新能源汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)趨勢(shì)

向洪軍

摘 要：分析了新能源汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，舉例說(shuō)明了汽車(chē)底盤(pán)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并闡述了新材料在汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：新能源汽車(chē)；底盤(pán)設(shè)計(jì)；承載式車(chē)身；非承載式車(chē)身

中圖分類(lèi)號(hào)：F426 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.05.045

新能源汽車(chē)是汽車(chē)發(fā)展的方向。在設(shè)計(jì)新能源汽車(chē)的過(guò)程中，需要本著局部整改的設(shè)計(jì)理念。特別是在汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)方面，其與汽車(chē)的整體布置方案、動(dòng)力構(gòu)架有十分密切的聯(lián)系。

1 新能源汽車(chē)的底盤(pán)設(shè)計(jì)

1.1 創(chuàng)新設(shè)計(jì)

新能源汽車(chē)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)為不斷完善汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)，而這需要較高的開(kāi)發(fā)成本和較長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)周期，且存在缺少零部件、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等問(wèn)題。創(chuàng)新的優(yōu)勢(shì)為可以從整體的角度規(guī)劃汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)，從而設(shè)計(jì)出性能強(qiáng)大的汽車(chē)底盤(pán)。在設(shè)計(jì)之初，出現(xiàn)了“滑板式底盤(pán)”的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，其顛覆了傳統(tǒng)汽車(chē)底盤(pán)的設(shè)計(jì)常規(guī)。這項(xiàng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容為厚度為28 cm的鋁制滑板式底盤(pán)。在這種底盤(pán)設(shè)計(jì)中，具有所有轎車(chē)的核心系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和變速系統(tǒng)等，且僅有一個(gè)通向汽車(chē)車(chē)身的電氣連接。隨著線傳操控技術(shù)的引入，汽車(chē)底盤(pán)系統(tǒng)中的各種設(shè)計(jì)在不斷創(chuàng)新。在這一系統(tǒng)中的制動(dòng)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等已不再沿用傳統(tǒng)的機(jī)械形式，而采用了電子控制。因此，可取消踏板和轉(zhuǎn)向柱等設(shè)置，從而增大汽車(chē)的總體布置空間。

1.2 TRIP鋼在汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

目前，在汽車(chē)制造方面，TRIP鋼在大型載貨汽車(chē)中的應(yīng)用較多，但其在其他汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用十分有限。特別是在轎車(chē)底盤(pán)的設(shè)計(jì)中，僅有切諾基等車(chē)使用了高強(qiáng)度鋼。使用TRIP鋼制造汽車(chē)具有高強(qiáng)度、高塑性等特點(diǎn)。在汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)中，利用這種材料可有效地降低汽車(chē)的耗油，并減少尾氣排放。對(duì)這一材料進(jìn)行可靠性檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，其具備良好的結(jié)合力、致密的涂層和較好的耐腐蝕性。

1.3 三聚磷酸鋁在汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

汽車(chē)底盤(pán)對(duì)零件的要求十分嚴(yán)格。比如，汽車(chē)在行駛過(guò)程中其底盤(pán)易受到腐蝕等的影響，因此，汽車(chē)對(duì)整體用漆有著十分嚴(yán)格的要求，特別是底盤(pán)涂料。以某汽車(chē)制造廠為例，其制造的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)漆采用鉛系防腐蝕材料，該材料具有較大的毒性，且抗腐蝕性較差，導(dǎo)致其在儲(chǔ)存過(guò)程中缺乏穩(wěn)定性。而采用三聚磷酸鋁作為底盤(pán)用漆具有較好的抗腐蝕性，且在儲(chǔ)存過(guò)程中具有一定的穩(wěn)定性，這樣能有效維持機(jī)械的物理性質(zhì)。表1為三聚磷酸鋁用量對(duì)汽車(chē)用漆性能的影響。

2 新能源汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)的改制

新能源汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)的改制主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：①沿用汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)平臺(tái)。在底盤(pán)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)沿用原底盤(pán)設(shè)計(jì)中的構(gòu)架等，且汽車(chē)底盤(pán)中的子系統(tǒng)應(yīng)保持不變。②取消部分影響汽車(chē)底盤(pán)子系統(tǒng)的傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)。由于一些全新的汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)將取代原有的發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)而取代了原有的汽車(chē)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)等，所以，需要在原有構(gòu)架的基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)調(diào)整。比如，汽車(chē)底盤(pán)中的制動(dòng)真空助力泵缺少一定的真空源，因此，需要增加相應(yīng)的真空動(dòng)力泵，為其提供新的真空源，并科學(xué)整改管路零部件。在新的動(dòng)力系統(tǒng)中，與原車(chē)相比發(fā)生改變的還有減速器接口，所以，應(yīng)根據(jù)所輸入的信息重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)；各個(gè)子系統(tǒng)中的零部件設(shè)計(jì)完成后，還需要根據(jù)總體布置、零部件的質(zhì)量設(shè)計(jì)懸置支架；進(jìn)行CAE分析，從而改進(jìn)懸置系統(tǒng)的強(qiáng)度，并降低該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的噪聲。③由于在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用了新的總布置方案，使車(chē)體后艙的總布置與以往車(chē)型相比發(fā)生了巨大的改變。因此，需要重新計(jì)算整車(chē)質(zhì)量和荷載匹配，目的是確保懸架系統(tǒng)的可靠性。如果發(fā)現(xiàn)懸架系統(tǒng)的可靠性較低，則需要對(duì)懸架系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整或重新設(shè)計(jì)。相關(guān)工作人員需要統(tǒng)計(jì)同一平臺(tái)中新能源汽新增部件的質(zhì)量和質(zhì)心位置，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果確定新能源汽車(chē)的總布置方案；分析新能源汽車(chē)前、后軸荷的分布情況，并校驗(yàn)原有懸架系統(tǒng)的可靠性，如果發(fā)現(xiàn)原有懸架系統(tǒng)無(wú)法沿用，則應(yīng)重新設(shè)計(jì)懸架系統(tǒng)或更改系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)；利用Adams分析更改后的懸架四輪定位參數(shù)，并依照分析結(jié)果科學(xué)調(diào)整懸架設(shè)計(jì)。

改制過(guò)程的主要原則是盡可能地沿用原有的汽車(chē)底盤(pán)，并根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整局部設(shè)計(jì)。這樣更改的優(yōu)勢(shì)在于開(kāi)發(fā)難度低、開(kāi)發(fā)成本少和開(kāi)發(fā)周期短，且能使用傳統(tǒng)汽車(chē)的設(shè)計(jì)平臺(tái)和零件。在傳統(tǒng)汽車(chē)的底盤(pán)設(shè)計(jì)中，承載式汽車(chē)與非承載汽車(chē)有一定的差別。比如，在總布置方面，這兩種車(chē)身存在著較大的差異，且其在新能源汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用也有不同之處。

2.1 承載式車(chē)身

在汽車(chē)行業(yè)中，大部分轎車(chē)采用了承載式車(chē)身。因此，在新能源汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)中保持了這樣的構(gòu)架特點(diǎn)，且在動(dòng)力總成部件方面，均要在車(chē)身上尋找相應(yīng)的懸置點(diǎn)，這是因?yàn)楦避?chē)架不具備承擔(dān)車(chē)身質(zhì)量的功能。在此類(lèi)結(jié)構(gòu)中，車(chē)身的懸置設(shè)計(jì)工作十分復(fù)雜，且要進(jìn)行大量的CAE分析，這不利于車(chē)身的量化；布置空間不規(guī)范，導(dǎo)致總體布設(shè)工作十分困難。目前，此類(lèi)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用較為普遍，比如通用汽車(chē)的氫動(dòng)3號(hào)等。

2.2 非承載式車(chē)身

運(yùn)用非承載式汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)平臺(tái)時(shí)，不必投入過(guò)多的人力、物力。由于此類(lèi)汽車(chē)底盤(pán)具有大梁，可形成較大的框架，具備一定的承重能力，可將動(dòng)力系統(tǒng)全部置于汽車(chē)底盤(pán)的框架中。因此，可在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行部件的整體規(guī)劃和集中布置，這樣不僅可降低總體布置的難度，還能使車(chē)身的重心降低、質(zhì)量減輕。通用汽車(chē)早期生產(chǎn)的Chevrolet Volt運(yùn)用的便是此類(lèi)底盤(pán)結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

E-Flex系統(tǒng)也采用了非承載式車(chē)身設(shè)計(jì)，其精髓在于可通過(guò)同一個(gè)框架更換不同的動(dòng)力系統(tǒng)，且在總布置上不必進(jìn)行過(guò)多的變動(dòng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

在新能源汽車(chē)的底盤(pán)設(shè)計(jì)中，需要沿用原有的設(shè)計(jì)構(gòu)架，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求科學(xué)調(diào)整底盤(pán)設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

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[2]張俊.新能源汽車(chē)絕緣監(jiān)控系統(tǒng)選配設(shè)計(jì)[J].機(jī)電技術(shù)，2015（02）.

〔編輯：張思楠〕