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