汽車底盤懸架結構設計要點分析

李奕華

摘要：近年來，中國對汽車的需求不斷增加，汽車制造業也增加發展起來。在汽車制造中，底盤懸架系統主要作用是傳遞車身和車輪直接的力矩，例如驅動力，制動力和軸承力。本文將分析汽車底盤懸架結構設計的要點，結合汽車底盤懸架結構設計的發展現狀，從汽車底盤懸架結構設計重要性，汽車底盤懸架結構和汽車底盤懸架零件等方面進行深入研究。探索的主要目的是想要更有效地促進汽車底盤懸架結構設計的發展和進步。

關鍵詞：汽車底盤懸架;結構設計;要點分析

中圖分類號：U463.33? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2020）20-0010-02

0? 引言

中國工業發展迅猛，汽車工業發展也緊跟其后。汽車工業中的底盤懸架結構設計備受矚目。汽車懸架是車輪（或車軸）與負載支撐件（或車架）之間所有力傳遞連接的總稱，是確保行駛舒適性和行駛安全性的重要組成部分，并具有緩沖和吸收由于道路不平坦而產生的傳遞力的能力。通過對框架或車身施加沖擊和振動，它可以在兩輛汽車之間傳遞所有力和扭矩，從而使汽車平穩行駛。在底盤懸架結構中，現在的雙縱向臂獨立懸架結構將上下縱向臂的長度都進行了改進，能夠合理的去配合車輪和車架與縱向臂的連接。這樣就使車輪在運動的過程中，能夠使軸距和前輪的定位參數一直保持在公差范圍內，這樣能夠保證汽車在行駛的過程中的安全性和穩定性。

1? 汽車底盤的重要性

最靠近地面的汽車零件輪胎除外，最近的就是汽車底盤。如果路面很差，可能會刮傷底盤。地板上的水太多會使機箱長時間處于潮濕環境中造成破壞。另外，腐蝕性化學物質粘附在底盤上，會導致生銹，直接影響汽車的正常運行，并間接威脅其他汽車零部件的運行。這就是為什么汽車底盤的設計如此重要，以至于它與汽車能源系統的結構密不可分，并且在某種程度上也會影響設計和內部空間。

2? 汽車底盤結構的發展

2.1 輕量化開發

輕量化是盡可能的去減輕不必要的浪費，現在的技術可以減輕底盤結構的質量。底盤結構重量減輕，可以減少燃油的消耗，也能夠使汽車在運行中更安全，排放的尾氣減少，使汽車更加節能環保。在汽車的生產中可以使用鋁合金材料來生產汽車的底盤，這些類型的材料不僅耐腐蝕性強，而且密度低且易于成型，從而使底盤結構更輕。同時，輕質材料（例如鎂合金）也經過了實驗室研究，并逐漸進入了可用于生產汽車底盤結構的定量生產階段。對于輕量化技術的應用，提出了一種W型沖壓梁，高強度沖壓成形可以在提高底盤結構強度的同時實現結構的輕量化設計。使用W型沖壓梁可以減少大橫截面跨度的出現，也能夠提高底盤懸架結構的強度，所以W型沖壓梁也逐漸推廣。現在許多的汽車工業都已經在應用W梁的底盤結構設計和制造。朝著輕量化方向的發展，未來汽車行業的發展也將實現輕型發展。

2.2 穩固化發展

汽車底盤懸架結構可以提高汽車的穩定性，汽車底盤的穩定是直接影響到汽車在行駛中的安全，所以在底盤結構的設計和制造終都要朝著穩定的方向發展，進行穩固化。汽車在高速行駛的過程中是需要許多裝置組成的懸架結構，通過與地面碰撞來引起車內鋼板彈簧的緩沖，將所振動的能量進行衰減。這些裝置通常都是由減震器和導向裝置組成，在現代的汽車工業中大多數都是使用液壓減震器，液壓減震器可以將有產生的熱量消耗震動產生動能。在底盤結構設計中的另一方面，也要注重底盤材料的研究和開發，可以使用熱成型高強度的鋼來增加底盤防撞的能力，提高車輛的整體強度和剛度，并可以確保結構的穩定性。在設計機箱部件時，為了確保部件的安全性，還可以采用圓形孔來均勻分布部件的應力。

2.3 自動化開發

已開發出新能源汽車，以滿足節能和環保的社會發展要求。與傳統汽車不同，新能源汽車的底盤側重于使用鋁制的滑板，但是其他的核心部件的組成與傳統汽車沒有差別，因為它要求對轉向、制動和其他系統都采用電子的控制方法，只有汽車的底盤結構發生了變化。在汽車底盤結構的設計中，新能源汽車已經將離合器和變速箱之類的組件進行了刪除，在底盤中用電氣連接轉向系統，增加底盤內的空間。底盤內的空間大了，就可以在前后軸的位置完成動力馬達的布置，所以在汽車底盤懸架結構的設計中，要提高汽車動力的傳遞效率，使新能源汽車更加實用，新能源汽車的底盤上將動力電池組來代替傳統汽車的油箱，是以分布式的方式進行放置，為了減少摩擦和碰撞。結合此功能修改底盤結構，電池組應位于底盤質量的中心，并靠近主減速器，以減少動力傳輸過程中的能量損失，更均勻的功率分配并實現底盤空間結構。在充分利用這一點的同時，汽車的制動、轉向和駕駛功能也得到了改善。

3? 汽車底盤懸架結構設計特點

3.1 電子化特征

在科學技術快速發展的不斷影響下，工作人員對汽車底盤基礎系統進行了科學的研制和開發，制作出了與之相對應的電子控制系統，這種電子控制系統可以根據汽車運動的運行方向進行分類，可以主要分為縱向制動與驅動管控、橫向轉向與擺動力矩控制和垂向懸架控制三類。從現在的發展形式來看，汽車底盤的各種電子控制系統主要都是以與之相對應的功能為基礎進行操作運行的，與此同時，還需要利用輪胎與地面的接觸形成相應的其他功能。比如，自動抱死裝置，通過對縱向力進行控制，使汽車在制動的過程中可以通過輪胎對地面產生的摩擦力系數來有效減少汽車制動的距離，從而可以進一步促進汽車在行駛過程過程中安全性的有效提高、主動懸架的利用對垂向力的有效控制，實現對汽車垂向運行、車身側傾以及俯仰運行控制，使得汽車能夠具有更強的舒適度和操作性。

3.2 集成化特征

從目前來看，汽車總線技術和電設備的運用是比較廣泛的，而且進一步促進了汽車底盤集成化的快速發展，首期在汽車企業中便得到了民眾較為廣泛的關注。舉個例子，德爾福派克電氣公司進行不斷科學研究開發的汽車底盤控制系統UCC，它與多個系統有著較為直接的密切聯系，具體有驅動輪防滑系統、電子穩定程序系統以及防抱死制動系統等等，可以利用傳感設備實現對底盤更好的監控處理，特別是在行駛的路況中，這樣以來可以有效避免汽車在駕駛過程中出現交通事故，在一定程度上促進汽車主動安全性的進一步提高。這種集成化的有效實現，通常使用的是較為獨立的電子控制系統傳感器、控制單元以及執行單元，特別是在懸架、驅動、制動以及轉向方面，利用總線傳輸技術實現汽車上所有電控單元、傳感器等的科學連接。雖然其運行原理之間有著很大的差距，但是其使用的傳感器、傳輸數據以及執行單元等之間具有很強的共享性。

4? 汽車懸架上的零部件

4.1 螺旋彈簧

在汽車的方案設計過程中，彈簧的用量是很大的，因為它具有很好的吸收攻擊力的能力，而且具有合適的舒適度。但缺點是它的長度一般較長，所以占有的空間以及在安裝位置接觸到的面積比較大，在系統的合理布置中，緊湊性很難實現。螺旋彈簧本身是不能承受橫向力的，這是由它本身的性質決定的，所以在使用的過程中需要選用四連桿螺旋彈簧，將它應用在獨立的懸架中。為了兼顧到螺旋彈簧具有的很強的舒適度，我們在高頻率、小振幅的地面沖擊當中，以設置柔軟的彈簧為主。如果受到的沖擊力和剛性較強，就需要對沖擊的行程進行適合的縮短，彈簧就需要選取具有多種剛度的。負載越大，需要彈簧的剛度就越大。

4.2 鋼板彈簧

鋼板彈簧多使用在廂式車和卡車當中，因為彈簧片是其結構的主要構件，而且它們的長度都不相等。比螺旋彈簧結構相比，鋼板彈簧更加簡單，成本比較低，主要在車身底部進行裝配。在實際的操作過程中，因為每一片都會受到不同程度的摩擦，所以具備一定的衰減性。如果干摩擦太過嚴重的話，會嚴重影響對沖擊力的有效吸收。

4.3 扭桿彈簧

扭桿彈簧是由彈簧鋼制作而成的，實際上是一種長桿。在車身上應用時，一端用來固定，另一端用來連接懸架上臂。當車輪處于運動狀態時，扭桿會出現扭轉變形，因而具有彈簧性能。

5? 汽車底盤懸架設計要求

①經彈性特征和阻尼特征設計，使汽車行駛過程更加平順，振動頻率和振動加速度值低，減振性能適宜，以免懸架壓縮伸張行程極限點部位出現硬沖擊情況，并兼顧輪胎接地性。

②經導向機構設計，使車輪、車架、車身間力和力矩傳遞更加可靠，確保車輪定位參數及變化規律符合相關要求。各鉸鏈點部位受力小，使橡膠元件彈性變形減小，確保導向精確性。同時，汽車轉向過程中，應具備一定的抗側傾性。汽車制動和加速度過程中，車身處于穩定狀態，以免發生縱傾情況。

③提高零部件強度和使用壽命，注重成本控制，將后期維護保養工作落實到位

6? 汽車底盤懸架結構設計的要點

在對汽車的底盤懸架結構進行設計的時候，需要相關技術人員對結構模型和標準參數進行科學而合理的正確選擇和明確，并對設計的流程進行嚴格的落實。

6.1 底盤懸掛和設置

在預設車輛的底盤懸架時，通常應強調以下幾點：要清楚汽車的整體形狀以及底盤懸架設計的實際需求和條件。當汽車的整體形狀確定后，想要改正和調整是十分困難的，在汽車底盤懸架的預調過程中，應闡明車輪向上/向下移動10cm的跳動。進行后續的調整過程中，后軸的負載發生了明顯的變化，所以紅后懸架要充分發揮它的科學價值。在調整的過程中，還要考慮是否增加輪胎的防滑鏈。就四輪驅動保護而言，懸架通常會受到驅動結構的影響。如果汽車根據扭力梁結構設置后懸架，則工作難度就很大。水平導桿用于設計垂直導桿，從而可以更科學地控制車輪跳動和回彈輪座的變化。

6.2 前懸架設計

汽車底盤的懸架設計中，前懸架是主要采用獨立的懸架設計。首先，在轉向系統的設計過程中，就要弄清楚轉向梯形，要保證車輪在轉向的過程中，每個轉向出的圓圈都不打滑和滾動，在設計汽車底盤懸架中;其次，定義主銷的大小。這項工作通常包括主銷傾角，腳輪傾角等內容。其中，對于主銷的腳輪傾角和相對車輪中心的偏移，使車輪的側向力返回到力矩以使汽車能夠保持直線是更合理的。相關設計人員可以通過對參考樣本進行測量的方法來獲得與主銷有關的數據;第三，進行減震器的設計時，減震器主要是雙向和單向模式，當車輪進行減振狀態時，減震器中的液體會通過阻尼孔的摩擦來達到減震的目的。

7? 結語

汽車底盤懸架結構在設計期間是高度專業且復雜的，并且總體設計任務需要分析和考慮各種專業元素。懸架系統中彈簧的剛度起著重要作用，并直接影響汽車的舒適性。空氣懸架的彈簧彈性參數，結合汽車底盤懸架的設計要點，使汽車在行駛的過程中，能夠科學合理地控制自身的振動，提高對道路的適應性，也提高行駛中的安全性和穩定性。

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