廖美穎王仲宜王小莉黃廣三

（1.廣州汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司汽車(chē)工程研究院；2.廣東技術(shù)師范學(xué)院）

底盤(pán)系統(tǒng)平臺(tái)是汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的要求及趨勢(shì)，底盤(pán)結(jié)構(gòu)件平臺(tái)化設(shè)計(jì)正是支撐其能否真正實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要方面。底盤(pán)結(jié)構(gòu)件通常是指底盤(pán)相關(guān)承受和傳遞力及力矩的結(jié)構(gòu)件，比如懸掛擺臂、副車(chē)架及轉(zhuǎn)向節(jié)等，底盤(pán)結(jié)構(gòu)件對(duì)底盤(pán)乃至整車(chē)的性能及安全性起著非常重要的作用。底盤(pán)結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)既要考慮到滿足其本身功能、性能及布置的要求，又要考慮到開(kāi)發(fā)周期及風(fēng)險(xiǎn)、特殊性能及共用性等方面的需求[1]。按常規(guī)的零部件開(kāi)發(fā)流程，底盤(pán)結(jié)構(gòu)件的開(kāi)發(fā)需經(jīng)過(guò)方案論證、概念階段設(shè)計(jì)、概念樣件試制試驗(yàn)、詳細(xì)階段設(shè)計(jì)、工程樣件試制試驗(yàn)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、工裝樣件試制試驗(yàn)及量產(chǎn)等多個(gè)環(huán)節(jié)，開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)，某些復(fù)雜底盤(pán)結(jié)構(gòu)件的開(kāi)發(fā)周期可能在2年以上。在消費(fèi)者需求日益多元化的今天，主機(jī)廠能夠在底盤(pán)結(jié)構(gòu)件平臺(tái)化的基礎(chǔ)上，縮短研發(fā)周期，低成本地開(kāi)發(fā)出多種變形車(chē)型推向市場(chǎng)，滿足不同消費(fèi)者的需求。

1 底盤(pán)系統(tǒng)平臺(tái)化開(kāi)發(fā)概述

乘用車(chē)底盤(pán)系統(tǒng)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)及規(guī)劃是汽車(chē)底盤(pán)結(jié)構(gòu)件平臺(tái)化開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。目前國(guó)內(nèi)外各大主機(jī)廠都在開(kāi)展了與各自實(shí)際情況相適應(yīng)的底盤(pán)系統(tǒng)平臺(tái)，如大眾的MQB平臺(tái)，奧迪為主開(kāi)發(fā)的MLB平臺(tái)，保時(shí)捷為主開(kāi)發(fā)的MSB平臺(tái)，豐田的MC平臺(tái)，日產(chǎn)的CMF平臺(tái)等。出自同一個(gè)底盤(pán)系統(tǒng)平臺(tái)的不同車(chē)輛（如轎車(chē)、SUV、Crossover和MPV、皮卡等）具備相同的結(jié)構(gòu)要素及拓?fù)潢P(guān)系，基于這些結(jié)構(gòu)要素及拓?fù)潢P(guān)系，則有了結(jié)構(gòu)件平臺(tái)化的需求。目前平臺(tái)化概念已從動(dòng)力總成、結(jié)構(gòu)件和底盤(pán)系統(tǒng)的共享提升到技術(shù)及生產(chǎn)過(guò)程的共享[2-3]。

底盤(pán)系統(tǒng)的平臺(tái)化完全顛覆了先前單個(gè)車(chē)型開(kāi)發(fā)為主的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式，平臺(tái)開(kāi)發(fā)之初就考慮到同一平臺(tái)所有車(chē)型的規(guī)劃，謀求平臺(tái)通用化與單個(gè)車(chē)型獨(dú)特性的平衡，即以平臺(tái)化、通用化來(lái)削減成本，滿足消費(fèi)者物美價(jià)廉的需求，底盤(pán)系統(tǒng)平臺(tái)化的優(yōu)點(diǎn)及說(shuō)明，如表1所示。

表1 底盤(pán)系統(tǒng)平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)及說(shuō)明

2 底盤(pán)結(jié)構(gòu)件平臺(tái)化設(shè)計(jì)需求及原則

底盤(pán)結(jié)構(gòu)件的平臺(tái)化與底盤(pán)系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)密不可分，沒(méi)有底盤(pán)系統(tǒng)平臺(tái)化及模塊化，就沒(méi)有底盤(pán)結(jié)構(gòu)件的平臺(tái)化。底盤(pán)系統(tǒng)平臺(tái)決定了同一平臺(tái)各車(chē)型的底盤(pán)零部件的結(jié)構(gòu)要素和拓?fù)潢P(guān)系相同，這樣底盤(pán)結(jié)構(gòu)件的平臺(tái)化就有了可能。

2.1 底盤(pán)結(jié)構(gòu)件平臺(tái)化

底盤(pán)結(jié)構(gòu)件平臺(tái)化是底盤(pán)系統(tǒng)平臺(tái)化的基礎(chǔ)，基于底盤(pán)結(jié)構(gòu)件平臺(tái)化，可推出多款不同配置車(chē)型，主要包括以下幾種：

1）電動(dòng)助力及液壓助力。如圖1所示，同一車(chē)型的電動(dòng)助力及液壓助力不同配置，轉(zhuǎn)向節(jié)原件均相同，只不過(guò)電動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)向節(jié)和液壓助力轉(zhuǎn)向節(jié)的原件上開(kāi)孔的位置不一樣，相應(yīng)的下擺臂上孔的位置也不一樣。

2）兩驅(qū)車(chē)型及四驅(qū)車(chē)型。如圖2及圖3所示，同一款車(chē)的兩驅(qū)車(chē)型及四驅(qū)車(chē)型，只是副車(chē)架的形式不同，其余結(jié)構(gòu)件均相同，均可以沿用。

3）尺寸參數(shù)或質(zhì)量參數(shù)。不同尺寸參數(shù)或質(zhì)量參數(shù)的車(chē)型，在一定范圍內(nèi)，同平臺(tái)的車(chē)型相關(guān)尺寸及質(zhì)量參數(shù)可能不同，比如質(zhì)心高度不同、輪距不同、軸距不同、前后軸載荷不同，這些不同通常是通過(guò)結(jié)構(gòu)件平臺(tái)化設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如圖4所示，汽車(chē)質(zhì)心高度通過(guò)使用大輪胎來(lái)調(diào)節(jié)。

如圖5所示，汽車(chē)輪距調(diào)節(jié)通過(guò)更改副車(chē)架上的支架孔位來(lái)調(diào)整。

另外，不同風(fēng)格、要求及用途的車(chē)型，如輕量化要求有高有低；如轎車(chē)、SUV、MPV和皮卡等車(chē)型；如傳統(tǒng)車(chē)型與新能源車(chē)型，底盤(pán)結(jié)構(gòu)件的平臺(tái)化設(shè)計(jì)都要能滿足這些需求。

2.2 設(shè)計(jì)需求

從2.1節(jié)可以看出，共用底盤(pán)系統(tǒng)平臺(tái)車(chē)型的底盤(pán)結(jié)構(gòu)件其沿用率要求是較高的，不可能每一款車(chē)型的零部件都要求全新開(kāi)發(fā)，即使這樣，也很可能因車(chē)型的不同而不完全相同，通常會(huì)出現(xiàn)如下幾類(lèi)需求。

1）結(jié)構(gòu)件加強(qiáng)設(shè)計(jì)需求。某平臺(tái)轎車(chē)的上擺臂的原設(shè)計(jì)，如圖6所示，在其基礎(chǔ)上拓展的SUV車(chē)型由于車(chē)重增加，原始的上擺臂強(qiáng)度不能滿足要求，需要對(duì)上擺臂進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)，通過(guò)分析可在原車(chē)型的上擺臂上增加一塊加強(qiáng)板來(lái)滿足強(qiáng)度需求，加強(qiáng)設(shè)計(jì)后的上擺臂，如圖7所示。

2）結(jié)構(gòu)件減弱設(shè)計(jì)需求。某平臺(tái)B級(jí)車(chē)的下擺臂，如圖8所示，在其基礎(chǔ)上拓展的A級(jí)車(chē)由于車(chē)重降低，原始的下擺臂強(qiáng)度過(guò)剩，需要對(duì)下擺臂進(jìn)行強(qiáng)度減弱設(shè)計(jì)，通過(guò)分析可在原型車(chē)的下擺臂上增加一些減重孔來(lái)達(dá)到強(qiáng)度減弱需求，減弱設(shè)計(jì)后的下擺臂，如圖9所示。

3）結(jié)構(gòu)件相關(guān)尺寸或形狀適當(dāng)調(diào)整需求。某平臺(tái)車(chē)型后上擺臂形狀，如圖10所示。為了布置四驅(qū)車(chē)型的驅(qū)動(dòng)軸，后上擺臂需要重新設(shè)計(jì)，在保證左右安裝點(diǎn)不變的情況下，通過(guò)形狀的調(diào)整來(lái)避免與驅(qū)動(dòng)軸的干涉。

4）其他需求（輪胎加大需求）。某平臺(tái)車(chē)型由于設(shè)計(jì)需要，輪胎尺寸由17英寸加大到18英寸，由于輪胎包絡(luò)與前轉(zhuǎn)向節(jié)頸部干涉，需要局部修改轉(zhuǎn)向節(jié)的形狀，在保證安裝硬點(diǎn)不變的情況下，轉(zhuǎn)向節(jié)頸部更改前后，如圖11所示。

在上述需求下底盤(pán)結(jié)構(gòu)件進(jìn)行平臺(tái)化設(shè)計(jì)就顯得尤為重要，底盤(pán)結(jié)構(gòu)件平臺(tái)化關(guān)系到底盤(pán)系統(tǒng)平臺(tái)是否能真正更好地實(shí)現(xiàn)。

2.3 設(shè)計(jì)原則

基于底盤(pán)結(jié)構(gòu)件平臺(tái)化設(shè)計(jì)需求，底盤(pán)結(jié)構(gòu)件平臺(tái)化設(shè)計(jì)核心原則：1）在設(shè)計(jì)之初，站在平臺(tái)角度來(lái)設(shè)計(jì)底盤(pán)結(jié)構(gòu)件，確保盡可能的沿用性，并保持可拓展性；2）在底盤(pán)結(jié)構(gòu)件平臺(tái)化基礎(chǔ)上，確保零部件的最優(yōu)化；3）盡可能沿用結(jié)構(gòu)要素，減少開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，縮短開(kāi)發(fā)制造周期；4）盡可能共用模具或較小程度修改模具，確保裝配等生產(chǎn)環(huán)節(jié)相同。

3 底盤(pán)結(jié)構(gòu)件平臺(tái)化設(shè)計(jì)思路

3.1 沿用性設(shè)計(jì)思路

為保證底盤(pán)結(jié)構(gòu)件在底盤(pán)系統(tǒng)平臺(tái)內(nèi)的各車(chē)型的沿用性，在設(shè)計(jì)時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注4項(xiàng)內(nèi)容：

1）載荷約束。應(yīng)以該平臺(tái)中最大載荷車(chē)型的參數(shù)作為該零部件設(shè)計(jì)的輸入條件，若最大載荷與平臺(tái)中的主力車(chē)型載荷相差很大，也可按主力車(chē)型的載荷作為輸入條件，大載荷車(chē)型特殊處理。

2）空間邊界約束。應(yīng)以平臺(tái)中所有周邊零部件包絡(luò)的疊加作為該零部件設(shè)計(jì)的布置輸入條件，如應(yīng)考慮到平臺(tái)中規(guī)劃的所有動(dòng)力總成的布置空間疊加作為前副車(chē)架設(shè)計(jì)的空間約束條件；如后副車(chē)架設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留出后驅(qū)系統(tǒng)的空間；如轉(zhuǎn)向節(jié)的設(shè)計(jì)也要為四驅(qū)車(chē)型預(yù)留安裝空間。

3）制造工藝約束。結(jié)構(gòu)件在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以全平臺(tái)車(chē)型考慮，盡可能共用制造的工裝及夾具。

4）其他約束。結(jié)構(gòu)件在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要在性能、重量、成本平衡之前妥協(xié)。

3.2 拓展性設(shè)計(jì)思路

3.1 節(jié)中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要是從沿用性方面考慮，拓展性設(shè)計(jì)思路有更多的技巧及方法，如表2所示。

表2 地盤(pán)結(jié)構(gòu)件拓展性設(shè)計(jì)思路

以上詳細(xì)論述了基于不同需求的底盤(pán)結(jié)構(gòu)件平臺(tái)化設(shè)計(jì)思路，但在方案論證及具體設(shè)計(jì)時(shí)仍需綜合考慮到生產(chǎn)、制造、規(guī)?；?、商品性、使用及維修等多方面因素。

4 結(jié)語(yǔ)

底盤(pán)系統(tǒng)平臺(tái)化與底盤(pán)結(jié)構(gòu)件平臺(tái)化密不可分，文章基于底盤(pán)結(jié)構(gòu)件的平臺(tái)化，提出了底盤(pán)結(jié)構(gòu)件平臺(tái)化的兩種設(shè)計(jì)思路，為工程技術(shù)人員在設(shè)計(jì)底盤(pán)結(jié)構(gòu)件時(shí)提供參考。底盤(pán)結(jié)構(gòu)件平臺(tái)化設(shè)計(jì)，可以縮減開(kāi)發(fā)周期，節(jié)約開(kāi)發(fā)成本，具有重要工程實(shí)際意義。