汽車底盤結構及其發(fā)展研究

馮友亮 王寧 秦國奎

摘 要：近年來，我國汽車產量飛速增長。目前我國汽車的產量和銷量均超過了2000萬輛，增長速度超過了4%，穩(wěn)定在全球第一。隨著汽車市場的白熱化與穩(wěn)定，人們對汽車質量要求越來越高，對汽車的專業(yè)認識也越來越深入，對汽車的各個方面都開始進行關注，同樣，對汽車底盤的各方面性能也開始關注，并有了更高的要求，涉及汽車底盤的安全性、材料、工藝和電子新技術的應用。當前備受關注的汽車底盤新技術主要有，轉向控制系統(tǒng)、線控制動系統(tǒng)、主動懸架控制系統(tǒng)、連續(xù)控制底盤系統(tǒng)，以及底盤線控系統(tǒng)。

關鍵詞：汽車結構;底盤;設計;控制系統(tǒng)

1 汽車底盤新技術概述

1.1 轉向控制系統(tǒng)

為了改善操作者的轉向操縱感，讓操作者的體能消耗減輕，將汽車的轉向性提高，出現了轉向控制系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)包括主動前輪轉向系統(tǒng)、車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)和后輪轉向系統(tǒng)等等。當汽車進行低速行駛時，操作者作用到方向盤的轉向力能夠得到減少;當汽車進行高速行駛的時候，適度的轉向力能夠通過轉向盤反饋給操作者。

2 線控制動系統(tǒng)

所謂線控系統(tǒng)，就是執(zhí)行機構和操縱機構兩者沒有機械聯結和機械能量的傳遞，駕駛員的操縱指令通過傳感器件感知，再采用電信號等形式經過網絡傳遞給執(zhí)行機構與電子控制器。其中，執(zhí)行機構利用外部能源完成相應的任務，而其執(zhí)行的整個過程和執(zhí)行結果受電子控制器的控制與監(jiān)測。

汽車底盤線控系統(tǒng)的核心是線控驅動系統(tǒng)、線控轉向系統(tǒng)和線控制動系統(tǒng)。線控驅動系統(tǒng)是電子控制器根據駕駛員指令來控制發(fā)動機的轉速和方向，并且通過加速踏板來控制發(fā)動機輸出扭矩的大小。線控轉向系統(tǒng)由轉向系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)和方向盤系統(tǒng)三部分組成，去除了轉向輪與轉向盤之間的機械連接裝置，使得其自身與其它系統(tǒng)更加協(xié)調。線控制動系統(tǒng)由接收單元、踏板行程傳感器和制動踏板等組成，經制動控制器接收車輪傳感器信號、踏板信號與制動信號來控制車輪制動。

3 結構設計

3.1 底盤總布置設計

汽車底盤總體設計的任務是確定汽車的總體方案，協(xié)調各總成與整車的關系以及各總成之間的關系以滿足整車性能的要求和實現總體設計的最優(yōu)化。汽車底盤設計系統(tǒng)的設計必須滿足以上設計思想。由于汽車底盤總體的設計過程復雜，牽扯的方面多，對設計者的經驗依賴強，因此有必要在設計軟件中融入知識工程的設計。

①從技術先進性、生產合理性和使用要求出發(fā)，正確選擇性能指標、質量和主要尺寸參數，提出總體設計方案，為各零部件設計提供整車參數和設計要求。

②對各零部件進行合理布置和運動校核。

③對底盤性能進行計算和控制，保證汽車主要性能指標的實現。

④協(xié)調整車與總成間的匹配關系，配合完成總成布置，使整車性能、可靠性達到設計要求。

3.2 參數化設計

①參數化布置。底盤總布置的參數化設計就是用尺寸參數控制底盤各總成的位置，實現不同的布置方案。我們在布置設計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，該技術會在較短時間內完成一幅新的總布置圖，既快速又形象直觀。

②零部件參數化模型的建立。底盤總布置設計的首要任務是確定底盤各總成的基本結構形式和空間位置，在只考慮零部件主要尺寸的前提下進行總成及零部件的空間位置及基本結構的動態(tài)修改。因此，首先需要忽略一些細節(jié)參數抽取各個零部件的總體參數，即與總布置有關的基本結構參數。這些參數可分為兩類：a、形體參數：它決定總成部件的大小與形狀;b、位置參數：它決定總成部件的布置方位。通過這些總體參數可以控制零部件的簡化模型，進行變量化，參數化設計。同時還應該建立零部件參數化的模型圖庫。

3.3 汽車底盤總布置注意事項

①整車布置的基準線---零線的確定：各項標注方式需在汽車滿載情況下進行，并且繪圖時應將汽車前部繪在左側。

②發(fā)動機的布置：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，左右方向考慮各構件運動不干涉。

③傳動系的布置：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，在側視圖中布置成U型方案。

④轉向裝置的布置：注意轉向盤平面與水平面之間夾角，并取轉向盤盲區(qū)最小為佳，不影響閱讀儀表，轉向器應布置在前鋼板彈簧跳動中心附近，轉向軸在水平面內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當留有足夠的間隙，減震器盡可能布置成直立狀。

⑥制動系的布置：制動踏板要更靠近駕駛員處，制動踏板運動不得有干涉和死角，布置管路時注意安全可靠、整齊美觀。

⑦踏板的布置：油門踏板與制動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，蓄電池與起動機布置在同側，距離越近越好。

⑨車身內部布置：要符合人機工程學要求。

⑩安全帶的布置：注意安全可靠。

4 汽車底盤最新技術的發(fā)展趨勢

隨著汽車底盤技術的不斷發(fā)展和完善，在未來，汽車底盤新技術在汽車制造和行駛過程中的應用只會越來越廣泛，且技術的應用成熟度也會不斷地提高，進而對汽車的安全性能和舒適程度進行改善，促進我國汽車領域的整體發(fā)展，這也是我國汽車底盤新技術的發(fā)展趨勢。具體表現為以下幾個方面：

第一，隨著各種汽車底盤新技術的發(fā)展融合，在未來，必然會形成一個整體的汽車底盤智能控制系統(tǒng)，然后在汽車制造和行駛過程中得到更加廣泛的應用;第二，在技術的集成化方面，各種汽車底盤技術，例如，線控制動系統(tǒng)、轉向控制系統(tǒng)、主動懸架控制系統(tǒng)等都會進行一定的融合，形成一個全新的汽車底盤控制系統(tǒng)，將以上各種技術的功能都集中到一個電子控制單元（Electronic ControI UnIt，簡稱ECU）中，在實際的系統(tǒng)使用的時候，可以通過CAN總線來對汽車進行集中控制，提高各種資源的利用率;第三，隨著我國城市化建設和現代化水平的提升，人們在日常的出行方面對于汽車的需求只會不斷地提升，在一定程度上也會推動汽車底盤新技術的發(fā)展和應用，相關企業(yè)在技術投入方面只會越來越多，這也是為汽車底盤技術的進一步發(fā)展和應用提供了資金支持。

5 結束語

綜上所述，汽車底盤新技術在我國的汽車制造和使用過程中發(fā)揮著十分重要的作用，其發(fā)展和應用水平也在不斷地提升，在很大程度上也促進了我國汽車底盤技術的智能化、集成化和電子化發(fā)展，因此，具有較高的研究價值。