汽车底盘结构及其发展研究

冯友亮 王宁 秦国奎

摘 要：近年来，我国汽车产量飞速增长。目前我国汽车的产量和销量均超过了2000万辆，增长速度超过了4%，稳定在全球第一。随着汽车市场的白热化与稳定，人们对汽车质量要求越来越高，对汽车的专业认识也越来越深入，对汽车的各个方面都开始进行关注，同样，对汽车底盘的各方面性能也开始关注，并有了更高的要求，涉及汽车底盘的安全性、材料、工艺和电子新技术的应用。当前备受关注的汽车底盘新技术主要有，转向控制系统、线控制动系统、主动悬架控制系统、连续控制底盘系统，以及底盘线控系统。

关键词：汽车结构;底盘;设计;控制系统

1 汽车底盘新技术概述

1.1 转向控制系统

为了改善操作者的转向操纵感，让操作者的体能消耗减轻，将汽车的转向性提高，出现了转向控制系统，其控制系统包括主动前轮转向系统、车身电子稳定系统和后轮转向系统等等。当汽车进行低速行驶时，操作者作用到方向盘的转向力能够得到减少;当汽车进行高速行驶的时候，适度的转向力能够通过转向盘反馈给操作者。

2 线控制动系统

所谓线控系統，就是执行机构和操纵机构两者没有机械联结和机械能量的传递，驾驶员的操纵指令通过传感器件感知，再采用电信号等形式经过网络传递给执行机构与电子控制器。其中，执行机构利用外部能源完成相应的任务，而其执行的整个过程和执行结果受电子控制器的控制与监测。

汽车底盘线控系统的核心是线控驱动系统、线控转向系统和线控制动系统。线控驱动系统是电子控制器根据驾驶员指令来控制发动机的转速和方向，并且通过加速踏板来控制发动机输出扭矩的大小。线控转向系统由转向系统、电子控制系统和方向盘系统三部分组成，去除了转向轮与转向盘之间的机械连接装置，使得其自身与其它系统更加协调。线控制动系统由接收单元、踏板行程传感器和制动踏板等组成，经制动控制器接收车轮传感器信号、踏板信号与制动信号来控制车轮制动。

3 结构设计

3.1 底盘总布置设计

汽车底盘总体设计的任务是确定汽车的总体方案，协调各总成与整车的关系以及各总成之间的关系以满足整车性能的要求和实现总体设计的最优化。汽车底盘设计系统的设计必须满足以上设计思想。由于汽车底盘总体的设计过程复杂，牵扯的方面多，对设计者的经验依赖强，因此有必要在设计软件中融入知识工程的设计。

①从技术先进性、生产合理性和使用要求出发，正确选择性能指标、质量和主要尺寸参数，提出总体设计方案，为各零部件设计提供整车参数和设计要求。

②对各零部件进行合理布置和运动校核。

③对底盘性能进行计算和控制，保证汽车主要性能指标的实现。

④协调整车与总成间的匹配关系，配合完成总成布置，使整车性能、可靠性达到设计要求。

3.2 参数化设计

①参数化布置。底盘总布置的参数化设计就是用尺寸参数控制底盘各总成的位置，实现不同的布置方案。我们在布置设计中只需改变某总成的位置或更换某一总成或仅加长轴距时，该技术会在较短时间内完成一幅新的总布置图，既快速又形象直观。

②零部件参数化模型的建立。底盘总布置设计的首要任务是确定底盘各总成的基本结构形式和空间位置，在只考虑零部件主要尺寸的前提下进行总成及零部件的空间位置及基本结构的动态修改。因此，首先需要忽略一些细节参数抽取各个零部件的总体参数，即与总布置有关的基本结构参数。这些参数可分为两类：a、形体参数：它决定总成部件的大小与形状;b、位置参数：它决定总成部件的布置方位。通过这些总体参数可以控制零部件的简化模型，进行变量化，参数化设计。同时还应该建立零部件参数化的模型图库。

3.3 汽车底盘总布置注意事项

①整车布置的基准线---零线的确定：各项标注方式需在汽车满载情况下进行，并且绘图时应将汽车前部绘在左侧。

②发动机的布置：上下方向注意驾驶员的视线要求和最小离地间隙，前后方向布置成向后倾斜，左右方向考虑各构件运动不干涉。

③传动系的布置：差速器壳体中心线与汽车中心线重合，后桥主减速器轴线向上翘起，在侧视图中布置成U型方案。

④转向装置的布置：注意转向盘平面与水平面之间夹角，并取转向盘盲区最小为佳，不影响阅读仪表，转向器应布置在前钢板弹簧跳动中心附近，转向轴在水平面内与汽车中心线夹角不得大于5°。

⑤悬架的布置：注意钢板弹簧上U形螺栓与固定弹簧的螺栓与车架之间应当留有足够的间隙，减震器尽可能布置成直立状。

⑥制动系的布置：制动踏板要更靠近驾驶员处，制动踏板运动不得有干涉和死角，布置管路时注意安全可靠、整齐美观。

⑦踏板的布置：油门踏板与制动踏板留有大于一只完整鞋底宽（60mm）的距离。

⑧油箱、备胎、行李箱和蓄电池的布置：油箱距排气管大于300mm，行李箱要大于备胎直径，蓄电池与起动机布置在同侧，距离越近越好。

⑨车身内部布置：要符合人机工程学要求。

⑩安全带的布置：注意安全可靠。

4 汽车底盘最新技术的发展趋势

随着汽车底盘技术的不断发展和完善，在未来，汽车底盘新技术在汽车制造和行驶过程中的应用只会越来越广泛，且技术的应用成熟度也会不断地提高，进而对汽车的安全性能和舒适程度进行改善，促进我国汽车领域的整体发展，这也是我国汽车底盘新技术的发展趋势。具体表现为以下几个方面：

第一，随着各种汽车底盘新技术的发展融合，在未来，必然会形成一个整体的汽车底盘智能控制系统，然后在汽车制造和行驶过程中得到更加广泛的应用;第二，在技术的集成化方面，各种汽车底盘技术，例如，线控制动系统、转向控制系统、主动悬架控制系统等都会进行一定的融合，形成一个全新的汽车底盘控制系统，将以上各种技术的功能都集中到一个电子控制单元（Electronic ControI UnIt，简称ECU）中，在实际的系统使用的时候，可以通过CAN总线来对汽车进行集中控制，提高各种资源的利用率;第三，随着我国城市化建设和现代化水平的提升，人们在日常的出行方面对于汽车的需求只会不断地提升，在一定程度上也会推动汽车底盘新技术的发展和应用，相关企业在技术投入方面只会越来越多，这也是为汽车底盘技术的进一步发展和应用提供了资金支持。

5 结束语

综上所述，汽车底盘新技术在我国的汽车制造和使用过程中发挥着十分重要的作用，其发展和应用水平也在不断地提升，在很大程度上也促进了我国汽车底盘技术的智能化、集成化和电子化发展，因此，具有较高的研究价值。