新能源汽車底盤設(shè)計(jì)的特點(diǎn)分析

李成瑤

廣東福迪汽車有限公司 廣東省佛山市 528225

新能源汽車作為汽車行業(yè)的后起之秀，受到認(rèn)可和關(guān)注的同時(shí)也為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了積極的作用，新能源汽車在設(shè)計(jì)上采用了許多創(chuàng)新理念，尤其是對于底盤的設(shè)計(jì)，從傳統(tǒng)觀念上來講，底盤的設(shè)計(jì)對汽車的安全性、舒適性、操控性都有著關(guān)鍵性的影響，從現(xiàn)代化發(fā)展理念來講，底盤系統(tǒng)要符合高度集成體系，還要適應(yīng)車載能源的多樣化。本文將簡析新能源汽車底盤設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，以供需要人士作為參考。

1 新能源汽車的概述及汽車底盤的重要性

1.1 新能源汽車的概述

所謂新能源汽車指的是在動(dòng)力能源的使用上與普通汽車有所不同，其運(yùn)行不再依靠柴油或是汽油，而是使用更環(huán)保的可再生清潔能源，例如太陽能、壓縮氣罐、液化石油氣等。新能源汽車的產(chǎn)生對于汽車行業(yè)來講是一次革命性的創(chuàng)造，它不僅能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化，并且還推進(jìn)了社會(huì)的科技發(fā)展，新能源汽車在設(shè)計(jì)上使用新型環(huán)保材料，能夠大大減少汽車在運(yùn)行中排放的污染物，目前，我國已經(jīng)致力于新能源汽車的研究和創(chuàng)造，但是與傳統(tǒng)汽車相比，新能源汽車在設(shè)計(jì)上還不夠成熟，尚需要不斷完善[1]。

1.2 汽車底盤的重要性

汽車在行駛中受路況的影響最容易受到損壞的就是底盤，因?yàn)榈妆P是除了輪胎之外最接近地面的結(jié)構(gòu)，當(dāng)路況極其惡劣時(shí)底盤很容易被刮傷，若是底盤長期處在潮濕陰暗的環(huán)境里，一些具有腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)就會(huì)黏連在底盤上，出現(xiàn)銹腐脫落的現(xiàn)象，這對汽車的正常運(yùn)行造成了直接的負(fù)面影響，也會(huì)間接的威脅到汽車其它構(gòu)件的運(yùn)作，從而使汽車的使用性能下降，使用壽命也會(huì)縮短。因此，汽車底盤的設(shè)計(jì)就顯得十分重要，它和汽車動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造有著密不可分的聯(lián)系，在一定程度上還會(huì)對外觀設(shè)計(jì)和內(nèi)部空間造成影響，可以說是整個(gè)設(shè)計(jì)工作最重要的內(nèi)容之一[2]。

2 新能源汽車底盤的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的取消影響底盤結(jié)構(gòu)

新能源汽車采用了新的動(dòng)力系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，導(dǎo)致新能源汽車的轉(zhuǎn)向體系、制動(dòng)體系、傳動(dòng)體系等都需要在原有結(jié)構(gòu)上做出相對的調(diào)整以適應(yīng)新的動(dòng)力系統(tǒng)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的取消，傳統(tǒng)的動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵無法繼續(xù)使用，所以必須合理設(shè)計(jì)新的轉(zhuǎn)向動(dòng)力源，相應(yīng)管路等有關(guān)零部件就要做適當(dāng)?shù)母淖儯挥捎谥苿?dòng)真空助力泵失去了真空源，所以需要另添加電動(dòng)真空泵為其提供充足的真空源，同樣的道理，與之相關(guān)的管路等零部件也要有所改變；由于新動(dòng)力系統(tǒng)的減速器接口與原車接口不符，所以傳動(dòng)體系必須根據(jù)新型的輸入信息進(jìn)行更改或是重新設(shè)計(jì)。各子系統(tǒng)零部件做出調(diào)整之后，要依據(jù)總布置方案和零部件數(shù)模對懸置支架重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后利用CAE分析對懸置體系的噪音和強(qiáng)度做好相應(yīng)改善[3]。

2.2 總布置的改變影響懸架系統(tǒng)

由于新布置方案的實(shí)施，前后艙的安置內(nèi)容與原車相比有較大的變化，必須重新計(jì)算整車質(zhì)量以及載荷匹配，這樣才能有效判斷原有懸架系統(tǒng)的安全可靠性，若發(fā)現(xiàn)安全可靠性不足，就要對懸架系統(tǒng)做相應(yīng)調(diào)整或是重新設(shè)計(jì)。首先需要統(tǒng)計(jì)新增零部件的質(zhì)心方位和整體質(zhì)量，結(jié)合原車?yán)^續(xù)使用的零部件的質(zhì)心方位和整體質(zhì)量，在新布置方案的基礎(chǔ)上核算出新能源汽車的對應(yīng)質(zhì)心方位和整車質(zhì)量，再利用X向質(zhì)心方位和總體質(zhì)量將前后軸荷的分布情況計(jì)算出來，依據(jù)計(jì)算所得出的軸荷與總體質(zhì)量對傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)的牢靠性進(jìn)行檢驗(yàn)，若無法繼續(xù)使用，就要更改原有的設(shè)計(jì)參數(shù)或是設(shè)計(jì)出全新的懸架體系，最后通過Adams分析懸架系統(tǒng)的改變對四輪定位的參數(shù)是否有影響，并科學(xué)的調(diào)整懸架設(shè)計(jì)。

圖1 新能源汽車底盤構(gòu)造

2.3 承載式車身

承載式車身是汽車底盤結(jié)構(gòu)的一種，其車身負(fù)載通過懸架裝置傳給車輪，具有裝配容易，高速行駛穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，目前大多數(shù)汽車采用的都是承載式車身設(shè)計(jì)，所以許多新能源汽車也沿用了這種構(gòu)架，動(dòng)力總成等多種部件都在車身做懸置點(diǎn)的安設(shè)，原則上副車架不需要承擔(dān)重量，但是這種結(jié)構(gòu)使車身上的懸置設(shè)計(jì)工作變得復(fù)雜，不利于量產(chǎn)化的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還需要進(jìn)行大量的CAE分析作業(yè)，另外布置空間的不規(guī)則狀態(tài)，總體布置執(zhí)行較為困難[4]。

2.4 非承載式車身

非承載式車身是懸掛、發(fā)動(dòng)機(jī)和車身都安裝在車架上，車架上有用于固定彈簧的基座以及固定車身螺孔的一種底盤結(jié)構(gòu)。當(dāng)前仍有許多汽車選用非承載式車身，而新能源汽車在此渠道上實(shí)施設(shè)計(jì)，可節(jié)省大量人力和物力成本，主要是因?yàn)榉浅休d式車身的底盤結(jié)構(gòu)特征符合系統(tǒng)化、全體化和智能化的設(shè)計(jì)理念。因?yàn)榈妆P有大梁，在一定程度上能夠組建大結(jié)構(gòu)來承重，所以可以將動(dòng)力系統(tǒng)等部件安設(shè)在底盤結(jié)構(gòu)中，該框架結(jié)構(gòu)的空間十分規(guī)整，設(shè)計(jì)初期就可以合理地規(guī)劃出各部件的集成度和具體方位，很大程度減少了布置的難度，還能夠?qū)崿F(xiàn)車身改制量與重心的降低[5]。

3 新能源汽車底盤的創(chuàng)新設(shè)計(jì)特點(diǎn)

3.1 滑板式底盤

對于新能源汽車的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，底盤設(shè)計(jì)是其中的尤為重要的一項(xiàng)內(nèi)容，由于新能源汽車和傳統(tǒng)的汽車之間存在很多差異，因此，在汽車底盤的設(shè)計(jì)上就需要對汽車的性能和實(shí)用性做出細(xì)致考慮，但是在設(shè)計(jì)研究以及后續(xù)完善的過程中，需要大量的投入，并且開發(fā)周期也較長，尤其是新能源汽車在零部件方面存在困難，在設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)上也不夠成熟。若是汽車底盤設(shè)計(jì)上能夠存在創(chuàng)新優(yōu)勢，就可以繼續(xù)進(jìn)行整體性的規(guī)劃，使底盤的卓越性能充分地展示出來。作為新能源汽車底盤的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，滑板式底盤推翻了傳統(tǒng)汽車常規(guī)性的底盤設(shè)計(jì)形式，此創(chuàng)新設(shè)計(jì)的核心是鋁制滑板式底盤，具有一定的指導(dǎo)性和創(chuàng)新性。在新能源汽車中運(yùn)用滑板式底盤的主要具備以下優(yōu)勢：（1）對車身設(shè)計(jì)的自由度比較大。平面式底盤和平面式車身相獨(dú)立，所以給車身造型的設(shè)計(jì)提供了自由空間。（2）操控性卓越。全部核心系統(tǒng)都安設(shè)在底盤上，降低了車輛的重心，提升了操控性。（3）安全性能高。制造整副汽車底盤時(shí)，保證前后配重為1：1，嚴(yán)格契合規(guī)定的碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)，若發(fā)生磕碰問題，鞏固的底盤能夠汲取大量沖擊力，有效避免乘客艙因激烈碰撞而發(fā)生內(nèi)陷。（4）簡化制造和維護(hù)工作。得益于底盤所采用的全體化設(shè)計(jì)理念，具有集成度高、零部件少等優(yōu)點(diǎn)，制造工藝與裝卸工藝的復(fù)雜性也有大幅度的降低。然而，滑板式底盤的設(shè)計(jì)也不是完美無缺的，目前使用范圍還有局限性，只可用于燃料電池汽車，另外應(yīng)用非機(jī)械底盤控制，依賴線傳操控體體系的發(fā)展。

3.2 底盤設(shè)計(jì)中材料的應(yīng)用

汽車底盤從設(shè)計(jì)到材料的選用，再到底盤涂料的質(zhì)量都需要有嚴(yán)格的把控，TRIP鋼材料的強(qiáng)度和可塑性都非常高，將TRIP 鋼材料應(yīng)用到汽車底盤的設(shè)計(jì)中，不僅能夠較少燃油消耗，還能夠降低尾氣排量，而且TRIP鋼材料的耐腐蝕性非常強(qiáng)，結(jié)合力良好，涂層也十分密實(shí)[6]。

新能源汽車作為業(yè)內(nèi)未來發(fā)展的大趨勢，對其的研究和創(chuàng)新還需要不斷加強(qiáng)，尤其是對于底盤的設(shè)計(jì)，更應(yīng)當(dāng)受到高度重視，底盤的設(shè)計(jì)與新能源汽車的總體布置息息相關(guān)，與動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及集成度緊密關(guān)聯(lián)，同時(shí)還影響著汽車的內(nèi)部空間和外形設(shè)計(jì)，是新能源汽車設(shè)計(jì)重中之重的的內(nèi)容，還需要業(yè)內(nèi)人士投入更多的精力，提升新能源汽車對社會(huì)效益的影響力，讓新能源汽車占據(jù)更高的領(lǐng)地。

圖2 新能源汽車創(chuàng)新底盤