铝合金底盘就一定更好吗？底盘设计的选材逻辑来了解下！

近期一直以来，自媒体车评界流行着一股不正之风：拿着一块磁铁通过判断底盘的用料来直接评判底盘设计的好坏和点评车企用料是否良心。简言之：铝合金越多=底盘越高级；钢材料越多=越低端的设计。对此，我相信主流车评媒体和业内工程师对这种业余的做法是相当嗤之以鼻的，除了博取眼球和短期流量，基本没有太大参考价值。我理解大众都希望能有一种简单粗暴直观的方法来直接获得结论，但汽车工程界却从来没有这么鲁莽粗犷的设计和结论，抱歉，得下点功夫了解下。

在汽车开发中，底盘材料的选择从来不是单一因素，而是整车疲劳耐久、轻量化、刚度、NVH、成本和制造工艺等多种因素共同制约和综合取舍才能得到的结果。

首先以前/后副车架为例，车架是高疲劳载荷零件，它要承受来自轮胎和车身的纵向力，横向力，悬架的冲击载荷，车身扭转弯矩以及电机的反扭矩，如有后轮转向还会有额外力矩。而钢材天然在以下方面具有优势：塑性变形能力，疲劳耐久特性，抗冲击能力。如下图的简单对比汇总:

因此对于一些强调耐久性的车型上，底盘钢材料的普遍使用仍然是非常合理的工程选择。

其次对于结构强度而言，材料的弹性模量差异是直接影响零部件的结构设计的。如下表所示，如果设定相同的结构强度和寿命，铝合金材料则意味着：更大的截面尺寸，额外的加强筋，增加局部结构厚度或者额外的工艺处理。

因此一般情况下，铝合金控制臂的体积相对比钢制件更大(如下图所示各个材料的下摆臂设计)，这对整车总布置设计和底盘零部件包络校核会产生很大的负面影响。从成本增长的角度看更是不言而喻。

再从轻量化角度来说，毫无疑问这是采用铝合金材料最主要的目标之一。首先我们需要了解整车的设计目标。整车的载荷体系是否限制了底盘零件的重量上限和质量分布？整车续航要求是不是当下主要取舍后的主要目标？如果是，那轻量化的底盘则是必然要求。当然这也是一直悬在当下国内新能源汽车头上的达摩克利斯之剑--所谓没有续航，其他宣传都白扯。为了外形漂亮，全系都上20寸以上的大轮毂配扁平胎；为了极致的续航，重量最大程度让给大电池和电机；而对于底盘为了能减重：则材料成本可以涨，制造成本可以涨，零件复杂度也可以接受。同时在市场宣传上，部分新势力美其名曰：为了追求极致的簧下质量和动态操稳性能，它们选择不计成本的100%全铝合金设计。然而真正能带来多少动态操稳的收益，谁也说不清。

接下来说说NVH。对于整车结构的NVH我请教了部门专家。行业内普遍认可通过调整衬套的布置和刚度来优化高频振动，核心关键位置如副车架衬套，前后电机衬套和前下摆臂舒适衬套甚至采用液压形式来优化高阶震动。但其实副车架也是NVH系统的一部分。钢副有个特点，局部柔度更容易调整设定。例如：某个横梁降低局部刚度，焊缝布局调整以及板厚的优化。据此，我们可以优化一阶模态，橡胶衬套的受力路径以及路噪的传递路径和传递率。但对于铝制副车架而言，由于受其制造工艺限制，尤其大型压铸件调整自由度反而更小。因此对于舒适性和NVH更加侧重的车型来说，钢制底盘部件更具长期优势。

最后再从制造工艺和平台兼容性的角度聊一聊。一款车的底盘平台的研发往往覆盖多款车型：普通轿车,SUV,轿跑，长轴距车等等。这就需要一款底盘兼具融合多个配置的能力，以后轮转向配置为例，它会带来额外载荷：包括转向机反力,Tie Rod侧向力,Ball Joint刚度要求等，这对后桥横向刚度会有额外的要求。同时从制造角度看，本土供应商的钢材加工制造能力非常成熟，尤其是焊接工艺。再加上考虑售后的维修成本，钢制材料的售后成本更低且更具实用性。

综上所述，钢或铝的选择更多的是综合权衡的结果。但也有部分底盘零部件选择铝合金的综合性能上更优于钢材料的。比如：转向节和部分控制臂。转向节体积大且结构复杂，对与强度要求也高，更严重影响簧下质量，因此锻造/铸造铝合金是综合优选。外倾角控制臂可直接影响轮胎的接地面积，因此要求铰接精度高，且Compliance极低。转向的toe控制臂也是类似的要求，从而提高前/后轮转向控制精度。这时候采用锻铝的摆臂，通过更高比刚度和更低重量，实现最大化的操控收益。这才是把钱花在了刀刃上。

所以，对于底盘用料的选择，从工程设计的优先级角度，我们可以简单归纳一下：

总之，从系统工程角度说，两者都不是“对”或“错”，“优”和“劣”，而是对应不同产品目标函数的最优解！