某汽车平台前地板模块化设计研究

2019-06-13秦海滨吕游覃鹏飞赵海利

汽车零部件 2019年5期

秦海滨，吕游，覃鹏飞，赵海利

(上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州 545007)

0 引言

模块化开发就是通过标准化、通用化、系列化、模块化、平台化达到通用目的，实现零部件最大化的通用、实现规模化“量”，从而缩短开发周期，降低成本，能够快速满足市场需求。从架构的角度来说，就是将产品的架构从整体架构转换为组合架构。在经济全球化的大背景之下，中国的汽车产业迅速发展，汽车市场的需求量快速增长，国外汽车企业通过模块化来应对市场快速、迅猛的需求。目前国外汽车主机厂已经广泛采用平台化战略，其中以大众最为典型也最成功。模块化的核心要素是提高零部件的通用率，尽可能实现零部件共享，实现通用零部件更大规模的生产，从而降低因为车型增多和产品周期缩短导致新增的研发成本。为了满足市场对汽车产品日益多样化的需求，整车厂不断缩短新产品开发周期，加快推出新产品的步伐。

1 前地板系统

汽车前地板系统是白车身重要的组成部分，前地板前面连接防火墙，后面搭接后地板，左右连接侧围，前地板的设计对整车的碰撞、刚度、扭转以及安全等有重要影响。按发动机的布置位置可以分为发动机前置和发动机中置两种地板，本文作者研究的前地板为发动机前置地板，也是一种主流乘用车地板。主要研究的某汽车平台前地板模块如何应用在CAR、MPV、SUV 3种不同车型以及前地板对3种车型的刚度、模态、碰撞扭转性能的影响。

2 某平台前地板的模块化设计

2.1 某平台前地板设计初始条件

所研究的汽车平台包括CAR、MPV及SUV 3种车型，并且搭载1.2 L、0.8T和1.5 L 3款动力。各车型与发动机的匹配关系如表1所示。

表1 某平台匹配的动力总成

该平台搭载的3种动力总成的位置均相同，并且符合大众MQB的原则：前轴到发动机后隔板的距离相同。前轴到发动机后隔板距离详见图1。

前地板布局形式如图2所示。为了提升研发效率，降低整车成本，该平台所有车型前地板本体为共用件。

图1 大众模块化图解

图2 前地板布局形式

2.2 前地板模块化设计方法

2.2.1 某平台前地板长度的模块化设计方法

该平台所有车型发动机位置保证一致，并且防火墙位置一致，这样就能保证前地板的前止点一致。前地板长度模块化有两种方案：(1)通过模具增加镶块实现前地板的加长满足轴距调整的需要；(2)通过调整前地板后横梁的长度来保证前地板后止点位置相同。文中选用的是方案二，相对于方案一该方案能实现前地板完全借用，但是该方案的局限性在于平台跨距过大即轴距相差过大，一般超过200 mm。

2.2.2 某平台前地板宽度的模块化设计方法

前地板宽度的模块化设计的关键在于保证前地板本体宽度相同，通过更改前地板门槛Y向宽度来实现不同车型之间的车宽需求以及侧面碰撞性能。具体设计要点见图3。

图3 前地板门槛宽度

2.2.3 某平台前地板中通道的模块化设计方法

前地板中间通道的大小取决于前消声器筒体的布置位置，在保证前消声器筒体离地高度的同时，保证前地板距离前消声器筒体不小于45 mm，如图4所示。该平台前地板中通道高度及宽度设计综合考虑了3种动力配置的前消声器筒体的大小及布局。

图4 前地板中通道模块化设计

某平台前地板零部件的共用情况如表2与图5所示。图5中深灰色表示共用，浅灰色表示更改。

表2 某平台前地板零部件的共用情况

图5 前地板零部件平台化状态

2.3 某平台前地板性能分析

2.3.1 某平台车型刚度性能分析

该汽车平台前地板系统属于传统的乘用车结构设计，前地板是白车身的重要组成部分，白车身的刚度对整车的操控性能、耐久性影响比较大，静态刚度对整车装配精度有影响。所以文中对某平台车型3款车(Car、MPV、SUV)整车弯曲刚度、整车扭转刚度、前风窗翘曲度、尾门框对角线位移量变化进行了模拟分析，以此满足设计要求，如表3所示。

表3 平台车型刚度分析

2.3.2 某平台车型模态分析

白车身模态频率是衡量整车NVH性能的一项重要指标，车身模态对整车的弯曲、扭转、噪声、振动等性能产生重要影响。一阶模态下根据白车身的变形分为扭转模态和弯曲模态。在某平台车型的模态分析中加入尾门框菱形变形这一项，尾门框菱形变形是影响整车扭转的重要因素，对整车的NVH性能以及振动都有很大的影响。由表4可知该平台车型整车模态均满足要求。

表4 某平台车型模态分析 Hz

2.3.3 某平台车型碰撞分析

侧面碰撞是汽车安全性能的一个重要考核指标，侧面撞击时，由于没有车头、车尾那么长的碰撞缓冲区域，乘人舱门槛、B柱侧壁直接与对方车辆碰撞，因此正面碰撞、追尾并非最严重，侧面碰撞才致命，也最难满足国家法规。通常考虑B柱、门槛内板采用高强钢，增大门槛截面腔体以及增加门槛腔体中侧面吸能材料来降低B柱的侵入速度，减少对乘员的伤害。由表5可知该平台车型碰撞分析均满足要求。