浅谈底盘过程开发和研究

陈彦亮 李小微

摘 要：底盘是汽车的三大件之一，其设计开发过程比较复杂，在整个汽车设计过程中是发挥着非常重要的作用。本文主要从底盘认知、开发流程、参数化设计、协调控制设计优化等方面进行阐述和说明。

关键词：底盘;参数化设计;测试

0 概述

汽车底盘开发是一个比较系统的设计开发过程，涉及的零部件较多，且多半为不规则形状。汽车底盘开发实质上是车辆动力学平衡的问题，操作性和舒适性是相互矛盾的，与振动噪声也是矛盾的。如何平衡这些矛盾点是底盘开发的根本问题，需要大量实验和实践的研究与探讨。

1 底盘基本认知

汽车底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成，结构示意图如图1所示。底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，成形汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。

2 底盘开发流程

一般汽车企业不管是正向开发，还是逆向开发，开发流程主要是在确定整车车型、项目等前提下，按照开发清单对底盘进行测试，测试内容包含：主观评价、客观评价、拆解分析、台架试验、路试试验等。作为测试评价的CAE模拟是技术发展在底盘开发过程中的重要体现，通过软件模拟分析改进设计，并与实车性能测试相辅相成。

（1）建立底盘模型。CAE是现代汽车企业开发底盘常用的工具，它能实现在电脑上完成一些测试，通过一些过数据形成三位数模，再把目标车型模拟结果与设计目标对比，这样可以不用做出原型而节省材料，进而归纳出目标车的改进方向，并确定最终整车模型。

（2）制造底盘样件。根据最终整车模进行底盘样件制造，在样件制造过程中，底盘其它零部件应尽量保持一致性，以便验证其可装配性和可制造性。因为仅仅只是模拟并不能做出真正的车辆在现实情况下的指标，所以制造出样车以便于测试。

（3）底盘性能测试。汽车底盘的设计主要就是要做到操作性、平稳性、安全性，简单地说就是没有噪声、开起来更加平稳舒适。为了满足顾客和设计的要求，需要不断实验、不断优化设计改进。底盘性能测试一般分为底盘台架试验和整车性能测试。台架试验是底盘样件在模拟整车载重的情况下进行的动态试验;整车性能试验为实车验证，试验项目包含制动性能测试、操作性试验、舒适性试验、耐久试验等，这些试验可以并行开展，为节约试验成本也可以搭载其它试验开展。设计验证主要关注以下测试项目：①操作性测试：这是一个非常客观的测试，就是让车辆做等半径的圆周运动，在不同的车速下测的方向盘的转角和车的侧向加速度。如果一辆车在转弯时要把方向盘大好几圈，这样肯定是不行的，主要考验底盘中装箱装置的性能。通常情况下方向盘的转角在2～8°/g为宜。②乘坐舒适性测试：几乎所有的车辆行走在平地上都是非常舒适的，但是实际生活中并不是这样的，都会有或多或少的颠簸感，测量舒适性主要是考验前后悬架的偏频，后悬比前悬高20%的时候人坐在里面是比较舒适的。但对于那种走山路的车而言，底盘的要求还会更高，旺旺底盘中的弹簧刚度要适当提高一些，以起到减震的作用。③制动性能测试：制动性能是对行车安全特别重要的一个部件，因其关乎人身安全有着严格的要求。整车测试中的直线行驶测试、制动距离测试、跑偏测试就是为了测试一辆车的制动性能的好坏，还有两侧路面摩擦系数不同的路面上进行的测试。

（4）底盘的调校。开发过程最关键的是底盘的调校。底盘中的零部件较多，组装的时候也许设计的累计公差就会造成误差，所以调校是必不可少的环节。

3 底盘参数化设计

參数化设计是一个智能化和集成化结合的设计过程，需要软件支撑，主要运用CAD计算机辅助设计软件，绘图功能非常强大，且可以进行二次开发，在图纸绘制中应用非常广泛。

（1）在进行汽车底盘总布置参数化设计的时候，必须要建立一个总的坐标系，总坐标系用来确定总成部件的装配位置尺寸，总成部件本身也应该具有坐标系，该坐标系用来确定自身的定位基准。在这种情况下，如果某一总成部件的位置关系发生变化，那么只需要修改坐标系的参数即可，在三维的环境下进行相对位置的确定，这两个坐标系应该是同一类型的，可以使用右手准则来确定。

（2）底盘是由许多零部件装配起来的，所有组成底盘的零部件根据相对的装配关系能够组成一个树形的装配关系图，称为装配树，在建立底盘的装配关系之前，必须要对底盘的装配关系树有一个深入了解。底盘总体装配常用两种方法：坐标点装配和通过约束装配。对于常规的底盘装配，坐标点装配方法应用较多;底盘比较复杂的时候，常采用约束装配的方法。

（3）在汽车底盘参数化设计时，有一个好的设计数据库非常重要，它很大程度上对底盘的设计质量造成影响。设计人员严格遵守相关国家标准和行业规范，这是设计最基本的要求，如果将相关的国家规定、行业规范集中到一个数据库里面，将极大提高设计效率。

4 底盘协调控制设计优化

底盘协调控制是依托力学理念基础上一种控制逻辑，它协调控制器的稳定性和主动悬架系统、底盘水平动力学、垂直动力学。对主动悬架的优化主要是改善主动转向和控制的控制效果。对底盘集成控制的研究主要集中于信息和控制结构两方面，集成控制未来发展方向更多倾向于底层设计与顶层设计相结合的控制理论，这样将大大改善车辆的整体性能。

5 结束语

底盘过程开发和研究是一项系统、复杂的工程涉及到机械、软件、匹配的多个学科的知识，在现有体知识体系和思路中不断创新，综合运用各种优化设计方法，提升底盘过程开发水平，以便助推整车性能水平提升。

参考文献：

[1]向洪军.新能源汽车底盘设计趋势[J].科技与创新，2016.