汽车车身平台化设计策略研究

江想莲 王子剑 吴照说

摘要：为适应整车平台化拓展，本文对车身平台化设计及兼容性进行研究。车身平台化设计主要通过对前机舱、前地板、后地板三大焊接总成关键部位及关键硬点进行差异化设计和过渡区域预留，以实现同车身平台适应不同的动力总成、底盘悬架以及轮胎等，平台化设计目的尽可能提高零部件的通用化率，以降低开发成本，提高产品的可靠性。

关键词：车身；平台化；设计策略

近年来，平台化模块化开发已经是各大整车企业降低研发成本，缩短开发周期的重要手段之一。各大跨国车企开始意识到进一步削减平台数量，扩大单个平台的车型覆盖率，提高平台规模效益已经成为未来平台化发展的不二选择。各大跨国车企已经从平台化时代进入核心平台化时代，将大规模生产的车型集中在几个核心平台上，以提高平台规模效益。[1]

车身平台化不仅开发周期大大缩短、开发成本大幅降低，并且能提高产品的可靠性。汽车企业可以在全球范围内进行汽车“模块”的选择和匹配优化，进一步减少了新开发零部件的种类和数量，零部件通用化程度更高，使企业更加灵活、快速地推出新产品。[2]

1 车身平台化概念

车身平台化这一概念是指汽车从开发阶段到生产制造过程中的设计方法、设备基础、生产工艺、制造流程乃至车身核心零部件及质量控制的一整套系统。汽车平台技术发展到一定阶段，零部件的通用率不断提高，车身各部分（主要指下车体）总成，例如前机舱总成、前地板总成、后地板总成等都能像乐高积木一样以模块的形式自由组合，从而厂商可以在一个平台上开发出不同级别、不同类型的车型来。[34]

2 车身平台化设计策略

由于不同车型造型不同约束，车身平台化主要研究下车体的平台化概念，主要包括有前机舱、前地板、后地板三大焊接总成的平台化设计，平台化设计策略主要是在级别跨度范围内对车身的三大总成的过渡区域和关键硬点进行兼容设计，以提高零部件的通用化率。[4]

2.1 前機舱的平台化设计研究

前机舱总成主要包括纵梁总成、前围板总成、流水槽总成以及A立柱。平台化设计需要适应不同车型包括SUV、MPV、轿车，同平台不同类型车型之间有尺寸、动力搭载、底盘系统以及轮胎的差异，主要通过平台化设计以下结构来满足不同搭载需求。

1）为适应不同车型整车宽度、动力总成宽度以及轮胎不同尺寸需求，前围板采用分体式处理，可低成本对机舱进行加宽、减窄处理或者加大轮胎包络形面（黄色标示），且可保证前围板中段不变，纵梁分总成继承同平台件；A立柱采用整体式（红色标示），可实现过渡连接不同宽度前地板和前机舱，如图1所示。

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[BT6]图1 前围板和A柱设计示意图

2）前纵梁端部采用无翻遍焊接方式，便于机舱长度方向的扩展，如图2所示。

3）为适应不同类型车辆的踏点到轮心距离差异和悬架差异，如图3所示，通过轮毂包和塔座的分件预留设计（黄色标示），仅更改主纵梁和硬点安装结构（红色标示）。轮毂包组件预留45mm的焊接面，可保证纵梁上移0～45mm，下移不受限制；前悬架上安装点与轮毂包主体采用侧面搭接方式，并预留Z方向设计可下调0～20mm结构形式，上调不受限制，这样可保证轮毂包主体结构沿用同平台件。纵梁后端部分视踏点位置要求进行更改，但不为必变结构件。

2.2 前地板的平台化设计研究

前地板总成采用前地板面板和中通道分体式结构，为车型拓宽或排气管变化或传动轴的变化等做预留，且前排座椅横梁均采用分段结构（黄色标示），如图4。前地板的分件位置应保证中通道加强梁归为中通道焊接分总成，如有拓宽、排气管道调整或增减驱动轴等输入，仅需更改中通道组件和座椅安装支架，而中通道加强梁、前地板纵梁和门槛梁可沿用同平台件。

2.3 后地板的平台化设计研究

由于本次平台化设计考虑要覆盖SUV、MPV和轿车三款车型，后地板采用分体式结构，并分带备胎池（见图5）和不带备胎池（见图6）两套后地板进行兼容设计，同时兼顾车型轴距、人机、悬架等的差异对后地板进行过渡性和预留性设计。

1）如图5、图6所示，后地板设定为分体式设计，定义后地板前段为适应整车加宽或变窄的过渡零件，同时为适应多轮胎尺寸和悬架，后地板后端初期根据对标车定义较为适中宽度，并在平台规划中保持不变，后地板面板即可沿用平台件。

2）为轴距拉长拓展设计过渡区域，设定第二排座椅横梁上板作为过渡件，可同时往车前后方向拉长轴距。往车前方向加长即为增加第二排人机的脚部空间，同时纵梁和门槛的连接板均设定为同步过渡区；往车后方向加长避免后地板的更改并能拉长轴距，后纵梁前段则需同步更改，保证后地板面板沿用平台件，见图7。

3）为了兼容不同的后悬架和轮胎输入，后纵梁前端也要求设定为可变区域，后纵梁后端沿用平台件，同见图7。

2.4 下车体框架平台化设计研究

下车体总成由前机舱总成、前地板总成、后地板总成组成，下车体的框架结构作为平台车身刚强度以及抗撞性等性能的保障至关重要，现将下车体平台框架进行如下定义。

前机舱采取封闭多环形设计，传力稳定，能有效地吸收正面和偏置碰撞的能量并抵抗碰撞冲击力，前围板横梁结构尤其为抵抗发动机入侵乘员舱有着重要的作用。下车体主框架纵梁布置采用前段2通道中段6通道后段2通道的传力模式，有效分散正面碰撞的冲击力，最大程度的保护中部乘员舱的完整性；主框架的纵梁分布模式也保证车身弯曲刚强度，直接提高了乘员的主观颠簸感受。下车体主框架横梁梁均采用贯通式横梁，形成5条传力通道，可以有效抵抗侧面碰撞冲击力，并提高车身的扭转刚强度。下车体主体结构形成井字型框架，该框架的横梁和纵梁互通传力，为基础平台乘员舱提供稳定的刚强度以及抗撞性能，见图8。

3 结论

本文主要对车身平台化设计策略进行了研究，通过对下车体框架、关键结构和过渡区域进行设计或设计预留，使该平台可兼容轿车、SUV、MPV不同车型的衍生拓展，并适应一定差异的动力总成和底盘总成；同时使得下车体的成本通用化率约达66%，大大降低同平台开发成本和开发周期。本研究亦可指导车身结构前期设计，提高基础平台车型的可拓展性，对车身平台化设计具有重要的指导意义。

参考文献：

[1]鞠晓峰.车身平台化开发策略研究[J].汽车技术，2012（2）：710.

[2]张亚萍.浅析汽车平台演进和模块化战略[J].汽车工业研究，2015（1）：2731.

[3]黄向东.高拓展性模块化车身架构的研究和应用[J].汽车工程，2016（9）：11011106.

[4]吴纯福.车身平台兼容性设计与运用[J].汽车实用技术， 2017（15）：5860.