见多连杆式的悬架系统可以使车轮沿着车子的纵轴线在一定的范围内摆动，这是横臂式悬架与纵臂式悬架折中方案，适当地选择摆臂轴线与汽车纵轴线所成的夹角，可以不同程度地获得横臂式悬架与纵臂式悬架的优点，可以很好的达到不同的使用性能需求多连杆悬架系统的优点在于，在车轮上跳或者下跳时，车轮的轮距与前束角的变化小，无论汽车处于行驶或者刹车时，因为车轮的束角变化小，车辆都能平稳地行驶多连杆悬架系统的缺点在于杆件比较多，连接杆件的橡胶衬套老化后性能衰退，而且在高速行驶时会有摆轴现象图4多连杆悬架

二、汽车底盘悬架结构设计要点

（一）底盘悬架布置比如说开发某一车型时，前期会对汽车整体结构做一个评估与选型，初步确定要开发车型的类型、长宽高尺寸、前后轴荷分配等而后根据汽车实际情况与要求等，对悬架系统进行相关参数的设定当对汽车有一个大概方案设定后，会对汽车形态，底盘悬架结构进行细化设计，保证底盘悬架和汽车完美切合,以此提升汽车运行乘坐舒适性与行驶稳定性其次，在相关设计确定后，要反复验证与校核，相关技术人员还要对相关数据进行数模的搭建与运动仿真间隙的测量而后，对一些细节问题进行确定，过于间隙过小的问题进行评估，避免出现样车生产后零部件之间产生干涉的现象因为在设计全部完成后，很多东西想要在更改就会变得困难，整个悬架系统配合性十分地紧凑，牵一发而动全身，到后期再进行更改成本非常地大而且开发周期会被拉长技术人员对其汽车底盘悬架结构进行设计时，还应该确保汽车轮跳值达到设计要求，最好将5厘米作为一个汽车上下跳动一个点，对车轮轮跳值进行设计验证在最后的调整阶段，后轴荷载可能会出现较为明显变化，这时技术人员在对后悬架取值进行确定时，要准确测量与设计值对比，锁定方案二悬架设计汽车悬架系统分为两个，一个是前悬架系统，另一个是后悬架系统在设计过程中，工作人员要明确汽车前悬架和后悬架之间的不同，而后根据实际情况进行设计首先要对前后悬架的主要参数进行一个初步确定，要分别确定前后悬架的偏频，而与偏频相关的参数就是静挠度，进而确定悬架的弹簧刚度等特性相对于乘用车与商用车，乘用车的平顺性要求要比商用车的要高根据经验，前悬架的偏频值要比后悬架的偏频值要大，这对于车辆通过道路障碍时，车身的纵向角会变化小一些一般小排量

1.6L以下的乘用车,前悬架满载偏频值设置在

1.0-

1.5Hz,后悬架的满载偏频值设置在

1.2-L6Hz；排量

1.6L以上的乘用车,前悬架满载偏频值设置在

0.8-

1.2Hz,后悬架的满载偏频值设置在

1.0-

1.3Hz前后悬架的静挠度设计应当尽量接近一些，o并且设计后悬架的静挠度略小于前悬架的静挠度对于普通乘用车来说，后悬架的静挠度是前悬架的

0.8-

0.9倍确定了前后悬架的主要参数，就可以对弹簧刚度、减振器阻尼值、防侧倾杆、摆臂等零件进行一系列数值进行初版设定进行对悬架的弹簧的设计时，要对弹簧刚度、弹簧线径、中径等参数计算一般弹簧设计要避免失稳，弹簧的高径比＜3弹簧的剪切应力要小于材料的屈服值在上极限时，弹簧工作圈间隙要求值＞3mm麦弗逊前悬的弹簧还要设计合理的弹簧偏距，用于承受部分侧向力，避免减振器油封的使用工况过于恶劣；对减振器进行设计时，首先需要求对此悬架系统的舒适性最佳阻尼比与安全性最佳阻尼比，再基于这两个阻尼比，根据上车体加速度与轮下载荷建立目标函数，增加限制悬架动挠度的限制，进而求出综合的最佳阻尼比根据经验，非主动悬架的最佳阻尼比在［

0.175,

0.416］之间取值最好确定了最佳阻尼比之后，对悬架减振器进行初步阻尼设定，对阀片结构类型以及减振器内筒、外筒、活塞杆等结构大小和材料进行选型；在对防侧倾杆进行设计时，根据总布置给的有限空间，设计出防侧倾杆的最佳刚度来匹配悬架系统根据经验，在乘用车的侧倾惯性力是车辆重量的

0.4倍时，保证车辆的侧倾角度在

2.5°-

4.0°之间在防侧倾杆设计时，要注意考虑防侧倾杆上橡胶衬套变形对侧倾刚度的影响，防侧倾杆上的橡胶衬套的硬度，对整个悬挂的防倾作用起到了很大的影响计算所需的防侧倾杆的刚度不但要结合自身的结构还要考虑悬架弹簧的配合，是一套复杂的计算模型；在进行摆臂设计时，要注意校核摆臂的轴向刚度与纵向刚度是否满足整车要求此外，应避免摆臂的衬套开口方向与运动方向在同一轴线上，由此来保证摆臂衬套的耐久可靠性在所有的悬架系统的零件结构设计完成后，应对整个前后悬架系统进行一次系统的有限元分析当零件分析结果超出材料应力或应变屈服值时，通过优化结构或者更换材料等方式进行方案修改，直至方案结构通过；当分析结果有余量时，应通过拓扑优化进行轻量化设计结束语随着新能汽车赛道的开启，我国汽车行业进入了弯道超车的道路虽然新能源汽车里面的电池、电机、电控被称为三大件，但是一套可以给车辆提供乘坐舒适性与行驶稳定性的底盘悬挂系统也是必不可少的为了更好的促进汽车行业的发展，相关技术人员要认真对待汽车底盘悬架系统设计与研究，不断创新设计方式，积极主动的为汽车行业发展做出贡献同时，在技术人员对汽车底盘悬架结构进行布置时，还要注重各项技术要求的遵守，要保证汽车使用安全性与舒适性，不断提升我国汽车底盘设计水平参考文献［1］赵文超.汽车底盘悬架结构设计要点分析［JL百科论坛电子杂志，202121:

1145.［2］贾建喜，雷震韬.汽车底盘悬架关键部件轻量化设计分析［J］.汽车测试报告，202210:

3.

[3]周长城，孟婕•车辆悬架最佳阻尼匹配减振器设计[j].交通运输工程学报，2008,

333.作者简介陈亮宇1993-，男，汉族，广西钦州人，学士，研究汽车底盘悬架系统方向。