邸云龍 韓建芳 孫永飛 羅文靜

摘 要：隨著國(guó)家新能源政策的推行，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整升級(jí)越來(lái)越快。燃油汽車公司在生產(chǎn)燃油汽車的同時(shí)生產(chǎn)節(jié)能，環(huán)保的電動(dòng)汽車，并且已經(jīng)實(shí)施了雙重政策。傳統(tǒng)燃料汽車公司迫切需要轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車行業(yè)，但是，傳統(tǒng)工廠的原始設(shè)施是傳統(tǒng)的燃料汽車設(shè)計(jì)，在短時(shí)間內(nèi)難以進(jìn)行輕型電動(dòng)汽車的生產(chǎn)線的更換，這就給燃油車改純電動(dòng)汽車底盤優(yōu)化工作造成一定困擾。同時(shí)，汽車底盤的設(shè)計(jì)是所有汽車生產(chǎn)的重要組成部分，深刻影響著汽車的設(shè)計(jì)和使用，技術(shù)人員將參數(shù)化設(shè)計(jì)應(yīng)用于汽車底盤設(shè)計(jì)可以提高汽車底盤的質(zhì)量。因此，文章基于參數(shù)化技術(shù)的內(nèi)涵分析，對(duì)汽車底盤設(shè)計(jì)中的參數(shù)化技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的評(píng)價(jià)和歸納，并分析了如何將參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用于汽車底盤設(shè)計(jì)中，以提高汽車底盤設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：燃油車;純電動(dòng)汽車;底盤優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U463.1 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）09-05-03

Optimal Design of Fuel-electric Vehicle to Pure Electric Vehicle Chassis

Di Yunlong， Han Jianfang， Sun Yongfei， Luo Wenjing

（ Kaliver （Shandong） Automotive Technology Co.， Ltd.， Shandong Rizhao 276800 ）

Abstract： Along with the implementation of the new national energy policy， the adjustment of industrial structure upgrade faster and faster.?Fuel automobile company in the production of fuel cars at the same time as the production of energy saving， environmental protection of electric vehicles， and has implemented a dual policy.Conventional fuel car companies urgently need to be turned to the electric car industry， however， the traditional factory original facilities is one of the traditional fuel vehicle design， in a short period of time to light the replacement of the electric car production line， this gives fuel cart cause certain problems in pure electric vehicle chassis optimization.?All at the same time， the design of the chassis is an important part of automobile production， deeply affects the design and use of the car， technicians will parametric design is applied to automobile chassis design can improve the quality of automobile chassis.?Therefore， in this paper， based on the analysis of the connotation of parameterized technology， parametric technology in automobile chassis design evaluation and summarized in detail， and analyzes how the parametric technology application in automobile chassis design， in order to improve the quality of automobile chassis design.

Keywords： Fuel car;Pure electric vehicles;The chassis design optimization

CLC NO.： U463.1 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）09-05-03

1 底盤優(yōu)化設(shè)計(jì)

底盤懸架系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)需要以adams軟件為技術(shù)支撐，對(duì)底盤運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)分析和總結(jié)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，然后進(jìn)行歸納總結(jié)和系統(tǒng)優(yōu)化，逐漸達(dá)到最佳水平。

1.1 懸架KC分析以及動(dòng)力學(xué)模型建立

建立前、后懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型（見(jiàn)圖1和圖2），設(shè)置好四輪定位參數(shù)，前懸架系統(tǒng)硬點(diǎn)參數(shù)以及后懸架硬點(diǎn)參數(shù)，系統(tǒng)評(píng)估懸架KC的性能，最后針電動(dòng)車存在的風(fēng)險(xiǎn)給出系統(tǒng)的改進(jìn)建議。電動(dòng)汽車整車控制器基本有以下幾項(xiàng)功能：整車上下電管理功能，控制整車上電、下電、OFF檔蓄電池充電、OFF檔高壓用電、預(yù)約充電等功能。

分析發(fā)現(xiàn)，前懸架的滾動(dòng)剛度低。通過(guò)增加穩(wěn)定桿的直徑可以改善它，轉(zhuǎn)向齒輪比增加，齒條比的變化得到改善，振動(dòng)器的上端位置得到改善。在垂直跳動(dòng)的情況下，后懸架的曲線較差，這可以通過(guò)改變減震器上點(diǎn)的位置來(lái)改善。

1.2 操穩(wěn)分析

建立整車多剛體動(dòng)力學(xué)模型。評(píng)估整車操穩(wěn)性能，針對(duì)標(biāo)桿車懸架改電動(dòng)車存在的風(fēng)險(xiǎn)給出改進(jìn)建議。

1.3 穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)

（1）在加重500 kg的情況是，會(huì)發(fā)生整車不足轉(zhuǎn)向度、側(cè)傾角梯度、側(cè)偏角梯度逐漸增大的情況。

（2）只增加彈簧剛度，整車不足轉(zhuǎn)向度、側(cè)傾角梯度減小。

1.4 角階躍相關(guān)數(shù)據(jù)分析

在加重500kg時(shí)，橫擺角速度增益和側(cè)向加速增益都減小，響應(yīng)時(shí)間逐漸變短，最大測(cè)角速度會(huì)增加。在單獨(dú)增加彈簧剛度的時(shí)候，橫擺角速度增益和側(cè)向加速度都會(huì)加大，響應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)，最大測(cè)角速度減小。在加重500 kg的時(shí)候，各參數(shù)的峰值頻率和90%通頻帶寬都增加，橫擺角速度增益放大率也會(huì)增加，側(cè)向加速度滯后角減小，側(cè)傾角放大率減小。單獨(dú)增加彈簧剛度，各參數(shù)的峰值頻率和90%通頻帶寬都減小，側(cè)向加速度滯后角增加，側(cè)傾角放大率增加。

2 參數(shù)化設(shè)計(jì)

在以前的汽車底盤設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員僅根據(jù)固定參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此設(shè)計(jì)后很難進(jìn)行改進(jìn)。參數(shù)化技術(shù)在汽車底盤中的應(yīng)用可以有效地克服上述問(wèn)題，具體如下：首先，通過(guò)參數(shù)化設(shè)計(jì)，可以調(diào)整產(chǎn)品的參數(shù)結(jié)構(gòu)，從而根據(jù)需要獲得差異化的產(chǎn)品。其次，參數(shù)化技術(shù)的應(yīng)用可以使用特定的參數(shù)來(lái)代替原始設(shè)計(jì)中的參數(shù)，從而改善汽車底盤的設(shè)計(jì)。參數(shù)化設(shè)計(jì)在汽車底盤設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可以提高汽車設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。

3 參數(shù)化設(shè)計(jì)的軟件基礎(chǔ)

3.1 AutoCAD

AutoCAD是一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)通用的軟件包，在繪圖方面優(yōu)勢(shì)明顯。將其應(yīng)用到汽車底盤參數(shù)化設(shè)計(jì)中能夠發(fā)揮極大的價(jià)值，而且功能齊全。從AutoCAD2000開始，該軟件的功能得到進(jìn)一步的優(yōu)化提升，比如在其中增加了Auto CAD設(shè)計(jì)中心、PDF支持、對(duì)象捕捉支持等。

3.2 UG軟件

UG軟件是一種交互式系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)可用于特定用途。 UG軟件在汽車底盤設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可以為汽車底盤設(shè)計(jì)提供數(shù)字模型，并根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)和工藝要求提出相應(yīng)的產(chǎn)品。目前，UG軟件已廣泛應(yīng)用于汽車生產(chǎn)中，并逐漸發(fā)展為高端集成軟件。

4 電動(dòng)汽車底盤設(shè)計(jì)中參數(shù)化技術(shù)的運(yùn)用

4.1 打造完善的參數(shù)坐標(biāo)系

在設(shè)計(jì)汽車底盤時(shí)，必須建立底盤坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系確定組裝過(guò)程中組裝部件的位置和尺寸，并為汽車底盤的設(shè)計(jì)提供重要的參考標(biāo)準(zhǔn)。底盤如果在設(shè)計(jì)汽車底盤時(shí)需要修改參數(shù)，則只需在底盤坐標(biāo)系中修改設(shè)置的坐標(biāo)參數(shù)即可。

4.2 打造汽車零部件參數(shù)化模型

汽車底盤的總體設(shè)計(jì)任務(wù)是確定每個(gè)底盤組件的基本結(jié)構(gòu)形狀和空間位置，這取決于組件零件的尺寸和位置，要考慮組件和零件的空間位置以及基本結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)參數(shù)。汽車零部件的參數(shù)化模型的創(chuàng)建涉及以下兩種類型的參數(shù)。第一種參數(shù)是形狀參數(shù)。shape參數(shù)直接確定汽車零部件總成的尺寸和基本形狀。第二種類型是位置參數(shù)。當(dāng)使用位置參數(shù)信息時(shí)，它確定組件集的布置位置。通過(guò)設(shè)計(jì)和優(yōu)化這些參數(shù)，可以創(chuàng)建控制組件的簡(jiǎn)化模型。

4.3 汽車底盤裝配參數(shù)化設(shè)計(jì)

（1）汽車底盤由多個(gè)組件組成，并且這些組件是由多個(gè)子組件組裝而成的，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)創(chuàng)建樹形關(guān)系圖。在創(chuàng)建汽車底盤裝配模型之前，相關(guān)人員必須了解并建立相應(yīng)參數(shù)底盤的總裝樹結(jié)構(gòu)圖。樹形結(jié)構(gòu)圖的節(jié)點(diǎn)是已建立的幾種類型的機(jī)箱部件文件。該文件包含多個(gè)級(jí)別的節(jié)點(diǎn)，通過(guò)節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)形成唯一的參數(shù)關(guān)聯(lián)。

（2）裝配體和零件的裝配方法。在一般的汽車底盤裝配操作中，通常選擇兩種類型的裝配方法，包括坐標(biāo)點(diǎn)裝配和約束裝配。從實(shí)際操作的角度來(lái)看，為裝配應(yīng)用坐標(biāo)點(diǎn)的方法簡(jiǎn)單易行。受限裝配和坐標(biāo)點(diǎn)裝配具有處理復(fù)雜零部件關(guān)系的優(yōu)勢(shì)。

（3）創(chuàng)建裝配體尺寸字符串。根據(jù)裝配體各個(gè)組件之間的關(guān)系，如果裝配體的形狀和位置參數(shù)的信息發(fā)生變化，則底盤坐標(biāo)系中其他零部件的位置也會(huì)發(fā)生變化，這將導(dǎo)致整個(gè)底盤設(shè)計(jì)發(fā)生變化。在這種情況下，為了避免由于一個(gè)零件的改變而導(dǎo)致汽車整體組件的發(fā)展，有必要建立一套完整的組件尺寸鏈，并且每個(gè)組件的位置比都顯示在圖中。

4.4 汽車的干涉檢查和運(yùn)動(dòng)校正

（1）調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)和前軸之間的運(yùn)動(dòng)距離。為了設(shè)計(jì)汽車前后變速器的設(shè)計(jì)，必須將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)布置在前軸的頂部，避免一系列運(yùn)動(dòng)干擾。因此，在組織汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，有必要在汽車的前軸和油底殼之間留出一定的空間，并合理地控制兩者之間的距離。

（2）校正前輪轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)的自由空間。前輪轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)的自由空間的校正應(yīng)著重于驗(yàn)證汽車的方向盤和縱向桿，并在驗(yàn)證汽車的方向盤和縱向桿時(shí)確定設(shè)計(jì)是否合理。如果方向盤與轎廂之間的運(yùn)動(dòng)受到干擾，則相關(guān)人員必須及時(shí)采取有效措施，以減小車架的寬度或增加前輪的軌跡。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，汽車底盤設(shè)計(jì)是整個(gè)汽車設(shè)計(jì)的重要組成部分。通過(guò)對(duì)汽車底盤的科學(xué)合理設(shè)計(jì)，可以提高整個(gè)汽車底盤的設(shè)計(jì)質(zhì)量，并可以提高汽車的性能。參數(shù)化技術(shù)在汽車底盤設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可以進(jìn)一步提高汽車底盤設(shè)計(jì)的工作效率，提高汽車底盤設(shè)計(jì)的質(zhì)量。為此，在深入了解汽車底盤參數(shù)化設(shè)計(jì)的內(nèi)涵和重要性的基礎(chǔ)上，相關(guān)人員應(yīng)考慮如何更好地參數(shù)化坐標(biāo)系構(gòu)建，零件建模和參數(shù)模型方面的參數(shù)，旨在提高汽車底盤設(shè)計(jì)的質(zhì)量。隨著新能源汽車的不斷推廣和應(yīng)用，傳統(tǒng)的燃油汽車底盤有可能通過(guò)優(yōu)化的CAE設(shè)計(jì)成為純電動(dòng)汽車底盤，相信有更多的燃油汽車公司可以涉足這一領(lǐng)域，推動(dòng)燃油車的優(yōu)化改造。

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