李泉龙 吴磊 曹大为
浙江吉利新能源商用车集团有限公司，浙江 杭州 311225
摘要：现阶段，伴随着我国经济的快速增长，在世界汽车工业中，都在努力改进汽车的操控稳定性和平顺性。汽车的前后悬架结构及形式对其影响力最大。在过去一段时间，悬架设计和性能评估主要基于设计师的经验和主观感受，但基于这种设计思维和设计模式，需要设计人员具有丰富的经验，但是往往准确性和效率并不高，很难满足市场对车辆舒适性和安全性和操纵稳定性的日益增长设计要求。
1汽车底盘的重要性
如果车辆长期处于潮湿，空气水蒸气含盐量较高的环境中，比如沿海城市，底盘钣金件及铸铁，锻钢等零部件极易滋生红锈，白锈；例如：底盘零部件防腐要求NSS≥480h，主要表面无基体腐蚀，无起泡；缺陷部位如棱边、焊缝、尖端等起泡、腐蚀面积要求小于总缺陷面积的10%；试验后附着力要求0或1级，划线腐蚀单边宽度≤2mm。腐蚀性化学品粘附在底盘零部件上，会对零部件表面漆膜进行腐蚀，导致防锈层脱落，直接影响汽车疲劳耐久寿命及零部件本身的强度及刚度，并间接威胁汽车其他部件的运行。如果路面不佳，可能会刮伤底盘，导致汽车的整体性能下降，影响使整车使用寿命缩短，甚至威胁到行驶安全。
2汽车悬架零件
(1)悬架系统的主要功能为：缓和冲击，衰减震动，传递由车轮传递过来的所有力和力矩、导向作用，使车轮轮心按照设计的运动曲线进行运动；构成悬架系统的主要零部件主要有弹性元件、导向元件、阻尼元件及横向稳定杆、缓冲块、限位块等，如图1所示
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(2)汽车底盘悬架设计基本要求：
1）良好的操纵稳定性。良好的悬架系统会使汽车具有一定的不足转向特性；转向时车身的侧倾角较小（侧向加速度为0.4g时，轿车的侧倾角一般要求为3°~5°）；汽车会产生侧倾，此时侧倾力矩主要由三部分组成，分别是：悬挂质量离心力引起的侧倾力矩，悬挂质量重力引起的侧倾力矩，在独立悬架中，非悬挂质量引起的侧倾力矩；悬架零部件中弹簧、稳定杆、衬套等提供反向力及侧倾力矩，使车辆在急速转弯行驶时不会侧翻；在车轮跳动时，悬架导向元件使车轮四轮参数在合理的区间变化，减小轮胎的磨损，使得轮胎内外胎肩磨损均匀，使车厢保持直线行驶。
2）良好的行驶平顺性。车辆行驶过程中，由路面与车轮撞击产生的载荷及冲击通过悬架弹性元件、阻尼元件传递到车内驾驶员，振动对人的影响，关键取决于频率，强度、作用方向和持续时间，而且即使是同一振动，汽车悬架系统的固有频率的选择，特别是前悬架质量的偏频和后悬架质量的偏频的选择，对轿车的平顺性及舒适性起着至关重要的作用。人类大脑能承受振动的频率范围最佳值是与人们步行时身体上下运动的频率接近。当人们散步时，以步行速度按1.2～2.4km/h、步距按0.33m计算，大脑上下起伏的频率约在60～120 次/分的范围内。因此，汽车悬架质量的固有频率应控制在此范围内为最佳。对于现代轿车而言，推荐为65～80 次/分(1～1.3Hz)。如果轿车悬架质量频率低于1Hz，有些乘客将会产生头晕呕吐症状，反之，如果偏频选择大于1.6Hz以上，乘客就会感觉乘车颠簸、振动剧烈不堪忍受。因个人心理和身体素质的差异，对振动的敏感度也有很大不同。故良好的悬架就该具有合适的刚度，保证汽车具有合适的偏频；具有合适的减振性能（有合适的阻尼特性），与悬架的弹性特性匹配，减小车身和车轮在共振区的振幅，快速衰减振动；悬下质量小。
3汽车底盘悬架结构设计要点
(1)底盘悬架与设置。在进行汽车底盘悬架预设计期间，通常需要重视以下内容:结合底盘悬架设计实际需求与状况，对汽车整体形态进行明确。在其确定后，很难进行修改与调整。在车型存在差距时，车轮的跳动行程也存在较大的差距。在对汽车底盘悬架进行预布置期间，应根据上跳与下跳10cm为基础，对车轮行程进行明确。在之后的调整工作中，由于后轴荷载出现较为明显的改变，因此应对后悬架实施科学取值，使其大于前悬架，同时还需要对轮胎加装防滑链现象进行考虑。从四驱保护角度进行分析，悬架通常受到驱动结构影响。若轿车以扭转梁结构为基础对后悬架进行设置，会提高工作难度。利用水平方式对纵向导向杆进行设计，对车轮上跳与回弹轴距的改变进行较好的科学控制。
(2)三点式悬架结构的设计
三点式悬架结构的设计存在一定的复杂性，需要以整车要求开展设计工作，避免其他零件和三点式悬架结构干涉，符合最小距离要求。一般情况下，钣金焊接结构会与冲压钣金结构结合应用，支架与传感器线束孔相连，“口”字形是其结构型腔的主要形式，悬架型腔的封闭结构对于承受荷载能够起到更加有效的作用。“工”字形是锻件采用机加工结构的主要形式，其抗扭、抗弯的特点能够有效提升汽车性能。减压板和加强筋通常布置在铸造加工结构中。铸锻铝加工结构具有较高的生产效率，保证了悬架结构材料的强度，提高了悬架的可靠性。
(3)悬架连接点弹性元件结构设计
当汽车在崎岖不平的道路上行驶时，轮胎与路面的接触状态以及悬架的结构形式通常会影响驾驶舒适性。此时，有必要合理地设计悬架连接点的弹性元件刚度及结构形式，以有效的缓和行驶中路面产生的冲击。弹性元件的设计避免了过去设计中的刚性连接，在受到外界冲击之后弹性元件会产生振动，通过阻尼元件的添加，能够有效降低振动的幅度，保证行车的舒适性。球销连接和弹性元件连接，是连接点的主要连接方式，转动与摆动自由度、减振阻尼由弹性元件提供，弹性元件可以选择橡胶衬套、十字铰链和液压衬套。
(4)后悬架设计。后悬架设计与前悬架设计逻辑思维大同小异。在后悬架设置期间，需要对汽车前后轴荷大小、车轮规格、上跳下跳距离等参数进行明确。掌握后悬架和零件技术的特点，为实施实际设计工作创造良好条件。
4悬架支架结构优化
结构优化设计是对整车及其零件的结构进行分析。通过结构的改进和优化，可以在保证安全性能的前提下实现汽车结构件的集成，简化和轻量化。汽车结构优化主要的主要方法是：形状优化、尺寸优化和拓扑优化。形状优化则是根据零件的主要受力位置，对零件的形状进行改进优化，使零件的受力更加均匀；尺寸优化主要针对汽车结构和零部件的型面和板厚进行优化；拓扑优化被广泛应用于汽车结构的概念设计中。在给定的汽车结构设计领域，采用优化算法在约束条件下实现结构材料的优化布置，提高材料利用率，并在合理的安全系数范围内保证结构性能。
5结语
综上所述，汽车底盘悬架的结构在设计阶段是非常专业和复杂的。总体设计工作需要分析和考虑各种专业因素。在悬架系统中，弹簧刚度起着重要作用，它直接影响车辆的舒适性。结合汽车底盘悬架设计要点，通过空气悬架弹簧的弹性参数，提高了车辆对道路的适应性，科学地控制了车辆的振动，提高了车辆的安全性和稳定性。
参考文献:
[1]陈祯福.汽车底盘控制技术的现状和发展趋势[].汽车工程, 2006, .2802): 105-113.
[2]刘泽华.修井机底盘悬架系统选型探讨[J].现代工业经济和信息化, 2017(11):81-82.