翟美穎 郝文權(quán)

（1.中國(guó)第一汽車股份有限公司 研發(fā)總院，長(zhǎng)春130013；2.汽車振動(dòng)噪聲與安全控制綜合技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)春130013）

主題詞：模塊化 平臺(tái)化 動(dòng)力學(xué) 平臺(tái)策略 低成本

1 引言

乘用車模塊化開發(fā)目的是為了一次投入就能衍生出多款車型，這樣不但可以節(jié)省研發(fā)成本而且還可以縮短研發(fā)周期，同時(shí)平臺(tái)化、模塊化開發(fā)對(duì)產(chǎn)品的繼承性與積累性意義重大。對(duì)于創(chuàng)新技術(shù)能力還有待加強(qiáng)的中國(guó)汽車企業(yè)，只做車型而不規(guī)劃平臺(tái)的做法太過(guò)目光短淺，做精、做好一到兩個(gè)平臺(tái)應(yīng)是必然選擇。當(dāng)前汽車產(chǎn)品更新?lián)Q代和技術(shù)進(jìn)步的速度越來(lái)越快，用一款一款車型去追趕，企業(yè)的研發(fā)之路肯定會(huì)越走越難，而平臺(tái)化、模塊化開發(fā)可以立足現(xiàn)在、著眼未來(lái)，既能解決近憂、又能兼顧遠(yuǎn)慮，是關(guān)注眼前產(chǎn)品與后續(xù)產(chǎn)品性能持續(xù)提升的一種有效平衡。因此，中國(guó)汽車企業(yè)必須積極行動(dòng)起來(lái)，未雨綢繆，前瞻規(guī)劃好自己的產(chǎn)品平臺(tái)體系。

2 模塊化與平臺(tái)化定義

要研究平臺(tái)化、模塊化車輛在動(dòng)力學(xué)性能開發(fā)時(shí)會(huì)帶來(lái)哪些問(wèn)題，先要了解模塊化與平臺(tái)化的定義，以使得更加深刻地認(rèn)識(shí)它們。

（1）平臺(tái)：在汽車制造業(yè)中，指的是由若干通用部件組合而成的一種載體，在這一載體上開發(fā)出的不同產(chǎn)品會(huì)使用這些通用部件。

（2）模塊：在汽車制造業(yè)中，指的是基于平臺(tái)原理，從整車結(jié)構(gòu)角度拆分出的、具有某種特定結(jié)構(gòu)和功能的通用部件的組合[1]。可以說(shuō)模塊、總成、系統(tǒng)這3個(gè)概念有相近之處，但模塊更強(qiáng)調(diào)獨(dú)立性、繼承性和通用性。在本文的定義體系下，模塊是整車產(chǎn)品中高于系統(tǒng)和總成的特定零部件組合。

3 模塊化車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)開發(fā)

3.1 懸架結(jié)構(gòu)型式

本論文中模塊系列使用的前懸架結(jié)構(gòu)型式為麥弗遜式，后懸架使用E型多連桿結(jié)構(gòu)型式。

麥弗遜懸架具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占用空間小、非簧載質(zhì)量小、響應(yīng)較快、制造成本低、發(fā)動(dòng)機(jī)及轉(zhuǎn)向系易于布置、能與多種彈簧相匹配及能實(shí)現(xiàn)車身高度自動(dòng)調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在很多懸架都是以麥弗遜懸架為基礎(chǔ)，在結(jié)構(gòu)上對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，既保留不錯(cuò)的舒適性、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)勢(shì)，又顯著地提升了車輛的操控性能。麥弗遜懸架可以在轎車、SUV和MPV多種車型上運(yùn)用。在較好的設(shè)計(jì)與調(diào)教的情況下，麥弗遜懸架并不比其它類型的懸架差。

E型多連桿懸架型式具備很多優(yōu)點(diǎn)，如：在收縮時(shí)能自動(dòng)調(diào)整外傾角、前束角以及使后輪獲得一定的轉(zhuǎn)向角度。通過(guò)對(duì)連接運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的約束角度設(shè)計(jì)使得懸架在壓縮時(shí)能主動(dòng)調(diào)整車輪定位，能完全針對(duì)車型做匹配和調(diào)校以最大限度地發(fā)揮輪胎抓地力,從而提高整車的操控極限。

這2 種結(jié)構(gòu)型式比較適用于模塊化車輛，其多變性與通用性滿足了模塊化車輛的需求。

3.2 平臺(tái)策略

一般來(lái)講，車輛平臺(tái)變化是受輪心上下跳、輪距加寬、軸距加長(zhǎng)因素影響如圖1。以某款研發(fā)模塊化車輛為例，此模塊分為A1、A2和B三個(gè)平臺(tái)車型，見圖2。

每個(gè)平臺(tái)有基礎(chǔ)車型，A1平臺(tái)基礎(chǔ)車型是A-三廂，A2平臺(tái)基礎(chǔ)車型是A-SUV，B平臺(tái)目前只有一款開發(fā)車型B-三廂。平臺(tái)下其他各個(gè)車型的變化策略見圖3。

圖2 某研發(fā)模塊車型平臺(tái)劃分

通過(guò)圖3，可以清晰的了解到各車型與各平臺(tái)之間的基礎(chǔ)車型的衍生關(guān)系。

表1列出了此次系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析的主要車型的基本信息。

3.3 優(yōu)化分析

（1）目標(biāo)設(shè)定過(guò)程重點(diǎn)關(guān)注參數(shù)

從上述平臺(tái)策略可以看出多數(shù)車型是由基礎(chǔ)車型輪心上下跳及輪距加寬演變而來(lái)，因此在目標(biāo)設(shè)定階段要重點(diǎn)關(guān)注由于輪心上下跳及輪距加寬引起的參數(shù)變化。因此把側(cè)傾中心高（圖4）、平行輪跳輪距變化率、平行輪跳外傾變化梯度這3個(gè)參數(shù)作為系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)開發(fā)過(guò)程中重點(diǎn)關(guān)注參數(shù)。

圖3 某研發(fā)模塊車型平臺(tái)策略

表1 各車型基本參數(shù)

圖4 側(cè)傾中心高示意

（2）KC仿真分析結(jié)果

對(duì)A+三廂、B三廂、A-SUV、AMPV、A-三廂這5個(gè)車型進(jìn)行前、后懸架KC分析，結(jié)果見表2。

通過(guò)以上結(jié)果可以看出，A+三廂、B-三廂、A-三廂這3個(gè)車型前懸架側(cè)傾中心高偏低，且各個(gè)車型輪距變化較大。

（3）靈敏度分析

在優(yōu)化前，對(duì)前后懸架側(cè)傾中心高、輪距變化、外傾梯度這3個(gè)參數(shù)做敏感度分析，看看哪些硬點(diǎn)位置對(duì)這幾個(gè)參數(shù)的敏感度較高。

表2 前后懸架分析結(jié)果

首先辨識(shí)出前后懸架敏感較高的硬點(diǎn)坐標(biāo)如表3[2]。

表3 前后懸架敏感位置列表

經(jīng)過(guò)優(yōu)化分析，前懸架敏感度分析結(jié)果如圖5。

圖5 前懸架側(cè)傾中心高、輪距變化梯度敏感度分析

后懸架敏感度分析結(jié)果，如圖6。

從以上前后懸架敏感度分析結(jié)果可以看出，關(guān)鍵硬點(diǎn)位置對(duì)側(cè)傾中心高與輪距變化這2個(gè)參數(shù)影響相互矛盾，因此在優(yōu)化過(guò)程中無(wú)法滿足2個(gè)參數(shù)同時(shí)達(dá)到目標(biāo)。

圖6 后懸架側(cè)傾中心高、輪距變化梯度、外傾梯度敏感度分析

（4）優(yōu)化方案及優(yōu)化結(jié)果

結(jié)合前后懸架KC 分析結(jié)果與敏感度分析結(jié)果，提出以下優(yōu)化意見：

（1）將車輛的側(cè)傾中心高優(yōu)化，最低值不能低于20 mm。

（2）保證后懸架外傾角變化梯度大于前懸架變化梯度。

根據(jù)以上優(yōu)化意見前后懸架優(yōu)化后結(jié)果如表4，前懸架側(cè)傾中心高均大于20 mm，且后懸架外傾梯度大于前懸架外傾梯度。

表4 前后懸架優(yōu)化結(jié)果

4 結(jié)論

文章論述了模塊化車輛的平臺(tái)劃分及平臺(tái)策略，闡述了此平臺(tái)策略可能在系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析時(shí)可能帶來(lái)的問(wèn)題，以實(shí)際設(shè)計(jì)車輛的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果，重點(diǎn)講解了此模塊化下各個(gè)車型的優(yōu)化過(guò)程。

各車企在開發(fā)平臺(tái)化、模塊化車輛的過(guò)程中，需根據(jù)車輛定位、受眾群體制定不同的動(dòng)力學(xué)目標(biāo)，動(dòng)力學(xué)目標(biāo)不同，車輛開發(fā)過(guò)程中的側(cè)重點(diǎn)則不同。

目前，國(guó)內(nèi)自主車企的平臺(tái)開發(fā)及模塊開發(fā)都還處于起步階段，模塊化動(dòng)力學(xué)分析及優(yōu)化過(guò)程內(nèi)容可參考的資料較少，文章涉及的模塊化車輛的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)開發(fā)過(guò)程對(duì)后續(xù)此類問(wèn)題的開發(fā)能夠起到指導(dǎo)作用。