動(dòng)力總成平臺(tái)化布置方法分析

（上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司，廣西柳州 545007）

0.引言

在汽車(chē)領(lǐng)域中布置汽車(chē)整體結(jié)構(gòu)時(shí)，動(dòng)力總成平臺(tái)化布置屬于重要部位，可以決定汽車(chē)性能、安全以及功能等諸多方面。一般在對(duì)汽車(chē)整體展開(kāi)總布置操作時(shí)，需要通過(guò)平臺(tái)化布置確定動(dòng)力總成的布置方法，如果動(dòng)力總成在布置環(huán)節(jié)無(wú)法保證合理性，那么其他部件在汽車(chē)中的布置情況也會(huì)出現(xiàn)多種問(wèn)題。但在布置過(guò)程中由于動(dòng)力總成具備諸多款式，這些款式在大小、尺寸以及布置要點(diǎn)等方面各不相同，如果動(dòng)力總成占據(jù)過(guò)多空間，很可能會(huì)導(dǎo)致其他部件無(wú)法正常布置。因此，如今在開(kāi)展動(dòng)力總成布置時(shí)，必須確定動(dòng)力總成平臺(tái)化布置方法。

1.動(dòng)力總成平臺(tái)化的基礎(chǔ)概念

我國(guó)汽車(chē)行業(yè)激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，一方面使許多擁有自主研發(fā)品牌的汽車(chē)企業(yè)在自主品牌戰(zhàn)略中萎縮，從以前的多自主品牌戰(zhàn)略向一個(gè)或幾個(gè)有限的自主品牌戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變。另一方面，汽車(chē)企業(yè)不斷努力擴(kuò)大產(chǎn)品線，開(kāi)發(fā)越來(lái)越多的新技術(shù)產(chǎn)品線，迅速占領(lǐng)其他細(xì)分市場(chǎng)。面對(duì)中國(guó)不斷擴(kuò)張的汽車(chē)產(chǎn)品線，自主研發(fā)品牌大型汽車(chē)制造企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)運(yùn)營(yíng)管理模式也必然需要發(fā)生轉(zhuǎn)變，從直接管理單一品牌產(chǎn)品的研發(fā)模式轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)改為直接管理一系列創(chuàng)新產(chǎn)品的研發(fā)。而動(dòng)力總成布置在汽車(chē)領(lǐng)域一直屬于重要部位，大部分大型企業(yè)都具備動(dòng)力總成布置平臺(tái)，如大眾的EA888動(dòng)力總成系列和通用汽車(chē)的SGE動(dòng)力總成平臺(tái)。中小型汽車(chē)和國(guó)際知名汽車(chē)制造商已經(jīng)或正在開(kāi)始規(guī)劃和研發(fā)自己的汽車(chē)動(dòng)力總成裝配制造平臺(tái)。比如美國(guó)沃爾沃福特汽車(chē)，之前多年一直依靠福特汽車(chē)公司提供柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，現(xiàn)在已經(jīng)或者開(kāi)始正在規(guī)劃和研究開(kāi)發(fā)自己的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)制造平臺(tái)總成架構(gòu)。

2.動(dòng)力總成平臺(tái)化的布置方法

通過(guò)前期行業(yè)市場(chǎng)調(diào)研和相關(guān)項(xiàng)目規(guī)劃實(shí)踐分析可以充分發(fā)現(xiàn)，自主研發(fā)品牌能源汽車(chē)銷(xiāo)售企業(yè)信息平臺(tái)項(xiàng)目規(guī)劃和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中可能遇到的一些問(wèn)題，完全能夠可以通過(guò)規(guī)范的設(shè)計(jì)方法等來(lái)得以有效解決。因此，汽車(chē)企業(yè)在進(jìn)行動(dòng)力總成布置時(shí)，應(yīng)該綜合考慮如何充分利用整個(gè)服務(wù)行業(yè)的平臺(tái)資源，進(jìn)行一個(gè)綜合性的分析、預(yù)測(cè)和綜合規(guī)劃，從整個(gè)行業(yè)平臺(tái)資源整合的各個(gè)角度上來(lái)進(jìn)行平臺(tái)規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)一個(gè)企業(yè)整體的經(jīng)營(yíng)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)[1]。

2.1 確定布置定位

對(duì)于一套新的汽車(chē)動(dòng)力控制總成，首先需要及時(shí)確認(rèn)動(dòng)力控制總成的準(zhǔn)確定位。在此基礎(chǔ)上，成功地進(jìn)行了汽車(chē)周邊系統(tǒng)中動(dòng)力控制總成配件的設(shè)計(jì)，以及電氣系統(tǒng)的詳細(xì)方案規(guī)劃和布局設(shè)計(jì)。前期，電力系統(tǒng)總成系統(tǒng)數(shù)字化模型、電力系統(tǒng)總成外圍三維裝配數(shù)字化模型，包括縱梁、前后圍板、發(fā)罩及前內(nèi)板、散熱器及主風(fēng)扇、輔助制動(dòng)架、轉(zhuǎn)向機(jī)、橫向制動(dòng)穩(wěn)定桿、接地線、最小軸和離地壓力間隙等前期動(dòng)力輸入布置條件進(jìn)行收集定位確認(rèn)后，總數(shù)模布置系統(tǒng)可以及時(shí)開(kāi)展前期動(dòng)力系統(tǒng)總成數(shù)模定位的收集確認(rèn)。在已有全新車(chē)型運(yùn)行平臺(tái)上需要匹配全新的汽車(chē)動(dòng)力組合總成，首先我們需要通過(guò)根據(jù)全新動(dòng)力組合總成與車(chē)周邊環(huán)境及車(chē)輛振動(dòng)安全保護(hù)間隙、裝配安全間隙、行人碰撞保護(hù)安全距離、碰撞安全保護(hù)距離、最小車(chē)速離地安全間隙、接近速度角、驅(qū)動(dòng)軸等多個(gè)檢查項(xiàng)，來(lái)初步分析確認(rèn)全新動(dòng)力組合總成于車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)艙的準(zhǔn)確定位[2]。

2.2 擬定布置方案

在對(duì)動(dòng)力部件總成進(jìn)行了定位后，首先設(shè)計(jì)了汽車(chē)機(jī)艙內(nèi)的試驗(yàn)性能布局，完成了主要?jiǎng)恿Σ考某醪皆O(shè)計(jì)，完成了試驗(yàn)布局和可行性研究分析，規(guī)定了基本的技術(shù)性能與功能實(shí)現(xiàn)的定性確認(rèn)。具體設(shè)計(jì)需要特別注意幾個(gè)方面：

（1）汽車(chē)動(dòng)力部件裝配系統(tǒng)的布局方案，應(yīng)選擇的汽車(chē)底盤(pán)傳動(dòng)平臺(tái)的功能結(jié)構(gòu)布局；（2）主要優(yōu)先事項(xiàng)是滿足系統(tǒng)各部分的基本性能要求，確定系統(tǒng)主要功能結(jié)構(gòu)件的基本合理位置；（3）在主要功能部件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，充分考慮客艙布置的美觀性，規(guī)范客艙的整體平整度。大型功能部件布置應(yīng)按圓形棋盤(pán)型布置排列，管線束的布置最好縮短化且盡量隱蔽式地布置；（4）可以根據(jù)機(jī)艙內(nèi)部整體功能布置設(shè)計(jì)原則，將各部件系統(tǒng)功能分配布置至位于機(jī)艙內(nèi)部的合理位置，確保各部分系統(tǒng)與機(jī)艙周邊環(huán)境都能滿足靜、動(dòng)態(tài)安全且無(wú)間隙，且各部分系統(tǒng)之間互聯(lián)互通管路、線束布置方案相對(duì)最優(yōu)。模塊化空間布置設(shè)計(jì)方面，充分考慮多臺(tái)各平臺(tái)共用車(chē)身整體鈑金結(jié)構(gòu)框架、底盤(pán)艙各平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)的不同點(diǎn)，借用平臺(tái)對(duì)比功能進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)艙各借用系統(tǒng)整體模塊共用效益最大化[3]。

3.動(dòng)力總成平臺(tái)化的布置校核

3.1 校核布置間隙

動(dòng)力部件總成的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)相對(duì)于機(jī)體的外圍部件固定，如：轉(zhuǎn)向機(jī)、副圍架、真空助力器之間的間隙距離不應(yīng)小于10mm。檢查時(shí)還需要仔細(xì)考慮手動(dòng)變速器的直線選擇和縱向換擋以及搖臂的橫向移動(dòng)，汽車(chē)空氣濾清器的位置是否適合布置在柴油機(jī)上方。對(duì)于圍繞主軸的動(dòng)力部件與飛輪動(dòng)力組件一起運(yùn)動(dòng)，包括飛輪驅(qū)動(dòng)中間軸內(nèi)節(jié)及驅(qū)動(dòng)中間軸、離合器及液壓盤(pán)及周邊飛輪驅(qū)動(dòng)齒圈，其周邊運(yùn)動(dòng)間隙包絡(luò)與周邊動(dòng)力組合總成的運(yùn)動(dòng)間隙間距應(yīng)不應(yīng)得小于3mm。如果自動(dòng)變速器與后輪縱梁處的間隙寬度不足且后輪殼體磨損無(wú)法及時(shí)更改，則汽車(chē)需在不嚴(yán)重影響整輛車(chē)身安全碰撞控制性能的必要前提下，盡量采用優(yōu)化變速縱梁以便于避讓[4]。

3.2 校核驅(qū)動(dòng)軸

驅(qū)動(dòng)機(jī)主軸齒輪內(nèi)節(jié)的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)信息包絡(luò)與渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)及旋轉(zhuǎn)飛輪的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)信息包絡(luò)、變速器的運(yùn)動(dòng)間隙間距不應(yīng)小于3mm，傳動(dòng)軸內(nèi)部運(yùn)動(dòng)信息包絡(luò)與齒輪軌、副車(chē)架、縱梁之間的運(yùn)動(dòng)間隙間距不應(yīng)小于10mm。由于傳統(tǒng)汽車(chē)動(dòng)力總成的兩軸布置，通常左軸較短，右輪中間軸較長(zhǎng)。如果外面中心軸與齒輪傳動(dòng)部分，引擎和旋轉(zhuǎn)飛輪差距太小或沒(méi)有干擾，除了縮小軸斷面尺寸，可以優(yōu)先在正確的齒輪軸部分向外延伸，同時(shí)增加一部分中間齒輪的支持，軸承齒輪馬達(dá)部分布局設(shè)計(jì)支持，下表顯示在圖9中，然而它也是必要的校準(zhǔn)和檢查齒輪軸承座位之間的連接，內(nèi)段的中心軸的齒輪和齒輪引擎，發(fā)動(dòng)機(jī)是否能同時(shí)提供軸承座來(lái)支撐固定支點(diǎn)，軸承座的支撐強(qiáng)度以及對(duì)右軸內(nèi)外段的延伸角度。如果內(nèi)部運(yùn)動(dòng)間隙信封的左、右兩軸變速器只是太小或略干擾左軸傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)間隙，可以優(yōu)先考慮開(kāi)放前殼內(nèi)軸傳動(dòng)，和外殼大小不應(yīng)太大，否則外殼容易直接進(jìn)入大量粉塵。

3.3 校核性能

性能涉及內(nèi)容較多，分別針對(duì)安全、驅(qū)動(dòng)等性能展開(kāi)精準(zhǔn)校核。（1）安全布置性能，為了確保車(chē)輛的布置目標(biāo)，能夠正確滿足中國(guó)新汽車(chē)評(píng)估方案的標(biāo)準(zhǔn)，功率控制裝置表面的封面和封底擋板連接距離通常是100mm～150mm，防撞梁連接長(zhǎng)度一般為120mm～150mm；Z、Y向上，內(nèi)動(dòng)力控制總成與發(fā)動(dòng)機(jī)短艙前機(jī)殼的連接距離應(yīng)不大于72mm。由于發(fā)動(dòng)機(jī)短艙的前機(jī)殼前低后高，動(dòng)力控制組件的連接位置越靠前，此處的距離就越小。（2）考慮驅(qū)動(dòng)平臺(tái)性能，如果驅(qū)動(dòng)平臺(tái)總體規(guī)劃中需要有四驅(qū)驅(qū)動(dòng)車(chē)型，則整合動(dòng)力系統(tǒng)總成的驅(qū)動(dòng)平臺(tái)一體化系統(tǒng)布置就認(rèn)為需要充分兼顧傳統(tǒng)四驅(qū)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在四驅(qū)變速器與前齒輪驅(qū)動(dòng)軸連接處分別增加了Power Transfer Unit，從四驅(qū)變速器上直接取得齒輪動(dòng)力并將齒輪動(dòng)力沿著傳遞軸的方向固定扭轉(zhuǎn)90°后，通過(guò)齒輪傳動(dòng)軸直接傳遞動(dòng)力給驅(qū)動(dòng)后主齒輪減速器的軸及后齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)的軸。

4.結(jié)語(yǔ)

動(dòng)力總成平臺(tái)化布置在汽車(chē)整體布置過(guò)程中屬于基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，但在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)布置過(guò)程，動(dòng)力總成布置至關(guān)重要。因此，在對(duì)動(dòng)力總成展開(kāi)平臺(tái)化布置時(shí)，需要提前確定布置定位，再根據(jù)布置定位擬定布置方案，這樣動(dòng)力總成便可按照方案落實(shí)平臺(tái)化布置。此外，在完成動(dòng)力總成平臺(tái)化布置以后，為了確保布置合理性與精準(zhǔn)性，還需要針對(duì)間隙、驅(qū)動(dòng)軸以及性能展開(kāi)深入校核，這樣汽車(chē)整體布置完成后，性能、安全以及功能等多方面才能得到保障。