汽車底盤的模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)研究與應(yīng)用

吳虎強(qiáng)

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汽車底盤的模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)研究與應(yīng)用

吳虎強(qiáng)

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣州 番禺 511434）

隨著新能源的開發(fā)運(yùn)用在汽車制造業(yè)里也日益廣泛，多元化、多功能化，常規(guī)的汽車設(shè)計(jì)技術(shù)已然不能很好的適應(yīng)新時(shí)代需求，傳統(tǒng)技術(shù)需要進(jìn)行一次較大的進(jìn)化、變革，才能在競(jìng)爭(zhēng)激烈的制造業(yè)中站穩(wěn)腳步。文章闡述了運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)方法，對(duì)汽車底盤產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行研究分析，促進(jìn)汽車制造業(yè)的發(fā)展，為模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)在汽車制造業(yè)中的運(yùn)用發(fā)展提供一個(gè)參考。

汽車底盤；模塊化設(shè)計(jì)；零部件；模塊接口

1 汽車底盤模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)研究與應(yīng)用的背景及意義

汽車底盤產(chǎn)品的研究設(shè)計(jì)一直都是一個(gè)復(fù)雜且龐大的工程，也是汽車制造業(yè)中的一大難題；整個(gè)底盤包含的零部件多，加上用在其上的技術(shù)也繁多且密集，使得整個(gè)底盤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和布局十分冗雜，且安裝以及技術(shù)要求又很嚴(yán)格，設(shè)計(jì)難度大。要做到有效減小開發(fā)設(shè)計(jì)的難度，縮短設(shè)計(jì)周期和研發(fā)成本，需要對(duì)汽車底盤產(chǎn)品利用模塊化設(shè)計(jì)，將其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和功能分成多個(gè)相對(duì)獨(dú)立功能模塊及具有差異化的系統(tǒng)部件模塊庫，這樣相對(duì)于直接對(duì)結(jié)構(gòu)繁雜、功能交叉的底盤系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，開發(fā)難度低很多。在對(duì)汽車底盤產(chǎn)品進(jìn)行模塊劃分之后，直接利用產(chǎn)品組合的方式，就可以得到新的模塊，這樣，整個(gè)模塊組成了一個(gè)通用平臺(tái)，不但減小了底盤產(chǎn)品大大小小零部件的開發(fā)，企業(yè)生產(chǎn)效率得以提高；通過模塊接口的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，將同種功能模塊按照性能差異化方式建立成熟的產(chǎn)品模塊庫，快速優(yōu)選相適應(yīng)的指定模塊，就可以快速構(gòu)建有差異化性能特性的新底盤模塊系統(tǒng)。新產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造都可以通過模塊化設(shè)計(jì)得以細(xì)化、簡(jiǎn)化。對(duì)于企業(yè)，新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)到生產(chǎn)上市時(shí)間縮短，同時(shí)在這樣的背景下，產(chǎn)品的質(zhì)量提升得以保證，提高了汽車制造業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。

2 汽車底盤模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)研究與應(yīng)用

2.1 汽車底盤的結(jié)構(gòu)和主要功能

功能是產(chǎn)品的主要屬性，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也是基于功能作用。汽車底盤作為連接車體和路面的關(guān)鍵系統(tǒng)，是路面與車體的重要傳遞路勁和承載系統(tǒng)，同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)行駛、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向等車輛控制功能，通過底盤各系統(tǒng)的功能構(gòu)建和性能匹配，車輛才能按照駕駛者的意圖得到精準(zhǔn)控制。汽車底盤上裝置的零部件可以按照功能不同大致分為四個(gè)部分組成，即：行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和車輛制動(dòng)系統(tǒng)。四個(gè)系統(tǒng)既各司其職，又緊密配合工作，完成設(shè)計(jì)者想要達(dá)到的最終目的。

2.2 汽車底盤功能模塊化分析劃分

對(duì)汽車底盤的功能及作用分析完成后，要對(duì)其進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)研究的前提是保證產(chǎn)品能發(fā)揮其獨(dú)立的功能，鑒于此基礎(chǔ)理論，將底盤功能合理的劃分，再逐級(jí)劃分成下級(jí)子部件模塊，同時(shí)應(yīng)充分考慮物流包裝、生產(chǎn)制造，在功能劃分的基礎(chǔ)上結(jié)合結(jié)構(gòu)劃分，完善汽車底盤模塊化系統(tǒng)的構(gòu)建，同時(shí)確保整個(gè)底盤產(chǎn)品的性能完整和關(guān)聯(lián)模塊的配合性。按照底盤的四大系統(tǒng)，先第一級(jí)分為動(dòng)力傳動(dòng)、行車控制、行駛系統(tǒng)、行車制動(dòng)四個(gè)主要模塊和次要的承載、備用、拖拽功能模塊。再將四大主要模塊按第二級(jí)規(guī)劃出其應(yīng)包含的內(nèi)容，例如：動(dòng)力傳動(dòng)模塊由動(dòng)力源、傳動(dòng)裝置、冷卻、供油、供氣和排氣組合而成；行車控制包含離合、變速（含倒車）等控制功能；行駛系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向控制和動(dòng)力裝置組成；制動(dòng)系統(tǒng)包含行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)兩大功能。第三級(jí)劃分就是各個(gè)二級(jí)小模塊上的子功能的分配和組合。當(dāng)然，這只是基礎(chǔ)的劃分，也可以根據(jù)訂單需要，對(duì)其進(jìn)行新的組合或者添加新的功能模塊，適應(yīng)性得以體現(xiàn)，例如：在制動(dòng)系統(tǒng)中添加機(jī)械駐車模塊或電子感應(yīng)模塊，或者在行駛系統(tǒng)中應(yīng)用更高級(jí)的CDC等懸架控制系統(tǒng)等。

2.3 汽車底盤功能模塊接口的標(biāo)準(zhǔn)化

車型定位不同的汽車，其底盤系統(tǒng)的差異化設(shè)定也是重要體現(xiàn)，通過不同性能定義的模塊進(jìn)行組合，能保證差異化模塊間可以實(shí)現(xiàn)快速組合和互換，其模塊組成的重要部分模塊接口進(jìn)行規(guī)范化的統(tǒng)一是十分必要的。汽車企業(yè)在各系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)研發(fā)過程中，對(duì)典型功能的模塊產(chǎn)品及零件的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)都有一定積累，形成有各自特點(diǎn)的設(shè)計(jì)知識(shí)工程庫，在技術(shù)規(guī)劃及產(chǎn)品型譜完善的情況下，工程師們可以通過整合優(yōu)選最佳的結(jié)構(gòu)類型和尺寸參數(shù)，設(shè)計(jì)出規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的典型的模塊接口，這不僅體現(xiàn)了模塊化產(chǎn)品中共享相同成熟的工程技術(shù)方案的具體措施，也能使企業(yè)開發(fā)的產(chǎn)品具有自己設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

2.4 汽車底盤功能模塊的市場(chǎng)綜合

汽車底盤模塊體系建立完成后，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要考慮到后期加工和安裝完成后，整個(gè)底盤產(chǎn)品的功能齊全，于是在設(shè)計(jì)階段，要對(duì)模塊系統(tǒng)功能進(jìn)行綜合；另外，各個(gè)模塊的組配，要十分嚴(yán)謹(jǐn)可靠。在完成整個(gè)底盤產(chǎn)品成品之前，還需要對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行質(zhì)量檢查、功能完整性試驗(yàn)，其中一個(gè)方法就是在綜合過程中進(jìn)行檢驗(yàn)，這樣可以清晰地了解該模塊在市場(chǎng)中能否有較高的適應(yīng)性，并且在綜合過程中，發(fā)現(xiàn)問題并校對(duì)，改善模塊的功能，找準(zhǔn)該模塊的正確優(yōu)化方案。同時(shí)，綜合過程中，企業(yè)通過對(duì)市場(chǎng)訂單的分析調(diào)查，能夠?qū)崟r(shí)了解行業(yè)需求和發(fā)展方向，及時(shí)反饋，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和技術(shù)加以改良，使得企業(yè)在發(fā)展中，依靠模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)，在每一次重大變革中，都能夠運(yùn)籌帷幄，最終每次都能很快設(shè)計(jì)出最能適應(yīng)市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品。

3 結(jié)語

中國的制造業(yè)正飛速發(fā)展，在效率即是金錢的時(shí)代，把模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)引入到汽車制造業(yè)，對(duì)汽車底盤進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)分析和應(yīng)用，既能讓產(chǎn)品更好的適應(yīng)多變的市場(chǎng)需求，加快了新產(chǎn)品的開發(fā)速度，還將企業(yè)的設(shè)計(jì)成本、產(chǎn)品制造周期都大幅減小，使汽車制造業(yè)在社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展潮流中，找準(zhǔn)長(zhǎng)久發(fā)展的方向，并在競(jìng)爭(zhēng)中不斷對(duì)技術(shù)進(jìn)行改善進(jìn)步，成為制造業(yè)中的中流砥柱。

[1] 賈延林.模塊化設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1993.

[2] 陳旭,蘭孟飛,劉慶.汽車底盤模塊化分及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模型的建立[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào).2015(10).

[3] 鄧連超.汽車底盤的故障診斷分析[J].南方農(nóng)機(jī),2017,48（2）:67.

Research and Application of Modular Design Technology for Automobile Chassis

Wu Huqiang

（Guangzhou Automotive Group Co., Ltd. Automotive Engineering Research Institute, Guangzhou Fanyu 511434）

With the development and application of new energy in the automobile manufacturing industry is also increasingly widespread, diversified, multi-functional, conventional automotive design technology has been unable to meet the needs of the new era, the traditional technology needs a major evolution, change, in order to stand firm in the fierce competition in the manufacturing industry. This paper expounds the application of modular design method to research and analyze the design of automobile chassis products to promote the development of automobile manufacturing industry, and provides a reference for the application and development of modular design technology in automobile manufacturing industry.

car chassis; Modular design; Parts and components; Module interface

U462.1

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1671-7988(2018)21-111-02

U462.1

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吳虎強(qiáng)，就職于廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.039