燃油車改純電動汽車底盤優(yōu)化設(shè)計

邸云龍 韓建芳 孫永飛 羅文靜

摘 要：隨著國家新能源政策的推行，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整升級越來越快。燃油汽車公司在生產(chǎn)燃油汽車的同時生產(chǎn)節(jié)能，環(huán)保的電動汽車，并且已經(jīng)實施了雙重政策。傳統(tǒng)燃料汽車公司迫切需要轉(zhuǎn)向電動汽車行業(yè)，但是，傳統(tǒng)工廠的原始設(shè)施是傳統(tǒng)的燃料汽車設(shè)計，在短時間內(nèi)難以進行輕型電動汽車的生產(chǎn)線的更換，這就給燃油車改純電動汽車底盤優(yōu)化工作造成一定困擾。同時，汽車底盤的設(shè)計是所有汽車生產(chǎn)的重要組成部分，深刻影響著汽車的設(shè)計和使用，技術(shù)人員將參數(shù)化設(shè)計應(yīng)用于汽車底盤設(shè)計可以提高汽車底盤的質(zhì)量。因此，文章基于參數(shù)化技術(shù)的內(nèi)涵分析，對汽車底盤設(shè)計中的參數(shù)化技術(shù)進行詳細的評價和歸納，并分析了如何將參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用于汽車底盤設(shè)計中，以提高汽車底盤設(shè)計的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：燃油車;純電動汽車;底盤優(yōu)化設(shè)計

中圖分類號：U463.1 ?文獻標(biāo)識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）09-05-03

Optimal Design of Fuel-electric Vehicle to Pure Electric Vehicle Chassis

Di Yunlong， Han Jianfang， Sun Yongfei， Luo Wenjing

（ Kaliver （Shandong） Automotive Technology Co.， Ltd.， Shandong Rizhao 276800 ）

Abstract： Along with the implementation of the new national energy policy， the adjustment of industrial structure upgrade faster and faster.?Fuel automobile company in the production of fuel cars at the same time as the production of energy saving， environmental protection of electric vehicles， and has implemented a dual policy.Conventional fuel car companies urgently need to be turned to the electric car industry， however， the traditional factory original facilities is one of the traditional fuel vehicle design， in a short period of time to light the replacement of the electric car production line， this gives fuel cart cause certain problems in pure electric vehicle chassis optimization.?All at the same time， the design of the chassis is an important part of automobile production， deeply affects the design and use of the car， technicians will parametric design is applied to automobile chassis design can improve the quality of automobile chassis.?Therefore， in this paper， based on the analysis of the connotation of parameterized technology， parametric technology in automobile chassis design evaluation and summarized in detail， and analyzes how the parametric technology application in automobile chassis design， in order to improve the quality of automobile chassis design.

Keywords： Fuel car;Pure electric vehicles;The chassis design optimization

CLC NO.： U463.1 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）09-05-03

1 底盤優(yōu)化設(shè)計

底盤懸架系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計需要以adams軟件為技術(shù)支撐，對底盤運動學(xué)、動力學(xué)進行系統(tǒng)分析和總結(jié)，對結(jié)果進行分析，然后進行歸納總結(jié)和系統(tǒng)優(yōu)化，逐漸達到最佳水平。

1.1 懸架KC分析以及動力學(xué)模型建立

建立前、后懸架系統(tǒng)動力學(xué)模型（見圖1和圖2），設(shè)置好四輪定位參數(shù)，前懸架系統(tǒng)硬點參數(shù)以及后懸架硬點參數(shù)，系統(tǒng)評估懸架KC的性能，最后針電動車存在的風(fēng)險給出系統(tǒng)的改進建議。電動汽車整車控制器基本有以下幾項功能：整車上下電管理功能，控制整車上電、下電、OFF檔蓄電池充電、OFF檔高壓用電、預(yù)約充電等功能。

分析發(fā)現(xiàn)，前懸架的滾動剛度低。通過增加穩(wěn)定桿的直徑可以改善它，轉(zhuǎn)向齒輪比增加，齒條比的變化得到改善，振動器的上端位置得到改善。在垂直跳動的情況下，后懸架的曲線較差，這可以通過改變減震器上點的位置來改善。

1.2 操穩(wěn)分析

建立整車多剛體動力學(xué)模型。評估整車操穩(wěn)性能，針對標(biāo)桿車懸架改電動車存在的風(fēng)險給出改進建議。

1.3 穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)

（1）在加重500 kg的情況是，會發(fā)生整車不足轉(zhuǎn)向度、側(cè)傾角梯度、側(cè)偏角梯度逐漸增大的情況。

（2）只增加彈簧剛度，整車不足轉(zhuǎn)向度、側(cè)傾角梯度減小。

1.4 角階躍相關(guān)數(shù)據(jù)分析

在加重500kg時，橫擺角速度增益和側(cè)向加速增益都減小，響應(yīng)時間逐漸變短，最大測角速度會增加。在單獨增加彈簧剛度的時候，橫擺角速度增益和側(cè)向加速度都會加大，響應(yīng)時間變長，最大測角速度減小。在加重500 kg的時候，各參數(shù)的峰值頻率和90%通頻帶寬都增加，橫擺角速度增益放大率也會增加，側(cè)向加速度滯后角減小，側(cè)傾角放大率減小。單獨增加彈簧剛度，各參數(shù)的峰值頻率和90%通頻帶寬都減小，側(cè)向加速度滯后角增加，側(cè)傾角放大率增加。

2 參數(shù)化設(shè)計

在以前的汽車底盤設(shè)計中，設(shè)計人員僅根據(jù)固定參數(shù)進行設(shè)計，因此設(shè)計后很難進行改進。參數(shù)化技術(shù)在汽車底盤中的應(yīng)用可以有效地克服上述問題，具體如下：首先，通過參數(shù)化設(shè)計，可以調(diào)整產(chǎn)品的參數(shù)結(jié)構(gòu)，從而根據(jù)需要獲得差異化的產(chǎn)品。其次，參數(shù)化技術(shù)的應(yīng)用可以使用特定的參數(shù)來代替原始設(shè)計中的參數(shù)，從而改善汽車底盤的設(shè)計。參數(shù)化設(shè)計在汽車底盤設(shè)計中的應(yīng)用可以提高汽車設(shè)計的效率和質(zhì)量。

3 參數(shù)化設(shè)計的軟件基礎(chǔ)

3.1 AutoCAD

AutoCAD是一種計算機輔助設(shè)計通用的軟件包，在繪圖方面優(yōu)勢明顯。將其應(yīng)用到汽車底盤參數(shù)化設(shè)計中能夠發(fā)揮極大的價值，而且功能齊全。從AutoCAD2000開始，該軟件的功能得到進一步的優(yōu)化提升，比如在其中增加了Auto CAD設(shè)計中心、PDF支持、對象捕捉支持等。

3.2 UG軟件

UG軟件是一種交互式系統(tǒng)，計算機輔助設(shè)計可用于特定用途。 UG軟件在汽車底盤設(shè)計中的應(yīng)用可以為汽車底盤設(shè)計提供數(shù)字模型，并根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計參數(shù)和工藝要求提出相應(yīng)的產(chǎn)品。目前，UG軟件已廣泛應(yīng)用于汽車生產(chǎn)中，并逐漸發(fā)展為高端集成軟件。

4 電動汽車底盤設(shè)計中參數(shù)化技術(shù)的運用

4.1 打造完善的參數(shù)坐標(biāo)系

在設(shè)計汽車底盤時，必須建立底盤坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系確定組裝過程中組裝部件的位置和尺寸，并為汽車底盤的設(shè)計提供重要的參考標(biāo)準(zhǔn)。底盤如果在設(shè)計汽車底盤時需要修改參數(shù)，則只需在底盤坐標(biāo)系中修改設(shè)置的坐標(biāo)參數(shù)即可。

4.2 打造汽車零部件參數(shù)化模型

汽車底盤的總體設(shè)計任務(wù)是確定每個底盤組件的基本結(jié)構(gòu)形狀和空間位置，這取決于組件零件的尺寸和位置，要考慮組件和零件的空間位置以及基本結(jié)構(gòu)的動態(tài)參數(shù)。汽車零部件的參數(shù)化模型的創(chuàng)建涉及以下兩種類型的參數(shù)。第一種參數(shù)是形狀參數(shù)。shape參數(shù)直接確定汽車零部件總成的尺寸和基本形狀。第二種類型是位置參數(shù)。當(dāng)使用位置參數(shù)信息時，它確定組件集的布置位置。通過設(shè)計和優(yōu)化這些參數(shù)，可以創(chuàng)建控制組件的簡化模型。

4.3 汽車底盤裝配參數(shù)化設(shè)計

（1）汽車底盤由多個組件組成，并且這些組件是由多個子組件組裝而成的，因此在設(shè)計過程中會創(chuàng)建樹形關(guān)系圖。在創(chuàng)建汽車底盤裝配模型之前，相關(guān)人員必須了解并建立相應(yīng)參數(shù)底盤的總裝樹結(jié)構(gòu)圖。樹形結(jié)構(gòu)圖的節(jié)點是已建立的幾種類型的機箱部件文件。該文件包含多個級別的節(jié)點，通過節(jié)點與節(jié)點形成唯一的參數(shù)關(guān)聯(lián)。

（2）裝配體和零件的裝配方法。在一般的汽車底盤裝配操作中，通常選擇兩種類型的裝配方法，包括坐標(biāo)點裝配和約束裝配。從實際操作的角度來看，為裝配應(yīng)用坐標(biāo)點的方法簡單易行。受限裝配和坐標(biāo)點裝配具有處理復(fù)雜零部件關(guān)系的優(yōu)勢。

（3）創(chuàng)建裝配體尺寸字符串。根據(jù)裝配體各個組件之間的關(guān)系，如果裝配體的形狀和位置參數(shù)的信息發(fā)生變化，則底盤坐標(biāo)系中其他零部件的位置也會發(fā)生變化，這將導(dǎo)致整個底盤設(shè)計發(fā)生變化。在這種情況下，為了避免由于一個零件的改變而導(dǎo)致汽車整體組件的發(fā)展，有必要建立一套完整的組件尺寸鏈，并且每個組件的位置比都顯示在圖中。

4.4 汽車的干涉檢查和運動校正

（1）調(diào)節(jié)電動機和前軸之間的運動距離。為了設(shè)計汽車前后變速器的設(shè)計，必須將汽車發(fā)動機布置在前軸的頂部，避免一系列運動干擾。因此，在組織汽車的發(fā)動機時，有必要在汽車的前軸和油底殼之間留出一定的空間，并合理地控制兩者之間的距離。

（2）校正前輪轉(zhuǎn)向運動的自由空間。前輪轉(zhuǎn)向運動的自由空間的校正應(yīng)著重于驗證汽車的方向盤和縱向桿，并在驗證汽車的方向盤和縱向桿時確定設(shè)計是否合理。如果方向盤與轎廂之間的運動受到干擾，則相關(guān)人員必須及時采取有效措施，以減小車架的寬度或增加前輪的軌跡。

5 結(jié)束語

總之，汽車底盤設(shè)計是整個汽車設(shè)計的重要組成部分。通過對汽車底盤的科學(xué)合理設(shè)計，可以提高整個汽車底盤的設(shè)計質(zhì)量，并可以提高汽車的性能。參數(shù)化技術(shù)在汽車底盤設(shè)計中的應(yīng)用可以進一步提高汽車底盤設(shè)計的工作效率，提高汽車底盤設(shè)計的質(zhì)量。為此，在深入了解汽車底盤參數(shù)化設(shè)計的內(nèi)涵和重要性的基礎(chǔ)上，相關(guān)人員應(yīng)考慮如何更好地參數(shù)化坐標(biāo)系構(gòu)建，零件建模和參數(shù)模型方面的參數(shù)，旨在提高汽車底盤設(shè)計的質(zhì)量。隨著新能源汽車的不斷推廣和應(yīng)用，傳統(tǒng)的燃油汽車底盤有可能通過優(yōu)化的CAE設(shè)計成為純電動汽車底盤，相信有更多的燃油汽車公司可以涉足這一領(lǐng)域，推動燃油車的優(yōu)化改造。

參考文獻

[1] 瑞銀.新政策強調(diào)電動汽車和燃油車的能耗[J].汽車與配件，2019 （14）：14.

[2] 陳玉勝.燃油車改純電動汽車底盤優(yōu)化設(shè)計[J].汽車與配件，2017 （33）：80-81.

[3] 林春挺.電動汽車取代燃油車勢不可擋，爭論“石油可再生”已不再時髦[N].第一財經(jīng)日報，2017-09-28（A03）.

[4] 突破電動汽車充電弊端新技術(shù)讓人類告別燃油車[J].云南電力技術(shù)，2017，45（02）：19.