汽車底盤設(shè)計(jì)淺談

張慶耀 呂佳宇

【摘 要】汽車底盤設(shè)計(jì)可影響駕駛安全性、操穩(wěn)性、整車平順性、舒適性、等性能，在底盤布置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮車身車架受力情況、底盤本身耐久性，各零件裝配的方便性。本文從底盤設(shè)計(jì)流程進(jìn)行闡述。

【關(guān)鍵詞】汽車底盤；設(shè)計(jì)；淺談；

1概述

汽車底盤性能可體現(xiàn)汽車企業(yè)整車研發(fā)技術(shù)實(shí)力。底盤性能也體現(xiàn)了汽車動(dòng)力性能品質(zhì)，汽車廠商在底盤制動(dòng)、傳動(dòng)、行駛、懸架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段使用新工藝、新材料、新技術(shù)，使底盤設(shè)計(jì)更環(huán)保、更安全、更舒適。底盤系統(tǒng)的重量在整車總重量中占比約為 30%，為設(shè)計(jì)出能夠有效滿足整車產(chǎn)品量產(chǎn)、定型的底盤布置方案，開發(fā)設(shè)計(jì)人員需反復(fù)通過 CAE 仿真、客觀測(cè)試、主觀評(píng)價(jià)、對(duì)標(biāo)等方法最終確定合理的底盤布置方案，同時(shí)在專用或通用底盤總布置中應(yīng)用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，確保在研發(fā)整車產(chǎn)品或配件時(shí)可有效調(diào)校、匹配底盤動(dòng)力性能，豐富底盤產(chǎn)品種類、輕量化底盤系統(tǒng)，細(xì)化底盤功能與提高改裝適應(yīng)性，改善汽車的舒適感、操縱穩(wěn)定性與安全性，提高國內(nèi)自主汽車品牌產(chǎn)品質(zhì)量與競爭實(shí)力。

2 產(chǎn)品策劃及項(xiàng)目輸入

重視設(shè)計(jì)就要對(duì)概念、方案、和結(jié)構(gòu)的要求極其熟悉。比如在對(duì)駕駛座位的設(shè)計(jì)，需要考慮的是物理特點(diǎn)，如靜剛度、動(dòng)剛度、反撞擊性能、強(qiáng)度等各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此保證性能優(yōu)越。目前各公司推出新產(chǎn)品時(shí)，都有一個(gè)競品標(biāo)桿，而參考標(biāo)桿產(chǎn)品的優(yōu)越特點(diǎn)，也為產(chǎn)品快速推出奠定了一定的基礎(chǔ)。一般標(biāo)桿參考分以下：

2.1標(biāo)桿產(chǎn)品數(shù)據(jù)采集

即將標(biāo)桿產(chǎn)品數(shù)據(jù)化，通過測(cè)量裝置獲取零件的結(jié)構(gòu)、尺寸等信息轉(zhuǎn)化成在三維坐標(biāo)下的點(diǎn)、線、面。

2.2標(biāo)桿數(shù)據(jù)分析處理

即對(duì)采集的標(biāo)桿見數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，剔除無用的信息，保留并強(qiáng)化對(duì)后期建模有用的信息，它的結(jié)果將直接影響后期模型的構(gòu)建質(zhì)量。

2.3產(chǎn)品模型重建

利用建模軟件，將采集到的點(diǎn)、線、面等數(shù)據(jù)構(gòu)建成完整的產(chǎn)品模型。

2.4考慮“三化”及便利性生產(chǎn)

汽車是規(guī)模化生產(chǎn)，在設(shè)計(jì)中必須考慮產(chǎn)品系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化，達(dá)到簡化生產(chǎn)、提高效率和改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1底盤總布置設(shè)計(jì)

汽車底盤總體設(shè)計(jì)的任務(wù)是確定汽車的總體方案，協(xié)調(diào)各總成于整車的關(guān)系以及各總成之間的關(guān)系以滿足整車性能的要求和實(shí)現(xiàn)總體設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。汽車底盤設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須滿足以上設(shè)計(jì)思想。由于汽車底盤總體的設(shè)計(jì)過程復(fù)雜，牽扯的方面多，對(duì)設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)依賴強(qiáng)，因此有必要在設(shè)計(jì)軟件中融入知識(shí)工程的設(shè)計(jì)。

①從技術(shù)先進(jìn)性、生產(chǎn)合理性和使用要求出發(fā)，正確選擇性能指標(biāo)、質(zhì)量和主要尺寸參數(shù)，提出總體設(shè)計(jì)方案，為各零部件設(shè)計(jì)提供整車參數(shù)和設(shè)計(jì)要求；

②對(duì)各零部件進(jìn)行合理布置和運(yùn)動(dòng)校核；

③對(duì)底盤性能進(jìn)行計(jì)算和控制，保證汽車主要性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)；

④協(xié)調(diào)整車與總成間的匹配關(guān)系，配合完成總成布置，使整車性能、可靠性達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.2參數(shù)化設(shè)計(jì)

①參數(shù)化布置

底盤總布置的參數(shù)化設(shè)計(jì)就是用尺寸參數(shù)控制底盤各總成的位置，實(shí)現(xiàn)不同的布置方案。我們?cè)诓贾迷O(shè)計(jì)中只需改變某總成的位置或更換某一總成或僅加長軸距時(shí)，該技術(shù)會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)完成一幅新的總布置圖，既快速又形象直觀。

②零部件參數(shù)化模型的建立

底盤總布置設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是確定底盤各總成的基本結(jié)構(gòu)形式和空間位置，在只考慮零部件主要尺寸的前提下進(jìn)行總成及零部件的空間位置及基本結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)修改。因此，首先需要忽略一些細(xì)節(jié)參數(shù)抽取各個(gè)零部件的總體參數(shù)，即與總布置有關(guān)的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)。這些參數(shù)可分為兩類：a、形體參數(shù)：它決定總成部件的大小與形狀；b、位置參數(shù)：它決定總成部件的布置方位。通過這些總體參數(shù)可以控制零部件的簡化模型，進(jìn)行變量化，參數(shù)化設(shè)計(jì)。同時(shí)還應(yīng)該建立零部件參數(shù)化的模型圖庫。

3.3汽車底盤總布置注意事項(xiàng)

①整車布置的基準(zhǔn)線---零線的確定；各項(xiàng)標(biāo)注方式需在汽車滿載情況下進(jìn)行，并且繪圖時(shí)應(yīng)將汽車前部繪在左側(cè)。

②發(fā)動(dòng)機(jī)的布置；上下方向注意駕駛員的視線要求和最小離地間隙，前后方向布置成向后傾斜，左右方向考慮各構(gòu)件運(yùn)動(dòng)不干涉。

③傳動(dòng)系的布置；差速器殼體中心線與汽車中心線重合，后橋主減速器軸線向上翹起，在側(cè)視圖中布置成U型方案。

④轉(zhuǎn)向裝置的布置；注意轉(zhuǎn)向盤平面與水平面之間夾角，并取轉(zhuǎn)向盤盲區(qū)最小為佳，不影響閱讀儀表，轉(zhuǎn)向器應(yīng)布置在前鋼板彈簧跳動(dòng)中心附近，轉(zhuǎn)向軸在水平面內(nèi)與汽車中心線夾角不得大于5°。

⑤懸架的布置；注意鋼板彈簧上U形螺栓與固定彈簧的螺栓與車架之間應(yīng)當(dāng)留有足夠的間隙，減震器盡可能布置成直立狀。

⑥制動(dòng)系的布置；制動(dòng)踏板要更靠近駕駛員處，制動(dòng)踏板運(yùn)動(dòng)不得有干涉和死角，布置管路時(shí)注意安全可靠、整齊美觀。

⑦踏板的布置；油門踏板與制動(dòng)踏板留有大于一只完整鞋底寬（60mm）的距離。

⑧油箱、備胎、行李箱和蓄電池的布置；油箱距排氣管大于300mm，行李箱要大于備胎直徑，蓄電池與起動(dòng)機(jī)布置在同側(cè)，距離越近越好。

⑨車身內(nèi)部布置；要符合人機(jī)工程學(xué)要求。

⑩安全帶的布置；注意安全可靠。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳龍 半主動(dòng)懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)及控制 機(jī)械工程學(xué)報(bào) 2005

[2]孫建民 汽車懸架系統(tǒng)的發(fā)展及控制技術(shù)研究現(xiàn)狀 黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào) 2001

（作者單位：保定市格瑞機(jī)械有限公司）