姜永勝，趙康波，張士金

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

乘用車產(chǎn)品主要可分為轎車，SUV，MPV，跨界 SUV等，隨著科技進步和市場的變化，一個型號的汽車產(chǎn)品生命周期越來越短，如果每個產(chǎn)品都要重新開發(fā)一套汽車底盤，主機廠的開發(fā)費用和開發(fā)周期將不堪重負；底盤系統(tǒng)的開發(fā)如不提前規(guī)劃衍生車型的可行性，提前對各零部件系統(tǒng)方案設計預留，會導致后期在另一個車型設計過程中需要對上一個車型的零部件設計變更，造成不必要的費用投入；在上世紀80年代，就產(chǎn)生了“汽車平臺”的生產(chǎn)概念，通過平臺戰(zhàn)略的實施，整合產(chǎn)品系列，大大降低成本，提高產(chǎn)品的競爭力，加快了新產(chǎn)品推出的速度。

現(xiàn)在又出現(xiàn)了“模塊化”的概念，它比“汽車平臺”的概念更進了一步，或者說是一種新型的“汽車平臺”。這種“模塊化”的設計思想有著很大的靈活性，一個平臺可以生產(chǎn)出適應全球不同市場的產(chǎn)品；在制造方面，同一平臺的產(chǎn)品大量采用通用化的零部件和總成，實現(xiàn)規(guī)模效應，大大降低了制造成本和采購成本；在研發(fā)方面，一個平臺上實現(xiàn)了技術突破[1]，這個平臺上搭載的所有產(chǎn)品都實現(xiàn)了技術突破，即相關的，CAE分析，工裝模具，相關試驗，公告認證等費用不需要重復投入，大大降低了開發(fā)費用。

作者在消化吸收國外優(yōu)秀底盤平臺開發(fā)經(jīng)驗之后，設計開發(fā)了適用于本公司的底盤平臺，下面將底盤平臺的設計方法、過程、核心要素進行分享。

1 平臺下產(chǎn)品的總體規(guī)劃

規(guī)劃該平臺可涵蓋的車型，初步設定各車型的市場定位、標桿競品、關鍵尺寸，這些車型參數(shù)納入底盤平臺開發(fā)的系統(tǒng)性思考內(nèi)容，設計結果要求可兼容小型SUV、緊湊型SUV、中型SUV、小型轎車、緊湊型轎車、家用MPV等，車型規(guī)劃見表1。

表1 平臺車型規(guī)劃

尺寸、配置、動力設定過程要分析參考市場高度認可的暢銷車型，避免小眾未上市就已淘汰的情況，其次是清晰盤點本公司的現(xiàn)有資源的優(yōu)劣勢并合理選型，有效整合公司優(yōu)勢資源，如已有動力總成的功率、扭矩、油耗、排放性能、重量和尺寸水平、前后懸架模塊、空調(diào)主機總成、座椅骨架總成等，使所整合的平臺盡可能沿用了本公司已有的核心零部件，減少開發(fā)費用的同時也要保證重量、性能、成本等先進性指標，淘汰公司有較多市場問題的劣質(zhì)系統(tǒng)，確保投入市場后能有較強的競爭力。

規(guī)劃車型時還應初步估算整車空、滿載質(zhì)量、質(zhì)心位置等參數(shù)，以便各系統(tǒng)工程師對所負責系統(tǒng)零部件校核計算，比如懸架承載能力的計算，最大需求制動力計算，轉(zhuǎn)向拉桿牽引力的計算等。

2 前懸統(tǒng)方案選擇和整車關鍵尺寸設定

駕駛員與前輪中心之間區(qū)域集中了一個車型的大部分核心技術，包含前懸架系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，制動系統(tǒng)，駕駛員人機參數(shù)等；下面簡單介紹前懸系統(tǒng)發(fā)動機艙分析過程。

2.1 前懸寬度方向尺寸設定

首先要根據(jù)公司已有動力總成，整車的尺寸、整備質(zhì)量，產(chǎn)品定位，對公司已有發(fā)動機變速箱產(chǎn)品系統(tǒng)性分析。

根據(jù)表1中的不同車型的輪胎型號，表2中的動力總成尺寸，設定圖1所示幾個關鍵尺寸：

表2 核心動力總成尺寸排查

圖1 平臺車型寬度方向尺寸設定

A+B：動力總成橫向?qū)挾?，根?jù)表2排查，動力總成最大寬度為883mm。

C：發(fā)動機艙車體縱梁內(nèi)部寬度，在容納動力總成同時，確保動力總成兩邊15-20mm運動間隙，兼顧懸置設計空間，C尺寸設定為920mm。

D：輪胎跳動空間，根據(jù)車型規(guī)劃中不同車型的輪胎型號設定，主要考慮輪胎寬度，輪胎轉(zhuǎn)向所需運動空間。

E：整車寬度，綜上內(nèi)部尺寸排查，輪眉外側與輪胎外表面預留15-20mm包覆間隙，可確定平臺車型整車寬度范圍在1840～1900mm之間。

2.2 前懸長度方向關鍵尺寸設定

動力總成搭載與前懸架形式具有強相關性，前懸架的形式最為重要，排氣，懸置，排氣，離合都要基于前懸架來設計。

前懸架方案選擇：定位為10-15萬的A，A+級緊湊型車，排量為1.2TGDI～2.0TGDI，變速箱為MT，CVT，DCT，前麥弗遜式懸架，后多連桿和扭梁并存；新平臺關系到未來10年的車型推出計劃，必須在成本、重量、結構、動力總成搭載方便性、操穩(wěn)性、NVH性能、排氣走向順暢性、國六GPF匹配可行性等因素綜合考慮；已有圖2所示AB兩款前懸架總成，通過布置和成本要素的評審，決定采用重量較輕，成本較低，搭載動力總成靈活性更高的B款前懸架。另外如已有的懸架系統(tǒng)在性能或結構上有缺陷，則必須進行優(yōu)化或另行設計以確保產(chǎn)品的先進性。

圖2 前懸架分析與方案選擇

發(fā)動機艙X向尺寸設計：根據(jù)前懸架的結構和位置設計發(fā)動機艙，發(fā)動機艙的設計主要考慮以下因素，所有動力總成尺寸在X方向兼容，所有動力總成的驅(qū)動軸夾角5°以內(nèi)，發(fā)動機進氣中冷要求水冷、風冷兩種形式可兼容，盡可能地縮短前懸尺寸，減小前端散熱器總尺寸，防撞梁吸能系統(tǒng)尺寸，離地間隙合理設定，排氣系統(tǒng)的熱害規(guī)避等。前懸尺寸一般為 850～1000mm，在條件允許的情況下較小的前懸尺寸有利于減少整車總長，短前懸的外觀造型也趨于好看，圖 3所示，此次SUV車型設計的前懸長為920mm，整備狀態(tài)離地為200mm，轎車離地按150～160mm設計。平臺的核心區(qū)域如圖所示為駕駛員重點與輪心區(qū)域，此區(qū)域內(nèi)尺寸不變，所有車型通用；在確保2.0TGDI發(fā)動機可容納的前提下前懸尺寸最小920mm，如造型需要可適當增加。

圖3 發(fā)動機艙和前懸系統(tǒng)設計

3 后懸架系統(tǒng)的選擇與設計

后懸架相對于前懸架沒有轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力及附件系統(tǒng)，設計相對要容易得多，主要考慮因素是成本、重量和性能；另一個考慮因素是懸架系統(tǒng)Z向占用空間，即輪心距離后地板上表面所占用的Z向空間占用越小，后地板上表面離地越低就可獲得更高的行李箱空間；三排座車型7座SUV和7座MPV車型的第三排乘坐空間更好。

多連桿后懸架舒適性和操縱穩(wěn)定性能都較好，一般作為產(chǎn)品的賣點，扭力梁半獨立懸架性能稍差但成本較低，一般用于經(jīng)濟型車型，在一定程度上可拉開價格和配置差距，扭梁方案與多連桿方案實現(xiàn)無差別地共用車體結構可減少車體開發(fā)費用，增加生產(chǎn)和銷售的靈活性。

圖4所示，初步選定三款后懸架可采用，其中A款懸架Z向占用空間偏大 30mm，且在前期市場問題反饋中存在磨胎，甩尾等現(xiàn)象，評審決定采用成本稍高但性能較好的B款多連桿獨立后懸架；又因扭力梁相對于多連桿懸架單臺可降成本550元和15kg重量，經(jīng)過合理的硬點布置和KC分析，最終實現(xiàn)了B C兩款后懸架無差別安裝共用車體。

圖4 后懸架方案選擇與共用車體通用化設計

4 底盤平臺擴展性

既然是平臺化方案開發(fā)，上述方案必定不局限于滿足某一款車型，因此平臺開發(fā)的另一項核心內(nèi)容就是該底盤平臺的可擴展性，使平臺下風格完全不同的車型，能共用絕大部分的底盤零件。

4.1 底盤寬度方向擴展

平臺車型1840～1900寬度可變，緊湊型轎車，整車寬度為1800mm左右，輪胎寬度和直徑較?。?座中型SUV，整車寬度為1900mm左右，輪胎寬度和直徑較大，要求所構建的底盤系統(tǒng)寬度可調(diào)；寬度可調(diào)的含義并不是所有的零件一成不變，而是保證開發(fā)費用較高，難度較大的零件不變，如副車架和方向機保持不變；而對開發(fā)費用較少的零部件在一定尺寸范圍內(nèi)變動，如減震器缸筒長度變化和方向機轉(zhuǎn)向拉桿長度變化的費用就可以忽略不計，圖5所示為底盤寬度方向擴展措施。

4.1.1 前麥弗遜懸架輪距可調(diào)

可通過減震器總成連接輪邊總成整體外移所需尺寸，15-20mm。副車架，減震器本體，輪邊總成保持不變，通過加寬擺臂、轉(zhuǎn)向拉桿、穩(wěn)定桿等較小的改動來實現(xiàn)輪距可調(diào)。

4.1.2 輪輞偏距可調(diào)

不同車型輪胎型號差異較大，輪胎寬度可從 205到245mm，外直徑在650mm到766mm之間，輪輞規(guī)格可在17寸到20寸之間，結合一定的輪輞偏距設計來協(xié)調(diào)輪胎與減震器等零件的靜態(tài)空間和轉(zhuǎn)向機跳動的動態(tài)空間，偏距設定范圍在35-48mm之間，可調(diào)范圍為13mm。

4.1.3 后懸架多連桿輪距可調(diào)

后懸架相對復雜，桿系變化會導致懸架KC性能變化，因此擴展方式為保持副車架和桿系不變，修改后轉(zhuǎn)向節(jié)和輪轂軸承來實現(xiàn)寬度方向擴展。

圖5 底盤寬度擴展示意與措施

4.2 底盤高度方向擴展

SUV 車型高度在 1680～1750mm 之間，轎車在 1450～1500mm之間，整車高度變化除了乘員坐姿和頭部空間變化的貢獻外，底盤也應提供相應的貢獻，其中懸架系統(tǒng)可貢獻量為20mm左右，輪胎直徑貢獻量為20mm左右，兩項合計可產(chǎn)生40mm的變動范圍，圖6所示為底盤高度方向擴展措施。

圖6 底盤高度擴展示意與措施

（1）前麥弗遜懸架的底盤高度可通過減震器缸筒長度變化并協(xié)同輪胎直徑變化來調(diào)整底盤高度，也可上下移麥弗遜懸架減震器上安裝點。

（2）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，由于底盤高度和駕駛員坐姿變化，可通過修改中間連接軸和方向機輸入軸來協(xié)調(diào)高度變化，保留駕駛室內(nèi)的 EPS管柱總成和室外的方向機總成核心零部件不變。

（3）后懸架由于多連桿KC特性較為復雜，可通過懸架系統(tǒng)整體上下移動，并結合連桿系統(tǒng)擺動初始位置來實現(xiàn)高度方向擴展。

4.3 其它平臺件通用化擴展方案

除了前面所述懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可擴展的通用化設計外，其它系統(tǒng)如制動系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、懸置系統(tǒng)、進排氣系統(tǒng)也要一攬子考慮通用化設計，要考慮不同動力總成和不同整備質(zhì)量車型之間的性能擴展，要避免小型車性能過剩，大型車性能不足的問題發(fā)生，如真空助力器和制動盤鉗規(guī)格等，下面舉例制動系統(tǒng)平臺化設計的方案。

圖7所示，8+9寸和11寸兩款助力器（或其他規(guī)格）性能和成本不同，直徑和厚度尺寸上也不相同，在設計前圍鈑金時要兼顧兩款助力器的尺寸特點，對前圍鈑金在厚度方向和直徑方向一次性通用化設計，另外發(fā)動機艙內(nèi)的空濾、12V電池系統(tǒng)的設計也要兼收并蓄統(tǒng)籌設計，避免重復開發(fā)。

圖7 不同規(guī)格真空助力器通用化車體設計

圖8 制動盤、鉗、踏板通用化設計

圖8所示為制動盤摩擦面直徑和制動鉗缸徑（或單缸，雙缸）可擴展的通用化設計案例，通過輪轂軸承安裝分度圓和轉(zhuǎn)向節(jié)安裝點尺寸不變來保證不同車型的前轉(zhuǎn)向節(jié)不變；制動踏板圈出區(qū)域即為上旋轉(zhuǎn)點，零件和模具設計上保證孔位可變，預留其它規(guī)格的制動主缸更改杠桿比的可行性。

5 結束語

本文主要講述了底盤布置模塊對底盤系統(tǒng)平臺化，通用化的系統(tǒng)性方案舉措，這些舉措要具有切實可行性，不能天馬行空，紙上談兵，方案的落實需要下屬各子系統(tǒng)的協(xié)同設計和計算結果作為有力支撐，如：（1）懸架系統(tǒng)的KC分析，承載強度分析；（2）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)牽引力計算，扭矩波動計算，EPS電機計算選型；（3）制動系統(tǒng)的性能匹配計算和零部件規(guī)格設定；（4）車體結構設計；在方案之間有沖突時則需要組織會議協(xié)調(diào)平衡。除底盤系統(tǒng)的平臺化設計外，電氣架構、各類電器開關，座椅平臺，天窗平臺等也要進行類似的零部件整合，集中公司優(yōu)勢資源，減少產(chǎn)品種類。

平臺開發(fā)是一個是龐大的工程，當然也是非常有意義的事情，平臺開發(fā)一旦完成，公司在后期衍生車型開發(fā)上就會事半功倍，大大節(jié)約零部件模具開發(fā)費用、試驗費用、公告認證費用等，推出新車型的周期可大大縮短。