吳純福，葉寶文，陳東，耿富榮

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 510000）

車身平臺(tái)兼容性設(shè)計(jì)與應(yīng)用

吳純福，葉寶文，陳東，耿富榮

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 510000）

文章針對(duì)廣汽某車身平臺(tái)的同級(jí)別車型進(jìn)行兼容性研究與應(yīng)用。通過對(duì)前機(jī)艙、前地板和后地板的平臺(tái)化及差異化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了車身平臺(tái)同級(jí)別車型兼容不同底盤前后懸架、動(dòng)力總成、不同型號(hào)輪胎以及前排座椅在X向一定范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)，大幅提高了車身平臺(tái)零件的通用率，為縮短后續(xù)車型開發(fā)周期和降低開發(fā)成本提供了指導(dǎo)和參考。

車身平臺(tái)；兼容性；差異化設(shè)計(jì)

CLC NO.:U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)15-58-03

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車銷量逐年攀升，汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也越來越激烈。為提高市場(chǎng)占有率，各大車企推出的新車型越來越多，新車型上市速度也越來越快。通過整車平臺(tái)化、模塊化開發(fā)的運(yùn)用可大大縮短汽車開發(fā)周期和成本。車身平臺(tái)是基于整車平臺(tái)化戰(zhàn)略框架下，結(jié)合平臺(tái)內(nèi)各項(xiàng)目布置、性能、成本及輕量化要求等，規(guī)劃設(shè)計(jì)出高兼容性、拓展性、安全性且輕量化的平臺(tái)結(jié)構(gòu)，達(dá)到框架一致性和最大化零件沿用，且同時(shí)滿足生產(chǎn)線共線要求[1-3]。

本文對(duì)基于廣汽某車身平臺(tái)衍生的同級(jí)別車型進(jìn)行兼容性研究與應(yīng)用。通過對(duì)車身平臺(tái)三大模塊--前機(jī)艙、前地板和后地板的平臺(tái)化及差異化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了車身平臺(tái)兼容不同底盤、動(dòng)力等系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而大幅提高了車身平臺(tái)零件的通用率，為后續(xù)車型縮短開發(fā)周期和成本提供了有效的理論指導(dǎo)。

1 車身平臺(tái)兼容性設(shè)計(jì)構(gòu)思

車身平臺(tái)按模塊分為前機(jī)艙總成、前地板總成、后地板總成。車身平臺(tái)開發(fā)采用橫向拓展與縱向擴(kuò)展的思路，相同級(jí)別車型或不同級(jí)別車型共享模塊零件，以提升零部件通用率。橫向拓展主要是同級(jí)別不同車型之間的衍變關(guān)系?？v向擴(kuò)展主要是跨級(jí)別車型之間的衍變關(guān)系，根據(jù)整車尺寸、人機(jī)、懸架形式、動(dòng)總布置相應(yīng)的調(diào)整車身平臺(tái)尺寸。

車身平臺(tái)兼容性設(shè)計(jì)主要采用橫向拓展思路，針對(duì)同級(jí)別車型不同底盤、動(dòng)力等配置，進(jìn)行車身平臺(tái)三大模塊的兼容性設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用，以提升零件通用率[4]。

2 車身平臺(tái)兼容性設(shè)計(jì)及應(yīng)用

2.1 車身平臺(tái)兼容不同底盤懸架系統(tǒng)[5]

根據(jù)不同車型底盤開發(fā)策略輸入不同，前懸架結(jié)構(gòu)有麥弗遜和雙叉臂等不同類型結(jié)構(gòu)；后懸架有多連桿（四連桿、五連桿等）、扭力梁等不同類型結(jié)構(gòu)。

2.1.1 前機(jī)艙兼容不同前懸架

為了滿足不同前懸架系統(tǒng)在同級(jí)別車型上的切換，達(dá)到沿用前機(jī)艙其他零件（前防撞梁、前縱梁、前圍板等）結(jié)構(gòu)的目的，通過前機(jī)艙的前減振器塔座、前輪罩和流水槽等零件的差異化設(shè)計(jì)，如圖1所示，可實(shí)現(xiàn)前機(jī)艙兼容兩種不同前懸架（麥弗遜前懸架、雙叉臂前懸架），滿足不同底盤配置車型開發(fā)需求。

圖1 前機(jī)艙總成兼容兩套不同前懸架結(jié)構(gòu)

2.1.2 后地板兼容不同后懸架

圖2 后地板總成兼容兩套不同后懸架結(jié)構(gòu)

為了滿足不同后懸架系統(tǒng)在同級(jí)別車型上的切換，達(dá)到沿用后地板總成其他零件（后地板面板、后地板縱梁）等結(jié)構(gòu)的目的，通過后地板的后門檻內(nèi)板和后拖曳臂支架的差異化設(shè)計(jì)，如圖2所示，可實(shí)現(xiàn)后地板兼容兩種不同類型后懸架（四連桿后懸架、五連桿后懸架），滿足不同底盤配置車型開發(fā)需求。具體來講，后地板縱梁前段設(shè)計(jì)為開缺口結(jié)構(gòu)，通過焊接不同的后門檻內(nèi)板和后拖曳臂支架結(jié)構(gòu)，滿足不同后懸架系統(tǒng)的安裝和運(yùn)動(dòng)空間需求，從而達(dá)到沿用沿用后地板縱梁的目的。

2.2 車身平臺(tái)兼容常規(guī)車和純電動(dòng)車切換

2.2.1 前機(jī)艙兼容常規(guī)車和純電動(dòng)車布置

前機(jī)艙模塊在設(shè)計(jì)初，考慮了最大動(dòng)力總成尺寸布置要求，通過車身安裝支架結(jié)構(gòu)的差異化設(shè)計(jì)，沿用前機(jī)艙主體結(jié)構(gòu)。針對(duì)常規(guī)動(dòng)力和混合動(dòng)力總成，保證其動(dòng)力懸置安裝點(diǎn)一致；對(duì)于純電動(dòng)機(jī)艙布置，可通過在前機(jī)艙縱梁上焊接相應(yīng)的電機(jī)橫梁安裝支架，滿足電機(jī)橫梁在車身的安裝需求。

圖3 前機(jī)艙結(jié)構(gòu)兼容常規(guī)和新能源機(jī)艙布置

如圖3（a）所示，通過在該前機(jī)艙縱梁上焊接動(dòng)力懸置安裝支架，可滿足常規(guī)動(dòng)力和混合動(dòng)力總成安裝需求；如圖3（b）所示，通過在前機(jī)艙縱梁上焊接四個(gè)電機(jī)橫梁安裝支架，可滿足純電動(dòng)車電機(jī)等安裝需求。

2.2.2 前、后地板兼容常規(guī)車和純電動(dòng)車布置

前、后地板模塊在設(shè)計(jì)之初，考慮了常規(guī)車的排氣管、油箱和純電動(dòng)車的電池等布置空間要求，如圖5、圖6所示，通過前、后地板上的安裝支架、前地板縱梁后段的結(jié)構(gòu)差異化設(shè)計(jì)，沿用前、后地板主體結(jié)構(gòu)。常規(guī)車和純電動(dòng)車在前、后地板下方布置結(jié)構(gòu)最大區(qū)別在于：純電動(dòng)車在地板下方布置有大體積電池，地板縱梁需避讓電池布置空間（圖5和圖6所示外“八”字地板縱梁結(jié)構(gòu)）；電池安裝點(diǎn)布置在地板縱梁上，通過在地板縱梁上焊接電池安裝支架，滿足純電動(dòng)車電池安裝需求。另外，后地板設(shè)計(jì)有檢修口蓋，可滿足常規(guī)車的油箱檢修和純電動(dòng)車MSD高壓手動(dòng)維修開關(guān)操作。

這種結(jié)構(gòu)形式的前、后地板設(shè)計(jì)，不僅滿足常規(guī)車和純電動(dòng)車的布置安裝要求，還能有效滿足整車碰撞、剛度和模態(tài)等性能要求，從而達(dá)到兼容常規(guī)車和新能源純電動(dòng)車設(shè)計(jì)的目的。

圖4 前、后地板結(jié)構(gòu)（適用于常規(guī)車）

圖5 前、后地板結(jié)構(gòu)（適用于新能源純電動(dòng)車）

2.2 車身平臺(tái)兼容不同型號(hào)輪胎

2.2.1 前機(jī)艙兼容不同型號(hào)輪胎

根據(jù)車型配置策略策略，當(dāng)采用不同尺寸型號(hào)輪胎時(shí)，通過前機(jī)艙的前圍板加強(qiáng)橫梁的差異化設(shè)計(jì)，沿用前機(jī)艙縱梁、上邊梁等主體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)前機(jī)艙兼容不同型號(hào)尺寸輪包，滿足不同配置車型開發(fā)需求。具體來講，前圍板加強(qiáng)橫梁采用三段式結(jié)構(gòu)：前圍板橫梁本體+左、右前圍板外（或內(nèi)）加強(qiáng)板，如圖6所示。當(dāng)平臺(tái)同級(jí)別車型配置較小尺寸輪胎時(shí)，采用前圍板外加強(qiáng)板，以滿足車身碰撞安全等性能要求；當(dāng)平臺(tái)車型配置大尺寸輪胎時(shí)，取消前圍板外加強(qiáng)板，采用內(nèi)加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)，以滿足車身碰撞安全等性能要求，如圖7所示。

圖6 前圍板加強(qiáng)橫梁結(jié)構(gòu)

圖7 前機(jī)艙兼容不同型號(hào)尺寸輪胎方案說明

2.2.2 后地板兼容不同型號(hào)備胎

圖8 后地板備胎池兼容不同型號(hào)備胎

根據(jù)車型配置策略需求，不同車型所選備胎型號(hào)不同。在設(shè)計(jì)備胎池之初，根據(jù)最大備胎尺寸的取放包絡(luò)空間，設(shè)計(jì)可兼容不同尺寸型號(hào)備胎的備胎池（這里需確保備胎池圓角部分與后地板縱梁焊接邊的Y向安全間隙L），以保證備胎池和后地板縱梁接口一致，從而實(shí)現(xiàn)后地板模塊主體框架結(jié)構(gòu)沿用，如圖8所示。

2.3 前地板可滿足前排座椅在X向一定范圍內(nèi)移動(dòng)

根據(jù)同級(jí)別車型橫向拓展的開發(fā)策略要求，當(dāng)人機(jī)H點(diǎn)在X向一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)，為了保證前座椅橫梁結(jié)構(gòu)沿用，地板及中通道的筋特征根據(jù)前座椅橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為X向水平筋結(jié)構(gòu)，滿足不同車型的人機(jī)空間要求。如圖9所示，前排座椅根據(jù)人機(jī)H點(diǎn)要求進(jìn)行相應(yīng)X向調(diào)節(jié)，前地板上的前座椅橫梁可隨之X向匹配移動(dòng)（前移范圍L1，后移范圍L2），其移動(dòng)范圍與人機(jī)H點(diǎn)X向移動(dòng)范圍一致。

圖9 前地板兼容前排座椅在X向一定范圍內(nèi)移動(dòng)

3 總結(jié)

本文主要針對(duì)車身平臺(tái)衍生的同級(jí)別車型進(jìn)行兼容性研究與應(yīng)用，通過對(duì)車身前機(jī)艙、前地板和后地板模塊的平臺(tái)化及差異化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了車身平臺(tái)兼容不同底盤、動(dòng)力等系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為后續(xù)車型縮短開發(fā)周期和成本提供了有效的理論指導(dǎo)。后續(xù)還將針對(duì)整車其他系統(tǒng)以及跨級(jí)別車型的兼容性進(jìn)行進(jìn)一步深入研究。

[1] 袁煥泉.車身平臺(tái)開發(fā)與關(guān)鍵技術(shù)研究[J].大眾汽車,2014（8）: 32-39.

[2] 鞠曉峰.車身平臺(tái)化開發(fā)策略研究[J].汽車技術(shù).2012（2）:7-10.

[3] 沈建東,王鏑.車身平臺(tái)架構(gòu)集成開發(fā)應(yīng)用研究[J].汽車技術(shù), 2013(1):34-37.

[4] 王君,莫冬秀.乘用車開發(fā)平臺(tái)化模塊化的淺析和構(gòu)想[J].裝備制造技術(shù).2014(6):154-156.

[5] 黃向東等.高拓展性模塊化車身架構(gòu)的研究和應(yīng)用[J].汽車工程, 2016（9）:1101-1105.

Design and application of body platform compatibility

Wu Chunfu, Ye Baowen, Chen Dong, Geng Furong
( Guangzhou Automobile Group Co Automotive Engineering Research Institute, Guangdong Guangzhou 510000 )

This paper presents on the research on the compatibility of same level car based on GAC's body platform.Through the modular and differentiation design of engine room，front floor and rear floor, the same level car of body platform is compatible with different front and rear suspensions，powertrain systems，different type of tires and so on，and the front seat can be adjusted within in a certain range in X direction, which greatly improves the sharing rate of body platform parts and provides important guidance and reference for shortening the development cycle and reducing the development cost of the following-up vehicle.

body platform; compatibility; differentiation design

U462.1

A

1671-7988 (2017)15-58-03

吳純福（1981-），工程師，就職于廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院。主要從事汽車車身設(shè)計(jì)方面工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.15.021