馮友亮 王寧 秦國奎

摘 要：近年來，我國汽車產(chǎn)量飛速增長(zhǎng)。目前我國汽車的產(chǎn)量和銷量均超過了2000萬輛，增長(zhǎng)速度超過了4%，穩(wěn)定在全球第一。隨著汽車市場(chǎng)的白熱化與穩(wěn)定，人們對(duì)汽車質(zhì)量要求越來越高，對(duì)汽車的專業(yè)認(rèn)識(shí)也越來越深入，對(duì)汽車的各個(gè)方面都開始進(jìn)行關(guān)注，同樣，對(duì)汽車底盤的各方面性能也開始關(guān)注，并有了更高的要求，涉及汽車底盤的安全性、材料、工藝和電子新技術(shù)的應(yīng)用。當(dāng)前備受關(guān)注的汽車底盤新技術(shù)主要有，轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)、線控制動(dòng)系統(tǒng)、主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)、連續(xù)控制底盤系統(tǒng)，以及底盤線控系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：汽車結(jié)構(gòu);底盤;設(shè)計(jì);控制系統(tǒng)

1 汽車底盤新技術(shù)概述

1.1 轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)

為了改善操作者的轉(zhuǎn)向操縱感，讓操作者的體能消耗減輕，將汽車的轉(zhuǎn)向性提高，出現(xiàn)了轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)包括主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)和后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等等。當(dāng)汽車進(jìn)行低速行駛時(shí)，操作者作用到方向盤的轉(zhuǎn)向力能夠得到減少;當(dāng)汽車進(jìn)行高速行駛的時(shí)候，適度的轉(zhuǎn)向力能夠通過轉(zhuǎn)向盤反饋給操作者。

2 線控制動(dòng)系統(tǒng)

所謂線控系統(tǒng)，就是執(zhí)行機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)兩者沒有機(jī)械聯(lián)結(jié)和機(jī)械能量的傳遞，駕駛員的操縱指令通過傳感器件感知，再采用電信號(hào)等形式經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)與電子控制器。其中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用外部能源完成相應(yīng)的任務(wù)，而其執(zhí)行的整個(gè)過程和執(zhí)行結(jié)果受電子控制器的控制與監(jiān)測(cè)。

汽車底盤線控系統(tǒng)的核心是線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和線控制動(dòng)系統(tǒng)。線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電子控制器根據(jù)駕駛員指令來控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，并且通過加速踏板來控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的大小。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)和方向盤系統(tǒng)三部分組成，去除了轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤之間的機(jī)械連接裝置，使得其自身與其它系統(tǒng)更加協(xié)調(diào)。線控制動(dòng)系統(tǒng)由接收單元、踏板行程傳感器和制動(dòng)踏板等組成，經(jīng)制動(dòng)控制器接收車輪傳感器信號(hào)、踏板信號(hào)與制動(dòng)信號(hào)來控制車輪制動(dòng)。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 底盤總布置設(shè)計(jì)

汽車底盤總體設(shè)計(jì)的任務(wù)是確定汽車的總體方案，協(xié)調(diào)各總成與整車的關(guān)系以及各總成之間的關(guān)系以滿足整車性能的要求和實(shí)現(xiàn)總體設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。汽車底盤設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須滿足以上設(shè)計(jì)思想。由于汽車底盤總體的設(shè)計(jì)過程復(fù)雜，牽扯的方面多，對(duì)設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)依賴強(qiáng)，因此有必要在設(shè)計(jì)軟件中融入知識(shí)工程的設(shè)計(jì)。

①從技術(shù)先進(jìn)性、生產(chǎn)合理性和使用要求出發(fā)，正確選擇性能指標(biāo)、質(zhì)量和主要尺寸參數(shù)，提出總體設(shè)計(jì)方案，為各零部件設(shè)計(jì)提供整車參數(shù)和設(shè)計(jì)要求。

②對(duì)各零部件進(jìn)行合理布置和運(yùn)動(dòng)校核。

③對(duì)底盤性能進(jìn)行計(jì)算和控制，保證汽車主要性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

④協(xié)調(diào)整車與總成間的匹配關(guān)系，配合完成總成布置，使整車性能、可靠性達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)

①參數(shù)化布置。底盤總布置的參數(shù)化設(shè)計(jì)就是用尺寸參數(shù)控制底盤各總成的位置，實(shí)現(xiàn)不同的布置方案。我們?cè)诓贾迷O(shè)計(jì)中只需改變某總成的位置或更換某一總成或僅加長(zhǎng)軸距時(shí)，該技術(shù)會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)完成一幅新的總布置圖，既快速又形象直觀。

②零部件參數(shù)化模型的建立。底盤總布置設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是確定底盤各總成的基本結(jié)構(gòu)形式和空間位置，在只考慮零部件主要尺寸的前提下進(jìn)行總成及零部件的空間位置及基本結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)修改。因此，首先需要忽略一些細(xì)節(jié)參數(shù)抽取各個(gè)零部件的總體參數(shù)，即與總布置有關(guān)的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)。這些參數(shù)可分為兩類：a、形體參數(shù)：它決定總成部件的大小與形狀;b、位置參數(shù)：它決定總成部件的布置方位。通過這些總體參數(shù)可以控制零部件的簡(jiǎn)化模型，進(jìn)行變量化，參數(shù)化設(shè)計(jì)。同時(shí)還應(yīng)該建立零部件參數(shù)化的模型圖庫。

3.3 汽車底盤總布置注意事項(xiàng)

①整車布置的基準(zhǔn)線---零線的確定：各項(xiàng)標(biāo)注方式需在汽車滿載情況下進(jìn)行，并且繪圖時(shí)應(yīng)將汽車前部繪在左側(cè)。

②發(fā)動(dòng)機(jī)的布置：上下方向注意駕駛員的視線要求和最小離地間隙，前后方向布置成向后傾斜，左右方向考慮各構(gòu)件運(yùn)動(dòng)不干涉。

③傳動(dòng)系的布置：差速器殼體中心線與汽車中心線重合，后橋主減速器軸線向上翹起，在側(cè)視圖中布置成U型方案。

④轉(zhuǎn)向裝置的布置：注意轉(zhuǎn)向盤平面與水平面之間夾角，并取轉(zhuǎn)向盤盲區(qū)最小為佳，不影響閱讀儀表，轉(zhuǎn)向器應(yīng)布置在前鋼板彈簧跳動(dòng)中心附近，轉(zhuǎn)向軸在水平面內(nèi)與汽車中心線夾角不得大于5°。

⑤懸架的布置：注意鋼板彈簧上U形螺栓與固定彈簧的螺栓與車架之間應(yīng)當(dāng)留有足夠的間隙，減震器盡可能布置成直立狀。

⑥制動(dòng)系的布置：制動(dòng)踏板要更靠近駕駛員處，制動(dòng)踏板運(yùn)動(dòng)不得有干涉和死角，布置管路時(shí)注意安全可靠、整齊美觀。

⑦踏板的布置：油門踏板與制動(dòng)踏板留有大于一只完整鞋底寬（60mm）的距離。

⑧油箱、備胎、行李箱和蓄電池的布置：油箱距排氣管大于300mm，行李箱要大于備胎直徑，蓄電池與起動(dòng)機(jī)布置在同側(cè)，距離越近越好。

⑨車身內(nèi)部布置：要符合人機(jī)工程學(xué)要求。

⑩安全帶的布置：注意安全可靠。

4 汽車底盤最新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著汽車底盤技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，在未來，汽車底盤新技術(shù)在汽車制造和行駛過程中的應(yīng)用只會(huì)越來越廣泛，且技術(shù)的應(yīng)用成熟度也會(huì)不斷地提高，進(jìn)而對(duì)汽車的安全性能和舒適程度進(jìn)行改善，促進(jìn)我國汽車領(lǐng)域的整體發(fā)展，這也是我國汽車底盤新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

第一，隨著各種汽車底盤新技術(shù)的發(fā)展融合，在未來，必然會(huì)形成一個(gè)整體的汽車底盤智能控制系統(tǒng)，然后在汽車制造和行駛過程中得到更加廣泛的應(yīng)用;第二，在技術(shù)的集成化方面，各種汽車底盤技術(shù)，例如，線控制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)、主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)等都會(huì)進(jìn)行一定的融合，形成一個(gè)全新的汽車底盤控制系統(tǒng)，將以上各種技術(shù)的功能都集中到一個(gè)電子控制單元（Electronic ControI UnIt，簡(jiǎn)稱ECU）中，在實(shí)際的系統(tǒng)使用的時(shí)候，可以通過CAN總線來對(duì)汽車進(jìn)行集中控制，提高各種資源的利用率;第三，隨著我國城市化建設(shè)和現(xiàn)代化水平的提升，人們?cè)谌粘５某鲂蟹矫鎸?duì)于汽車的需求只會(huì)不斷地提升，在一定程度上也會(huì)推動(dòng)汽車底盤新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，相關(guān)企業(yè)在技術(shù)投入方面只會(huì)越來越多，這也是為汽車底盤技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用提供了資金支持。

5 結(jié)束語

綜上所述，汽車底盤新技術(shù)在我國的汽車制造和使用過程中發(fā)揮著十分重要的作用，其發(fā)展和應(yīng)用水平也在不斷地提升，在很大程度上也促進(jìn)了我國汽車底盤技術(shù)的智能化、集成化和電子化發(fā)展，因此，具有較高的研究?jī)r(jià)值。