孫曉剛 武云江

摘 要：人們把汽車(chē)比作移動(dòng)的家，那么懸架就是移動(dòng)家里面的床。汽車(chē)的平順性和穩(wěn)定性直接取決于懸架質(zhì)量的好壞。本文主要講述常見(jiàn)汽車(chē)前懸架類(lèi)別、設(shè)計(jì)原則、工藝關(guān)聯(lián)性及材料選型等方面知識(shí)和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：汽車(chē);懸架;設(shè)計(jì);材料

0 概述

懸架是汽車(chē)的重要部件，它把車(chē)架與車(chē)輪彈性地聯(lián)系起來(lái)，既要滿(mǎn)足汽車(chē)的舒適性的要求，又要滿(mǎn)足其操縱穩(wěn)定性的要求。懸架設(shè)計(jì)質(zhì)量至關(guān)重要，需要懸架設(shè)計(jì)工程師在日常實(shí)踐工作過(guò)程中不斷積累和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

1 懸架構(gòu)成及分類(lèi)

（1）汽車(chē)懸架一般是由彈性元件、減振器、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、緩沖塊和橫向穩(wěn)定器等部分組成。它把車(chē)架和車(chē)軸彈性地連接起來(lái)，是車(chē)架（或承載式車(chē)身）和車(chē)橋（或車(chē)輪）之間的一切傳力連接裝置的總稱(chēng)。

（2）汽車(chē)懸架系統(tǒng)一般采用非獨(dú)立、全部獨(dú)立、抑或是將二者相結(jié)合的形式構(gòu)成，通?？煞譃閮纱箢?lèi)：非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架。

1）非獨(dú)立懸架是兩側(cè)的車(chē)輪由一根整體式車(chē)橋相連，車(chē)輪連同車(chē)橋一起通過(guò)彈性懸架與車(chē)架連接，當(dāng)一側(cè)車(chē)輪因道路不平而發(fā)生跳動(dòng)時(shí)，必然引起另一側(cè)車(chē)輪在汽車(chē)橫向平面內(nèi)發(fā)生擺動(dòng)，如圖1所示。2）獨(dú)立懸架是車(chē)橋做成斷開(kāi)的，每一側(cè)的車(chē)輪都可以單獨(dú)地通過(guò)彈性懸架與車(chē)架連接，兩側(cè)車(chē)輪可以單獨(dú)跳動(dòng)，互不影響，如圖2所示。

2 懸架設(shè)計(jì)原則

（1）懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先要滿(mǎn)足整車(chē)性能和設(shè)計(jì)的要求，其次是懸架本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

（2）零部件設(shè)計(jì)時(shí)首先考慮功能要求，其次是強(qiáng)度要求，再次是部件少的原則，最后才考慮經(jīng)濟(jì)性。

（3）選用零部件的服役條件和材料特點(diǎn)確定其技術(shù)要求，特別是焊接、熱處理等工藝性技術(shù)要求。

（4）以平臺(tái)化設(shè)計(jì)為理念，選用科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)方案，不斷優(yōu)化并改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高零件的可靠性和壽命。

（5）參考以往的懸架產(chǎn)品失效模式，運(yùn)用標(biāo)桿對(duì)比等方法，借鑒設(shè)計(jì)思路和方法，規(guī)避設(shè)計(jì)失誤。

（6）建立并完善材料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用仿真等工具，合理選用原材料是控制和降低成本的有效手段。

（7）新材料的開(kāi)發(fā)以及新工藝技術(shù)的應(yīng)用，是提高產(chǎn)品性能和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑，如：輕量化材料的應(yīng)用可降低油耗。

（8）有效實(shí)施設(shè)計(jì)驗(yàn)證工作，運(yùn)用理論分析與實(shí)踐驗(yàn)證相結(jié)合的方式，如：CAE分析、試制、型式試驗(yàn)、路試等，充分且有效的做好驗(yàn)證工作。

3 工藝關(guān)聯(lián)性

（1）懸架產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和精度設(shè)計(jì)、材料選型往往已經(jīng)決定了其工藝設(shè)計(jì)，進(jìn)而影響了產(chǎn)品的制造成本。美國(guó)福特公司增經(jīng)做過(guò)研究，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和精度設(shè)計(jì)影響產(chǎn)品成本的70%;材料選型占比20%，其它影響占比僅為10%。

（2）懸架產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案確定后，工藝開(kāi)始進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和裝備規(guī)劃，需要綜合考慮工藝布局、節(jié)拍、產(chǎn)能、人員、經(jīng)濟(jì)投入收益核算等因素，擬定幾種方案進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，從而確定最佳工藝方案。

（3）懸架工藝開(kāi)發(fā)過(guò)程是一個(gè)比較復(fù)雜的開(kāi)發(fā)過(guò)程，涉及人機(jī)工程學(xué)、設(shè)備選型、物流規(guī)劃、信息化技術(shù)等多種學(xué)科，也是成本管控的重要一環(huán)。一個(gè)小的產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷，往往會(huì)以數(shù)倍精力的工藝設(shè)計(jì)去彌補(bǔ)，所以不管是產(chǎn)品設(shè)計(jì)還是工藝設(shè)計(jì)，均需經(jīng)有經(jīng)驗(yàn)或?qū)＜覅⑴c，在確保設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)，提升產(chǎn)品、工藝人員的設(shè)計(jì)水平。

4 懸架材料選型

材料選型與生產(chǎn)成本息息相關(guān)，懸架材料選型工作貫穿于生產(chǎn)全過(guò)程，涉及供應(yīng)商開(kāi)發(fā)、零部件價(jià)格商務(wù)談判、來(lái)料質(zhì)量控制、制程管控以及過(guò)程問(wèn)題的分析與改進(jìn)等。材料性能數(shù)據(jù)是鑄造、焊接、加工等工藝過(guò)程模擬的基礎(chǔ)，也是模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，下面介紹幾種懸架零部件的常用材料的選型規(guī)格。

（1）車(chē)架材料選型。根據(jù)整車(chē)的定位，高端及豪華汽車(chē)強(qiáng)調(diào)舒適性和操控性，一般采用空氣懸架，但成本相對(duì)高些;一般汽車(chē)普遍使用鋼材，車(chē)架的材料主要為高強(qiáng)度鋼材，通過(guò)沖壓成型、沖壓片焊接而成，一般在中低級(jí)別汽車(chē)中應(yīng)用廣泛，由于乘用車(chē)的高級(jí)化和舒適化傾向，以鋁合金為主的有色金屬應(yīng)用增加較快，另外使用其它金屬材料的應(yīng)用也越來(lái)越多。

（2）擺臂材料選型。高端及豪華汽車(chē)強(qiáng)調(diào)輕量化和操控性，可采用鑄鋁合金或煅鋁合金，但成本相對(duì)高些;一般汽車(chē)普遍使用高擴(kuò)孔鋼，如：BR440/600/780等具有很高的擴(kuò)孔性能，同時(shí)不會(huì)明顯降低延伸率焊接性、抗疲勞性良好。

（3）減震器材料選型。汽車(chē)減振器需首先滿(mǎn)足升高要求，其次減振器中心伸縮桿直徑應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，第三減振器上下連接套是否為高強(qiáng)度聚胺脂套，這也是能否保證長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度使用的一個(gè)重要依據(jù)，因?yàn)槠胀ㄏ鹉z很難在高強(qiáng)度下長(zhǎng)時(shí)間使用。減震器主要分為連桿、外缸筒、內(nèi)缸筒，連桿國(guó)內(nèi)一般都用45鋼，外缸筒為ST37-2，內(nèi)缸筒為ST37-2G。

（4）橫向穩(wěn)定器材料選型。橫向穩(wěn)定器由一根呈U形結(jié)構(gòu)的，由彈簧鋼制成的橫向穩(wěn)定桿與橡膠襯套及支承臂組成。橫向穩(wěn)定桿的兩端分別鉸接在支撐臂上，而支撐臂的下端與懸架的擺臂相連，橫向穩(wěn)定桿的中部經(jīng)橡膠襯套固定在車(chē)架上，橡膠襯套的外部包有套筒，套筒材料為無(wú)縫鋼管。

5 結(jié)束語(yǔ)

不管是傳統(tǒng)汽車(chē)還是新能源汽車(chē)，懸架的作用都是非常重要的，直接影響乘員的感受，隨著新技術(shù)、新材料的開(kāi)發(fā)，懸架設(shè)計(jì)和分析將不斷深入。

參考文獻(xiàn)：

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