淺談底盤過程開發(fā)和研究

陳彥亮 李小微

摘 要：底盤是汽車的三大件之一，其設(shè)計開發(fā)過程比較復(fù)雜，在整個汽車設(shè)計過程中是發(fā)揮著非常重要的作用。本文主要從底盤認(rèn)知、開發(fā)流程、參數(shù)化設(shè)計、協(xié)調(diào)控制設(shè)計優(yōu)化等方面進(jìn)行闡述和說明。

關(guān)鍵詞：底盤;參數(shù)化設(shè)計;測試

0 概述

汽車底盤開發(fā)是一個比較系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)過程，涉及的零部件較多，且多半為不規(guī)則形狀。汽車底盤開發(fā)實質(zhì)上是車輛動力學(xué)平衡的問題，操作性和舒適性是相互矛盾的，與振動噪聲也是矛盾的。如何平衡這些矛盾點(diǎn)是底盤開發(fā)的根本問題，需要大量實驗和實踐的研究與探討。

1 底盤基本認(rèn)知

汽車底盤由傳動系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動系四部分組成，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。底盤作用是支承、安裝汽車發(fā)動機(jī)及其各部件、總成，成形汽車的整體造型，并接受發(fā)動機(jī)的動力，使汽車產(chǎn)生運(yùn)動，保證正常行駛。

2 底盤開發(fā)流程

一般汽車企業(yè)不管是正向開發(fā)，還是逆向開發(fā)，開發(fā)流程主要是在確定整車車型、項目等前提下，按照開發(fā)清單對底盤進(jìn)行測試，測試內(nèi)容包含：主觀評價、客觀評價、拆解分析、臺架試驗、路試試驗等。作為測試評價的CAE模擬是技術(shù)發(fā)展在底盤開發(fā)過程中的重要體現(xiàn)，通過軟件模擬分析改進(jìn)設(shè)計，并與實車性能測試相輔相成。

（1）建立底盤模型。CAE是現(xiàn)代汽車企業(yè)開發(fā)底盤常用的工具，它能實現(xiàn)在電腦上完成一些測試，通過一些過數(shù)據(jù)形成三位數(shù)模，再把目標(biāo)車型模擬結(jié)果與設(shè)計目標(biāo)對比，這樣可以不用做出原型而節(jié)省材料，進(jìn)而歸納出目標(biāo)車的改進(jìn)方向，并確定最終整車模型。

（2）制造底盤樣件。根據(jù)最終整車模進(jìn)行底盤樣件制造，在樣件制造過程中，底盤其它零部件應(yīng)盡量保持一致性，以便驗證其可裝配性和可制造性。因為僅僅只是模擬并不能做出真正的車輛在現(xiàn)實情況下的指標(biāo)，所以制造出樣車以便于測試。

（3）底盤性能測試。汽車底盤的設(shè)計主要就是要做到操作性、平穩(wěn)性、安全性，簡單地說就是沒有噪聲、開起來更加平穩(wěn)舒適。為了滿足顧客和設(shè)計的要求，需要不斷實驗、不斷優(yōu)化設(shè)計改進(jìn)。底盤性能測試一般分為底盤臺架試驗和整車性能測試。臺架試驗是底盤樣件在模擬整車載重的情況下進(jìn)行的動態(tài)試驗;整車性能試驗為實車驗證，試驗項目包含制動性能測試、操作性試驗、舒適性試驗、耐久試驗等，這些試驗可以并行開展，為節(jié)約試驗成本也可以搭載其它試驗開展。設(shè)計驗證主要關(guān)注以下測試項目：①操作性測試：這是一個非常客觀的測試，就是讓車輛做等半徑的圓周運(yùn)動，在不同的車速下測的方向盤的轉(zhuǎn)角和車的側(cè)向加速度。如果一輛車在轉(zhuǎn)彎時要把方向盤大好幾圈，這樣肯定是不行的，主要考驗底盤中裝箱裝置的性能。通常情況下方向盤的轉(zhuǎn)角在2～8°/g為宜。②乘坐舒適性測試：幾乎所有的車輛行走在平地上都是非常舒適的，但是實際生活中并不是這樣的，都會有或多或少的顛簸感，測量舒適性主要是考驗前后懸架的偏頻，后懸比前懸高20%的時候人坐在里面是比較舒適的。但對于那種走山路的車而言，底盤的要求還會更高，旺旺底盤中的彈簧剛度要適當(dāng)提高一些，以起到減震的作用。③制動性能測試：制動性能是對行車安全特別重要的一個部件，因其關(guān)乎人身安全有著嚴(yán)格的要求。整車測試中的直線行駛測試、制動距離測試、跑偏測試就是為了測試一輛車的制動性能的好壞，還有兩側(cè)路面摩擦系數(shù)不同的路面上進(jìn)行的測試。

（4）底盤的調(diào)校。開發(fā)過程最關(guān)鍵的是底盤的調(diào)校。底盤中的零部件較多，組裝的時候也許設(shè)計的累計公差就會造成誤差，所以調(diào)校是必不可少的環(huán)節(jié)。

3 底盤參數(shù)化設(shè)計

參數(shù)化設(shè)計是一個智能化和集成化結(jié)合的設(shè)計過程，需要軟件支撐，主要運(yùn)用CAD計算機(jī)輔助設(shè)計軟件，繪圖功能非常強(qiáng)大，且可以進(jìn)行二次開發(fā)，在圖紙繪制中應(yīng)用非常廣泛。

（1）在進(jìn)行汽車底盤總布置參數(shù)化設(shè)計的時候，必須要建立一個總的坐標(biāo)系，總坐標(biāo)系用來確定總成部件的裝配位置尺寸，總成部件本身也應(yīng)該具有坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系用來確定自身的定位基準(zhǔn)。在這種情況下，如果某一總成部件的位置關(guān)系發(fā)生變化，那么只需要修改坐標(biāo)系的參數(shù)即可，在三維的環(huán)境下進(jìn)行相對位置的確定，這兩個坐標(biāo)系應(yīng)該是同一類型的，可以使用右手準(zhǔn)則來確定。

（2）底盤是由許多零部件裝配起來的，所有組成底盤的零部件根據(jù)相對的裝配關(guān)系能夠組成一個樹形的裝配關(guān)系圖，稱為裝配樹，在建立底盤的裝配關(guān)系之前，必須要對底盤的裝配關(guān)系樹有一個深入了解。底盤總體裝配常用兩種方法：坐標(biāo)點(diǎn)裝配和通過約束裝配。對于常規(guī)的底盤裝配，坐標(biāo)點(diǎn)裝配方法應(yīng)用較多;底盤比較復(fù)雜的時候，常采用約束裝配的方法。

（3）在汽車底盤參數(shù)化設(shè)計時，有一個好的設(shè)計數(shù)據(jù)庫非常重要，它很大程度上對底盤的設(shè)計質(zhì)量造成影響。設(shè)計人員嚴(yán)格遵守相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，這是設(shè)計最基本的要求，如果將相關(guān)的國家規(guī)定、行業(yè)規(guī)范集中到一個數(shù)據(jù)庫里面，將極大提高設(shè)計效率。

4 底盤協(xié)調(diào)控制設(shè)計優(yōu)化

底盤協(xié)調(diào)控制是依托力學(xué)理念基礎(chǔ)上一種控制邏輯，它協(xié)調(diào)控制器的穩(wěn)定性和主動懸架系統(tǒng)、底盤水平動力學(xué)、垂直動力學(xué)。對主動懸架的優(yōu)化主要是改善主動轉(zhuǎn)向和控制的控制效果。對底盤集成控制的研究主要集中于信息和控制結(jié)構(gòu)兩方面，集成控制未來發(fā)展方向更多傾向于底層設(shè)計與頂層設(shè)計相結(jié)合的控制理論，這樣將大大改善車輛的整體性能。

5 結(jié)束語

底盤過程開發(fā)和研究是一項系統(tǒng)、復(fù)雜的工程涉及到機(jī)械、軟件、匹配的多個學(xué)科的知識，在現(xiàn)有體知識體系和思路中不斷創(chuàng)新，綜合運(yùn)用各種優(yōu)化設(shè)計方法，提升底盤過程開發(fā)水平，以便助推整車性能水平提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]向洪軍.新能源汽車底盤設(shè)計趨勢[J].科技與創(chuàng)新，2016.