淺談底盤過程開發和研究

陳彥亮 李小微

摘 要：底盤是汽車的三大件之一，其設計開發過程比較復雜，在整個汽車設計過程中是發揮著非常重要的作用。本文主要從底盤認知、開發流程、參數化設計、協調控制設計優化等方面進行闡述和說明。

關鍵詞：底盤;參數化設計;測試

0 概述

汽車底盤開發是一個比較系統的設計開發過程，涉及的零部件較多，且多半為不規則形狀。汽車底盤開發實質上是車輛動力學平衡的問題，操作性和舒適性是相互矛盾的，與振動噪聲也是矛盾的。如何平衡這些矛盾點是底盤開發的根本問題，需要大量實驗和實踐的研究與探討。

1 底盤基本認知

汽車底盤由傳動系、行駛系、轉向系和制動系四部分組成，結構示意圖如圖1所示。底盤作用是支承、安裝汽車發動機及其各部件、總成，成形汽車的整體造型，并接受發動機的動力，使汽車產生運動，保證正常行駛。

2 底盤開發流程

一般汽車企業不管是正向開發，還是逆向開發，開發流程主要是在確定整車車型、項目等前提下，按照開發清單對底盤進行測試，測試內容包含：主觀評價、客觀評價、拆解分析、臺架試驗、路試試驗等。作為測試評價的CAE模擬是技術發展在底盤開發過程中的重要體現，通過軟件模擬分析改進設計，并與實車性能測試相輔相成。

（1）建立底盤模型。CAE是現代汽車企業開發底盤常用的工具，它能實現在電腦上完成一些測試，通過一些過數據形成三位數模，再把目標車型模擬結果與設計目標對比，這樣可以不用做出原型而節省材料，進而歸納出目標車的改進方向，并確定最終整車模型。

（2）制造底盤樣件。根據最終整車模進行底盤樣件制造，在樣件制造過程中，底盤其它零部件應盡量保持一致性，以便驗證其可裝配性和可制造性。因為僅僅只是模擬并不能做出真正的車輛在現實情況下的指標，所以制造出樣車以便于測試。

（3）底盤性能測試。汽車底盤的設計主要就是要做到操作性、平穩性、安全性，簡單地說就是沒有噪聲、開起來更加平穩舒適。為了滿足顧客和設計的要求，需要不斷實驗、不斷優化設計改進。底盤性能測試一般分為底盤臺架試驗和整車性能測試。臺架試驗是底盤樣件在模擬整車載重的情況下進行的動態試驗;整車性能試驗為實車驗證，試驗項目包含制動性能測試、操作性試驗、舒適性試驗、耐久試驗等，這些試驗可以并行開展，為節約試驗成本也可以搭載其它試驗開展。設計驗證主要關注以下測試項目：①操作性測試：這是一個非常客觀的測試，就是讓車輛做等半徑的圓周運動，在不同的車速下測的方向盤的轉角和車的側向加速度。如果一輛車在轉彎時要把方向盤大好幾圈，這樣肯定是不行的，主要考驗底盤中裝箱裝置的性能。通常情況下方向盤的轉角在2～8°/g為宜。②乘坐舒適性測試：幾乎所有的車輛行走在平地上都是非常舒適的，但是實際生活中并不是這樣的，都會有或多或少的顛簸感，測量舒適性主要是考驗前后懸架的偏頻，后懸比前懸高20%的時候人坐在里面是比較舒適的。但對于那種走山路的車而言，底盤的要求還會更高，旺旺底盤中的彈簧剛度要適當提高一些，以起到減震的作用。③制動性能測試：制動性能是對行車安全特別重要的一個部件，因其關乎人身安全有著嚴格的要求。整車測試中的直線行駛測試、制動距離測試、跑偏測試就是為了測試一輛車的制動性能的好壞，還有兩側路面摩擦系數不同的路面上進行的測試。

（4）底盤的調校。開發過程最關鍵的是底盤的調校。底盤中的零部件較多，組裝的時候也許設計的累計公差就會造成誤差，所以調校是必不可少的環節。

3 底盤參數化設計

參數化設計是一個智能化和集成化結合的設計過程，需要軟件支撐，主要運用CAD計算機輔助設計軟件，繪圖功能非常強大，且可以進行二次開發，在圖紙繪制中應用非常廣泛。

（1）在進行汽車底盤總布置參數化設計的時候，必須要建立一個總的坐標系，總坐標系用來確定總成部件的裝配位置尺寸，總成部件本身也應該具有坐標系，該坐標系用來確定自身的定位基準。在這種情況下，如果某一總成部件的位置關系發生變化，那么只需要修改坐標系的參數即可，在三維的環境下進行相對位置的確定，這兩個坐標系應該是同一類型的，可以使用右手準則來確定。

（2）底盤是由許多零部件裝配起來的，所有組成底盤的零部件根據相對的裝配關系能夠組成一個樹形的裝配關系圖，稱為裝配樹，在建立底盤的裝配關系之前，必須要對底盤的裝配關系樹有一個深入了解。底盤總體裝配常用兩種方法：坐標點裝配和通過約束裝配。對于常規的底盤裝配，坐標點裝配方法應用較多;底盤比較復雜的時候，常采用約束裝配的方法。

（3）在汽車底盤參數化設計時，有一個好的設計數據庫非常重要，它很大程度上對底盤的設計質量造成影響。設計人員嚴格遵守相關國家標準和行業規范，這是設計最基本的要求，如果將相關的國家規定、行業規范集中到一個數據庫里面，將極大提高設計效率。

4 底盤協調控制設計優化

底盤協調控制是依托力學理念基礎上一種控制邏輯，它協調控制器的穩定性和主動懸架系統、底盤水平動力學、垂直動力學。對主動懸架的優化主要是改善主動轉向和控制的控制效果。對底盤集成控制的研究主要集中于信息和控制結構兩方面，集成控制未來發展方向更多傾向于底層設計與頂層設計相結合的控制理論，這樣將大大改善車輛的整體性能。

5 結束語

底盤過程開發和研究是一項系統、復雜的工程涉及到機械、軟件、匹配的多個學科的知識，在現有體知識體系和思路中不斷創新，綜合運用各種優化設計方法，提升底盤過程開發水平，以便助推整車性能水平提升。

參考文獻：

[1]向洪軍.新能源汽車底盤設計趨勢[J].科技與創新，2016.