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新能源汽车轻量化悬架设计与制造

摘要：随着互联网信息技术的不断发展，传统制造业也开始将互联网技术融

入到产品制造中，近年来加上全球对节能低碳环保理念的推崇和经济社会的高速

成长，新能源汽车的需求量已经呈指数增长，传统汽车将在时代的发展洪流中被

淘汰，而作为汽车的核心构成部分，汽车悬架成为了很多汽车行业供应开发商的

重点关注对象，而轻量化悬架的设计与制造更是新能源汽车行业内各家竞争的不

二之选，本文则针对新能源汽车轻量化悬架的设计与制造进行了研究。

关键字：新能源汽车；轻量化悬架；设计制造

1.引言

汽车悬架作为车轮与车身的重要连接枢纽，其设备之上也承接了很多重要的

传力连接系统，为了响应全球低碳节能理念和传统制造业信息化的号召，各界开

始对制造业和信息化的全面融合加以关注，而由于经济环境市场的高速变化，传

统生产制造业间的竞争也愈演愈烈，为了在有限的资源市场内占据更多的市场，

各智能工厂也将更多的智能设备和更加轻便的材料应用在新能源汽车悬架之上，

因此对轻量化悬架的设计与研究也掀起了一股热潮。

1.传统汽车悬架的理论概述

汽车悬架是一种将汽车承载系统与车轮进行柔性连接的枢纽装备，其主要构

成包括减震元件（双桶减震器）、弹性元件（空气弹簧）、导向机构（推力杆及

控制臂）、稳定器（横向防倾杆）四个部分，其中最主要的是前两项设备，弹性

元件可以在汽车出现急刹车或剧烈撞击时于短时间内延缓车辆冲击的作用时间，

将单位时间里的车辆冲击量降至基础值以下，但这种冲击带来的动能却在短时间

内无法及时消散，就在很大程度上限制了车辆的舒适性，这就需要减震元件的功

能来弥补，双桶减震器能够把车辆本身因撞击而产生的动能转换为热能，完美弥

补了弹性元件的不足，但由于减震元件单独使用没有支撑功能，因此也需要弹性

元件的支撑，二者的存在可以说是相辅相成，互为臂膀，在汽车行驶过程中，由

弹性元件进行压缩与伸展的交替工作，减震元件将其动能转换为热能，再由弹性

元件将车辆支撑回正常高度，循环往复，交替工作。

汽车悬架这一装置具有多种作用，包括但不限于帮助车辆在行驶过程中降低

整体振动、分担载荷、延缓撞击能量、调整车身方向、降低安全隐患等等，目前

市场环境中较为流通的多种车辆大多使用的汽车悬架结果为麦弗逊式悬架、双叉

臂式悬架、多连杆式悬架、整体桥式悬架、扭力梁式悬架等，但上述结构都或多

或少存在一定的缺陷问题，悬架过硬的车辆缺乏一定的舒适性，也会导致轮胎磨

损系数高；悬架过软的车辆缺乏一定的车辆支撑度，在驾驶过程中不具有更好的

操作稳定性。独立悬架虽然质量轻，车辆冲击力度小，但其系统架构复杂、维修

成本高且具有一定难度，也会占据一部分车内空间；非独立悬架虽然会减少轮胎

的磨损程度，可降低车底板的相对高度，具有较高的操控一致度，但由于自由度

小，操控安全性并不稳定，而且乘坐舒适感也会更低。

1.新能源汽车轻量化悬架设计

为了改善传统汽车悬架的缺陷与不足，各汽车机械制造商都

纷纷投入新能源汽车轻量化悬架的设计与制造研究之中，但若要确保汽车悬梁能

够满足轻量化要求，就要从架构、材料和工艺角度进行优化。

（1）架构优化

对汽车悬架来说，车辆架构优化不止可以达成轻量化的目的，还能

保证车辆成本和质量居于同等水平，而加之互联网技术的迅猛发展，计算机大数

据系统对汽车底盘的优化设计已经是必行之势，而汽车行业想要继续保持成本费

用的稳定的同时再减少架构质量并非易事，目前只能依靠尺寸与性状优化来完成。

利用cae确定材料密度分布的优化走势，以此完成适合扭力梁主体需求的方案，

再配合尺寸优化，将架构、管梁厚度设置为最优数值，综合来讲可以将车辆悬架

的质量降低至预期条件，这也侧面印证了轻量化设计理念提出的必要性和可行性。

（2）材料优化

在车辆悬架的设计过程中，被多数选择的材料都为轻质材料，而后续

的研究也印证了该类材料在轻量化悬架设计上的优秀前景，而这主要源于轻质材

料对车辆运行可靠性的加持和底盘质量降低的优势特征。近年来随着国家技术的

不断发展，合金制造技术也逐渐发展完备，以高强度钢等代表性很强的材料为例，

他们早已成为发达国家生产制造汽车备件不可或缺的重要材料。举例说明，在B

级汽车的设计改造过程中，工作人员在控制臂和副车架的制造过程中选择了铝合

金材料，相比其他材料来讲，经过专业设备检测可以发现，车辆的整体质量明显

下降，不仅如此，工作人员也对底盘悬架的基础功能进行