0引言

消費(fèi)者對(duì)汽車產(chǎn)品的外觀、功能、品質(zhì)與售價(jià)等方面的要求越來越高,汽車產(chǎn)品的開發(fā)周期逐漸縮短,世界各主機(jī)廠通過進(jìn)一步降低各方面的成本來提高企業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。為了能夠快速開發(fā)出新產(chǎn)品,使得汽車可以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn),汽車的平臺(tái)化設(shè)計(jì)開發(fā)顯得尤為重要。平臺(tái)化開發(fā)的理念能夠給客戶帶來更豐富的產(chǎn)品選擇及實(shí)惠的價(jià)格,給主機(jī)廠帶來產(chǎn)品的多樣性、更高的生產(chǎn)效率與更低的生產(chǎn)成本,使得汽車品質(zhì)得到有力保證^[1]。

1 車身平臺(tái)化開發(fā)的意義

當(dāng)前經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,汽車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)也越來越激烈,客戶對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)提出了更高的要求,各大主機(jī)廠逐步加速推進(jìn)新產(chǎn)品開發(fā),開發(fā)周期越來越短,產(chǎn)品開發(fā)的流程逐步完善,車身模塊化、平臺(tái)化開發(fā)的應(yīng)用,不僅可以提高產(chǎn)品的可靠性、降低技術(shù)上的風(fēng)險(xiǎn),還可以大大降低研發(fā)成本,進(jìn)一步縮短開發(fā)周期^[2]。

通俗地講,汽車平臺(tái)就是基于類似的車身結(jié)構(gòu)與底盤,能夠承接多種不同車型的制造生產(chǎn)與產(chǎn)品開發(fā),從而產(chǎn)出功能和外形各不相同的汽車產(chǎn)品。

采用車身模塊化、平臺(tái)化開發(fā),基于一個(gè)車型平臺(tái)在一年以內(nèi)就能開發(fā)出新的汽車產(chǎn)品,汽車的開發(fā)周期得到了大幅度縮短。近年來,國(guó)產(chǎn)汽車品牌也在逐步開展車身模塊化、平臺(tái)化相關(guān)的研究工作,通用、大眾、豐田、本田等國(guó)外汽車品牌基于全新的平臺(tái)開發(fā)策略,不斷推出了許多新的車型。

基于目前汽車生產(chǎn)企業(yè)面對(duì)的一些問題,例如如何進(jìn)一步減少開發(fā)時(shí)間、提高產(chǎn)品開發(fā)效率,同時(shí)不斷滿足客戶與市場(chǎng)需求,平臺(tái)化戰(zhàn)略實(shí)質(zhì)上可以提高汽車零件的通用性,最大限度地實(shí)現(xiàn)零部件共用,針對(duì)逐漸縮短的開發(fā)周期與層出不窮的車型,分?jǐn)偛槐匾某杀?從而進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的集群化發(fā)展。

2車身平臺(tái)化開發(fā)的思路

研究發(fā)現(xiàn), 目前世界上主流主機(jī)廠普遍采用的是“模塊化車身平臺(tái)架構(gòu)”的車身平臺(tái)化開發(fā)模式。在該模式下,平臺(tái)結(jié)構(gòu)便于實(shí)現(xiàn)車型的多樣化和擴(kuò)展,同時(shí)滿足各模塊間協(xié)同及性能要求(例如NVH、強(qiáng)度、剛度等車身性能);同平臺(tái)車型之間零部件具有較高的通用性;能與形態(tài)各異的上車體造型相匹配;能適應(yīng)不同的動(dòng)力總成、底盤部件;預(yù)留零部件間的標(biāo)準(zhǔn)接口;為各總成設(shè)計(jì)安裝點(diǎn)及安裝空間^[3]。

車身平臺(tái)化開發(fā)主要是由車身系統(tǒng)中的下車體結(jié)構(gòu)來體現(xiàn),其結(jié)構(gòu)主要包括前機(jī)艙總成、前地板總成與后地板總成,下車體結(jié)構(gòu)如圖1所示。通過車身平臺(tái)化開發(fā),在滿足平臺(tái)車型需求的基礎(chǔ)上,能降低開發(fā)費(fèi)用、減少開發(fā)周期、提高零部件通用率。

2.1前機(jī)艙總成平臺(tái)化開發(fā)

前機(jī)艙總成平臺(tái)化開發(fā)首先要考慮的問題,就是如何減少各類動(dòng)力總成配置的變化給車身碰撞安全帶來的不利因素。從理論上講,車身平臺(tái)化開發(fā)是要按照最高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì),針對(duì)低標(biāo)準(zhǔn)還要進(jìn)行設(shè)計(jì)保護(hù)。從高標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求向低標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)變更相對(duì)來說會(huì)更簡(jiǎn)單。例如,如果需最大程度地保證零件通用性,可以考慮將安全件與內(nèi)飾件進(jìn)行匹配標(biāo)定以達(dá)到安全要求,但車身系統(tǒng)可以保持不變,零件完全通用;如果要求降低零件成本,可通過取消加強(qiáng)件、降低材料強(qiáng)度等方式來實(shí)現(xiàn)^[4]。

為了實(shí)現(xiàn)零部件最大共用,當(dāng)匹配各種不同類型動(dòng)力總成時(shí),最先考慮的就是要確保前機(jī)艙的布置能實(shí)現(xiàn)最大的通用化。前機(jī)艙中基本的管路(發(fā)動(dòng) 機(jī)進(jìn)氣管路、冷卻液管路、空調(diào)管路等)及線束走向 與大零部件(如低壓蓄電池、保險(xiǎn)絲盒、冷卻液罐、空 氣濾清器等)的布置要保持一致,副車架、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的安裝必須確保一致,為了實(shí)現(xiàn)所有配置通用,前輪胎包絡(luò)必須采用最大包絡(luò)。

2.2前地板總成平臺(tái)化開發(fā)

因?yàn)榕鲎舶踩阅艿挠绊懸蛩剌^少,所以前地板總成平臺(tái)化開發(fā)受碰撞安全性能的影響不大。若要增加車型的軸距,前地板總成在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要針對(duì)后端加長(zhǎng)充分考慮設(shè)計(jì)保護(hù)。前地板總成設(shè)計(jì)成分體式(結(jié)構(gòu)如圖2所示),也就是前地板總成由前地板與中央通道組合焊接而成,可以實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)通用,只調(diào)整中央通道零件即可匹配底盤零件的變化,還可以輕松地增加車身的寬度。

前地板總成還跟底盤、電氣、內(nèi)飾等其他系統(tǒng)相關(guān)聯(lián),要注意統(tǒng)籌設(shè)計(jì)開發(fā)。車身系統(tǒng)與汽車其他系統(tǒng)緊密聯(lián)系,在整車設(shè)計(jì)開發(fā)過程中要充分考慮系統(tǒng)的匹配性。

2.3后地板總成平臺(tái)化開發(fā)

旅行車、兩廂車、三廂車等車輛型式變換都要對(duì)后地板總成進(jìn)行變更,車身的變型與后地板總成密切相關(guān),車身平臺(tái)化開發(fā)中變化比較多的地方便是后地板總成。加長(zhǎng)軸距算是比較常見的調(diào)整,此時(shí)座椅板可考慮做成由多個(gè)零部件焊接在一起的形式(結(jié)構(gòu)如圖3所示),只需改變座椅前板單個(gè)零件就可以調(diào)整軸距;此外,后圍板及匹配零部件在設(shè)計(jì)開發(fā)過程中不可設(shè)計(jì)得太復(fù)雜,要充分考慮車型的變化。

針對(duì)常見的兩廂車與三廂車的車型調(diào)整,后地板總成涉及縮短與加長(zhǎng)后縱梁的情況,這會(huì)給低速與高速后碰撞安全設(shè)計(jì)提出更高的要求,此時(shí)要同時(shí)考慮。

3 國(guó)內(nèi)車身平臺(tái)化案例分析

以國(guó)內(nèi)某主機(jī)廠兩款車型的車身平臺(tái)化開發(fā)策略為例進(jìn)行分析,B是基于A同平臺(tái)開發(fā)的一款新車型。

3.1A與B車型基礎(chǔ)參數(shù)對(duì)比

A與B車型的基礎(chǔ)參數(shù)對(duì)比情況如表1所示。

3.2A與B車身平臺(tái)化策略分析

A與B的車身平臺(tái)化策略分析如下(具體如圖4所示)。

(1)上車體:B相對(duì)于A因造型完全變化,上車體需要重新開發(fā)。

(2)前機(jī)艙:A與B兩車型的前機(jī)艙空間均偏小,能夠容納的動(dòng)力總成種類有限。前懸架硬點(diǎn)位置保持不變,前機(jī)艙基本沿用,除車頸頂部板、壁板側(cè)板、前段水箱上下橫梁處零件以外,B基本全部沿用A的零件。

(3)前地板:A與B的前地板均為分體式,即由中央通道與前地板組合焊接而成,能夠較容易實(shí)現(xiàn)車身寬度增加。B相對(duì)于A軸距增加150 mm,為了適應(yīng)這一變化,前地板要相應(yīng)加長(zhǎng)150 mm,部分零件修模使用。

(4)后地板:A與B的后地板均采用分段式結(jié)構(gòu),即由后地板前段與后地板后段組合焊接而成。為適應(yīng)軸距變化前地板加長(zhǎng)150 mm,因此后地板需向后平移150 mm,前懸架硬點(diǎn)位置保持不變,后懸架硬點(diǎn)位置相應(yīng)向后平移150 mm,前地板與后地板前段分界線以后的零部件整體后移150 mm,各零部件關(guān)鍵安裝點(diǎn)位置保持相對(duì)不變。B前后懸架安裝點(diǎn)附近的零部件基本上沿用A,部分縱梁及其加強(qiáng)件、座椅橫梁、后地板前段等也沿用A。

(5)其他:B相對(duì)于A前后懸架結(jié)構(gòu)無變化,前懸架均采用前麥弗遜結(jié)構(gòu),后懸架均采用扭力梁結(jié)構(gòu);

A與B采用相同的動(dòng)力總成,且安裝點(diǎn)位置保持不變。

3.3A與B車身平臺(tái)化策略總結(jié)

從A到B的車身平臺(tái)化思路是盡量確保前后懸架硬點(diǎn)附近、前機(jī)艙相關(guān)零件的共用,從而可以保證懸架、動(dòng)力總成等大型部件的平臺(tái)化、通用化,在整體上提高整車的零件通用率,節(jié)約開發(fā)成本,加快研發(fā)進(jìn)程。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,車身平臺(tái)化開發(fā)要基于充分了解車身的設(shè)計(jì)要點(diǎn),在設(shè)計(jì)開發(fā)過程中,把平臺(tái)化特殊要點(diǎn)融入設(shè)計(jì)思路中來指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

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2024年第12期第9篇