動力總成平臺化布置方法分析

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州 545007）

0.引言

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

1.動力總成平臺化的基礎(chǔ)概念

我國汽車行業(yè)激烈的國際競爭，一方面使許多擁有自主研發(fā)品牌的汽車企業(yè)在自主品牌戰(zhàn)略中萎縮，從以前的多自主品牌戰(zhàn)略向一個或幾個有限的自主品牌戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變。另一方面，汽車企業(yè)不斷努力擴大產(chǎn)品線，開發(fā)越來越多的新技術(shù)產(chǎn)品線，迅速占領(lǐng)其他細分市場。面對中國不斷擴張的汽車產(chǎn)品線，自主研發(fā)品牌大型汽車制造企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)運營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)。而動力總成布置在汽車領(lǐng)域一直屬于重要部位，大部分大型企業(yè)都具備動力總成布置平臺，如大眾的EA888動力總成系列和通用汽車的SGE動力總成平臺。中小型汽車和國際知名汽車制造商已經(jīng)或正在開始規(guī)劃和研發(fā)自己的汽車動力總成裝配制造平臺。比如美國沃爾沃福特汽車，之前多年一直依靠福特汽車公司提供柴油發(fā)動機，現(xiàn)在已經(jīng)或者開始正在規(guī)劃和研究開發(fā)自己的汽車發(fā)動機制造平臺總成架構(gòu)。

2.動力總成平臺化的布置方法

通過前期行業(yè)市場調(diào)研和相關(guān)項目規(guī)劃實踐分析可以充分發(fā)現(xiàn)，自主研發(fā)品牌能源汽車銷售企業(yè)信息平臺項目規(guī)劃和產(chǎn)品開發(fā)中可能遇到的一些問題，完全能夠可以通過規(guī)范的設(shè)計方法等來得以有效解決。因此，汽車企業(yè)在進行動力總成布置時，應(yīng)該綜合考慮如何充分利用整個服務(wù)行業(yè)的平臺資源，進行一個綜合性的分析、預(yù)測和綜合規(guī)劃，從整個行業(yè)平臺資源整合的各個角度上來進行平臺規(guī)劃，實現(xiàn)一個企業(yè)整體的經(jīng)營發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)[1]。

2.1 確定布置定位

對于一套新的汽車動力控制總成，首先需要及時確認動力控制總成的準(zhǔn)確定位。在此基礎(chǔ)上，成功地進行了汽車周邊系統(tǒng)中動力控制總成配件的設(shè)計，以及電氣系統(tǒng)的詳細方案規(guī)劃和布局設(shè)計。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、輔助制動架、轉(zhuǎn)向機、橫向制動穩(wěn)定桿、接地線、最小軸和離地壓力間隙等前期動力輸入布置條件進行收集定位確認后，總數(shù)模布置系統(tǒng)可以及時開展前期動力系統(tǒng)總成數(shù)模定位的收集確認。在已有全新車型運行平臺上需要匹配全新的汽車動力組合總成，首先我們需要通過根據(jù)全新動力組合總成與車周邊環(huán)境及車輛振動安全保護間隙、裝配安全間隙、行人碰撞保護安全距離、碰撞安全保護距離、最小車速離地安全間隙、接近速度角、驅(qū)動軸等多個檢查項，來初步分析確認全新動力組合總成于車輛發(fā)動機艙的準(zhǔn)確定位[2]。

2.2 擬定布置方案

在對動力部件總成進行了定位后，首先設(shè)計了汽車機艙內(nèi)的試驗性能布局，完成了主要動力部件的初步設(shè)計，完成了試驗布局和可行性研究分析，規(guī)定了基本的技術(shù)性能與功能實現(xiàn)的定性確認。具體設(shè)計需要特別注意幾個方面：

（1）汽車動力部件裝配系統(tǒng)的布局方案，應(yīng)選擇的汽車底盤傳動平臺的功能結(jié)構(gòu)布局；（2）主要優(yōu)先事項是滿足系統(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)機艙內(nèi)部整體功能布置設(shè)計原則，將各部件系統(tǒng)功能分配布置至位于機艙內(nèi)部的合理位置，確保各部分系統(tǒng)與機艙周邊環(huán)境都能滿足靜、動態(tài)安全且無間隙，且各部分系統(tǒng)之間互聯(lián)互通管路、線束布置方案相對最優(yōu)。模塊化空間布置設(shè)計方面，充分考慮多臺各平臺共用車身整體鈑金結(jié)構(gòu)框架、底盤艙各平臺整體結(jié)構(gòu)的不同點，借用平臺對比功能進行分析，實現(xiàn)發(fā)動機艙各借用系統(tǒng)整體模塊共用效益最大化[3]。

3.動力總成平臺化的布置校核

3.1 校核布置間隙

動力部件總成的運動包絡(luò)相對于機體的外圍部件固定，如：轉(zhuǎn)向機、副圍架、真空助力器之間的間隙距離不應(yīng)小于10mm。檢查時還需要仔細考慮手動變速器的直線選擇和縱向換擋以及搖臂的橫向移動，汽車空氣濾清器的位置是否適合布置在柴油機上方。對于圍繞主軸的動力部件與飛輪動力組件一起運動，包括飛輪驅(qū)動中間軸內(nèi)節(jié)及驅(qū)動中間軸、離合器及液壓盤及周邊飛輪驅(qū)動齒圈，其周邊運動間隙包絡(luò)與周邊動力組合總成的運動間隙間距應(yīng)不應(yīng)得小于3mm。如果自動變速器與后輪縱梁處的間隙寬度不足且后輪殼體磨損無法及時更改，則汽車需在不嚴重影響整輛車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)動軸

驅(qū)動機主軸齒輪內(nèi)節(jié)的內(nèi)部運動信息包絡(luò)與渦輪發(fā)動機及旋轉(zhuǎn)飛輪的內(nèi)部運動信息包絡(luò)、變速器的運動間隙間距不應(yīng)小于3mm，傳動軸內(nèi)部運動信息包絡(luò)與齒輪軌、副車架、縱梁之間的運動間隙間距不應(yīng)小于10mm。由于傳統(tǒng)汽車動力總成的兩軸布置，通常左軸較短，右輪中間軸較長。如果外面中心軸與齒輪傳動部分，引擎和旋轉(zhuǎn)飛輪差距太小或沒有干擾，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，同時增加一部分中間齒輪的支持，軸承齒輪馬達部分布局設(shè)計支持，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)動機是否能同時提供軸承座來支撐固定支點，軸承座的支撐強度以及對右軸內(nèi)外段的延伸角度。如果內(nèi)部運動間隙信封的左、右兩軸變速器只是太小或略干擾左軸傳動的運動間隙，可以優(yōu)先考慮開放前殼內(nèi)軸傳動，和外殼大小不應(yīng)太大，否則外殼容易直接進入大量粉塵。

3.3 校核性能

性能涉及內(nèi)容較多，分別針對安全、驅(qū)動等性能展開精準(zhǔn)校核。（1）安全布置性能，為了確保車輛的布置目標(biāo)，能夠正確滿足中國新汽車評估方案的標(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，防撞梁連接長度一般為120mm～150mm；Z、Y向上，內(nèi)動力控制總成與發(fā)動機短艙前機殼的連接距離應(yīng)不大于72mm。由于發(fā)動機短艙的前機殼前低后高，動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)動平臺性能，如果驅(qū)動平臺總體規(guī)劃中需要有四驅(qū)驅(qū)動車型，則整合動力系統(tǒng)總成的驅(qū)動平臺一體化系統(tǒng)布置就認為需要充分兼顧傳統(tǒng)四驅(qū)驅(qū)動系統(tǒng)，在四驅(qū)變速器與前齒輪驅(qū)動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力并將齒輪動力沿著傳遞軸的方向固定扭轉(zhuǎn)90°后，通過齒輪傳動軸直接傳遞動力給驅(qū)動后主齒輪減速器的軸及后齒輪驅(qū)動機的軸。

4.結(jié)語

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