0引言

消費者對汽車產(chǎn)品的外觀、功能、品質(zhì)與售價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)的國際競爭力。為了能夠快速開發(fā)出新產(chǎn)品,使得汽車可以實現(xiàn)大批量生產(chǎn),汽車的平臺化設(shè)計開發(fā)顯得尤為重要。平臺化開發(fā)的理念能夠給客戶帶來更豐富的產(chǎn)品選擇及實惠的價格,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)的競爭也越來越激烈,客戶對產(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,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、平臺化開發(fā),基于一個車型平臺在一年以內(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,國產(chǎn)汽車品牌也在逐步開展車身模塊化、平臺化相關(guān)的研究工作,通用、大眾、豐田、本田等國外汽車品牌基于全新的平臺開發(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)面對的一些問題,例如如何進(jìn)一步減少開發(fā)時間、提高產(chǎn)品開發(fā)效率,同時不斷滿足客戶與市場需求,平臺化戰(zhàn)略實質(zhì)上可以提高汽車零件的通用性,最大限度地實現(xiàn)零部件共用,針對逐漸縮短的開發(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,實現(xiàn)產(chǎn)品的集群化發(fā)展。

2車身平臺化開發(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“模塊化車身平臺架構(gòu)”的車身平臺化開發(fā)模式。在該模式下,平臺結(jié)構(gòu)便于實現(xiàn)車型的多樣化和擴(kuò)展,同時滿足各模塊間協(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)計安裝點及安裝空間^[3]。

車身平臺化開發(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。通過車身平臺化開發(fā),在滿足平臺車型需求的基礎(chǔ)上,能降低開發(fā)費用、減少開發(fā)周期、提高零部件通用率。

2.1前機(jī)艙總成平臺化開發(fā)

前機(jī)艙總成平臺化開發(fā)首先要考慮的問題,就是如何減少各類動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,車身平臺化開發(fā)是要按照最高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計,針對低標(biāo)準(zhǔn)還要進(jìn)行設(shè)計保護(hù)。從高標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計要求向低標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計變更相對來說會更簡單。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)度等方式來實現(xiàn)^[4]。

為了實現(xiàn)零部件最大共用,當(dāng)匹配各種不同類型動力總成時,最先考慮的就是要確保前機(jī)艙的布置能實現(xiàn)最大的通用化。前機(jī)艙中基本的管路(發(fā)動 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)動機(jī)懸置的安裝必須確保一致,為了實現(xiàn)所有配置通用,前輪胎包絡(luò)必須采用最大包絡(luò)。

2.2前地板總成平臺化開發(fā)

因為碰撞安全性能的影響因素較少,所以前地板總成平臺化開發(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)計時要針對后端加長充分考慮設(shè)計保護(hù)。前地板總成設(shè)計成分體式(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,可以實現(xiàn)多平臺通用,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后地板總成平臺化開發(fā)

旅行車、兩廂車、三廂車等車輛型式變換都要對后地板總成進(jìn)行變更,車身的變型與后地板總成密切相關(guān),車身平臺化開發(fā)中變化比較多的地方便是后地板總成。加長軸距算是比較常見的調(diào)整,此時座椅板可考慮做成由多個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)計開發(fā)過程中不可設(shè)計得太復(fù)雜,要充分考慮車型的變化。

針對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后縱梁的情況,這會給低速與高速后碰撞安全設(shè)計提出更高的要求,此時要同時考慮。

3 國內(nèi)車身平臺化案例分析

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

3.1A與B車型基礎(chǔ)參數(shù)對比

A與B車型的基礎(chǔ)參數(shù)對比情況如表1所示。

3.2A與B車身平臺化策略分析

A與B的車身平臺化策略分析如下(具體如圖4所示)。

(1)上車體:B相對于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,能夠容納的動力總成種類有限。前懸架硬點位置保持不變,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,能夠較容易實現(xiàn)車身寬度增加。B相對于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150 mm,因此后地板需向后平移150 mm,前懸架硬點位置保持不變,后懸架硬點位置相應(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)鍵安裝點位置保持相對不變。B前后懸架安裝點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采用相同的動力總成,且安裝點位置保持不變。

3.3A與B車身平臺化策略總結(jié)

從A到B的車身平臺化思路是盡量確保前后懸架硬點附近、前機(jī)艙相關(guān)零件的共用,從而可以保證懸架、動力總成等大型部件的平臺化、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

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

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2024年第12期第9篇