4D打印是指用可编程物质（通常为智能复合材料）作为打印材料，通过3D打印的方式打印（制造）出三维物体。该物体能随着时间推移，在预定的激励或刺激（如遇水、冷却或者通电、光照、加热、加压）下，自我变换形状、物理属性（如结构、形态、体积、密度、色彩、亮度、弹性、硬度、导电性、电磁特性和光学特性等）或功能等。与传统的制造方式相比，4D打印智能材料，将改变过去“机械传动 电机驱动”的模式。目前的机械结构系统主要是机械传动与驱动的传递方式，未来走向功能材料的原位驱动模式，不再受机械结构体运动的自由度约束，可以实现连续自由度和可控功能，同时自身重量也会大幅度降低^[1-3]。

4D打印技术的概念是在2013年由麻省理工Tibbits在TED会议上提出的，他演示了将一段绳状物放入水中后，该物体能自动折成MIT字样的立体结构，由此开启了4D打印技术的研究热潮。国内外这几年始终致力于4D打印的研究和应用。很多高校、科研院所和公司企业，都在对4D打印进行开发，以及应用4D打印智能材料与结构的应用所涉及的领域非常广泛，它是一种军民两用技术，目前已被广泛应用于军事、航天航空、土木工程、医学、仿生机器人、工业、艺术娱乐、服装等领域。例如基于4D 打印技术航空航天领域提出变体飞机、智能蒙皮的想法；将4D打印技术应用于军用人造卫星降低发射军用卫星所需要的成本；应用在生物医学领域中4D打印有利于新型医疗植入物的发明^[9-10]。

同样的，基于智能材料4D打印在汽车领域也有着广泛研究，2016 年 3月，德国汽车制造商宝马公司尝试将4D打印用于汽车零部件制造，打印车轮的一种柔性覆盖板，它能根据环境调整大小，发挥了非常出色的空气动力学性能，同时显示屏与风挡玻璃合并智能材料以及车身采用了智能温度调节材料，将4d打印与数字技术相结合创造出“智能中控”，以此实现卓越的驾驶体验。

悬架系统是汽车的重要组成部分，它连接着车桥和车轮并且传递作用在车轮和车身之间的一切力与力矩同时同时吸收和缓和由于路况不平整而传递给车身的震动，从而保证汽车的平顺性和正常行驶。在传统悬架系统（被动悬架系统）中，传统悬架参数（如弹簧刚度和减震器阻尼系数）一经选定就难以改变，因此在设计过程中通常寻找一个最佳的折中方案来确定参数。也就是只有在特定工况下，汽车的性能才是最佳的，一旦工况发生改变（例如路面变化、汽车行驶时的加速、制动、转向状态变化），其性能将会变差，这意味着传统悬架难以同时满足舒适性和稳定性的要求，从而限制了汽车性能的进一步提高。主动悬架系统是发源于20世纪50年代、近十年发展起来的由电脑控制的一种新型悬挂系统。主动悬挂系统具有控制车身运动的功能。当汽车制动、转向或增加负载引起弹簧变形时，主动悬挂系统会产生一个与惯力相对抗的力，减少车身位置的变化。它是以作动器代替减振器和弹簧，可以通过传感与驱动装置驱动装置感知车辆运行状况来调节弹簧刚度和阻尼以此适应路面从而降低车轮载荷波动，提高附着性能，改善操纵性，同时减轻了轮胎的磨损^[5-12]。

但主动悬架是有源控制,作动器通常价格高、能耗大、结构和控制复杂、增加整车重量和成本。而基于智能材料的悬架系统是无源控制可以实现自适应调节且其控制品质优秀, 同时作动器价格低、能耗小、结构简单。因此,自适应主动悬架技术日益受到人们的重视并成为当今国内外学者和生产商研究开发的热点^[12-20]。

基于上述现状分析本文将结合当前智能材料学术前沿，通过阅读相关文献资料了解智能材料、智能结构的各自的特性和优势，掌握悬架系统的结构和原理，结合所学汽车理论与汽车构造基本知识设计出基于4D打印智能材料的自适应悬架系统，它具有质量轻、能耗低的特点,完全符合当前汽车节能降耗、小型化、轻量化的要求因此很有研究与发展的必要。在本文中将调研现在悬架系统的发展方向，结合发展方向与前沿理论选择出合适的智能材料和智能材料减振器工作的模式，进行结构设计之后完成数学建模和仿真分析，做出概念设计与研究。