平臺化下車體的通用化設計

王勝玉，何 瓊

平臺化下車體的通用化設計

王勝玉，何 瓊

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章圍繞影響下車體各模塊平臺通用化的關鍵接口因素，系統分析了下車體平臺通用化設計方法。通過對前艙模塊、前圍模塊、前地板模塊及后地板模塊的平臺通用化設計方案進行研究，闡述了實現各模塊關鍵部件通用化的結構、分塊、搭接等設計要點。在滿足關鍵接口平臺化需求的前提下，均衡考慮產品開發成本、周期、性能需求、制造工藝難度等方面因素，最大化的實現下車體各模塊關鍵零部件通用，為整車產品快速靈活投入市場做出貢獻。

下車體；平臺化；通用化；關鍵接口

隨著國內汽車行業的快速發展，汽車市場的競爭也日益激烈，各大汽車主機廠為快速響應市場需求、保持市場占有率，不斷加快產品投放速度，完善產品矩陣[1]。平臺化開發為整車產品矩陣快速成型提供了一條高效的路徑，產品通用化設計為平臺開發的重要指標之一，車身結構的通用化設計可有效減少新產品開發過程中模具、夾具、檢具等工裝成本并縮短零部件驗證周期[2-3]。

1 下車體平臺的通用化策略

白車身上車體受到造型、車身尺寸的嚴格限制，難以實現平臺通用化，而下車體基本不受造型影響，故白車身的通用化設計主要集中在下車體部分。如圖1所示，下車體結構主要劃分為前艙區域、前圍區域、前地板區域、后地板區域[4]。

圖1 下車體結構劃分

影響各模塊通用化關鍵接口要素不同，導致各模塊將采用不同的通用化策略[5-6]。此外，由于同一平臺往往會規劃多款車型，如轎車、運動型多用途汽車（Sport Utility Vehicle, SUV）和多用途汽車（Multi-Purpose Vehicles, MPV）車型以及純電、混動等多種動力形式，導致各款車型的整備質量不同，要求下車體剛度、可靠性、安全等性能設計時要將重量差異納入設計。

2 前艙區域通用化設計

表1為影響下車體各模塊通用化的關鍵接口要素。平臺化前艙區域通用化主要受到前懸尺寸、輪距、動力總成、輪胎尺寸等影響。

表1 影響下車體各模塊通用化的關鍵接口要素

2.1 基于前懸尺寸的通用化設計

前懸尺寸主要影響發艙前縱梁向尺寸，發艙前縱梁采用前后分段設計，如圖2所示，前段尺寸較小的為前懸延伸板，后段尺寸較大的為發艙前縱梁本體。發艙前縱梁本體按照平臺規劃的最短前懸設計，延伸板按照不同前懸差異化設計，可最大程度確保關鍵部件通用。

圖2 發艙前縱梁采用前后分段設計

2.2 基于輪距和輪胎尺寸變化的通用化設計

前輪距和輪胎尺寸發生變化時，主要影響發艙縱梁本體和前塔包避讓結構，以及前減震器安裝點位置。如圖3所示，發艙前縱梁和前塔包本體、扭矩盒按照最小輪距和最大輪胎包絡設計避讓，前減震器安裝板匹配不同輪距差異化設計。

圖3 前縱梁及前塔包避讓設計

2.3 基于動力總成的通用化設計

根據平臺規劃的不同選型動力總成最大邊界，設計發艙前縱梁開擋距和開擋角度，如圖4所示。

圖4 發艙前縱梁避讓動力總成設計

2.4 基于性能的通用化設計

前艙區域的碰撞傳力路徑、發艙縱梁和扭矩盒斷面尺寸、發艙縱梁的材質料厚可按照平臺最大整備質量設計，對于整備質量較小的車型可通過靈活減少部分加強板來實現。如此，既可實現尺寸較大部件的通用，也可避免設計冗余，增加輕量化效果。

3 前圍區域通用化設計

如表1所示，平臺化前圍區域主要受下車體寬度、地板高度、前輪距、輪胎尺寸及轉向系統等影響，針對各個關鍵接口要素影響范圍，將前圍總成分成6個模塊，如圖5所示[7]。

圖5 前圍分塊設計

3.1 基于輪胎尺寸變化的通用化設計

在平臺車型規劃時，左右前輪包后段、前圍加強橫梁按照最大綜合輪胎包絡進行避讓，可以實現同平臺車型的通用，如圖6所示。如后續車型輪胎尺寸超過前期規劃的最大包絡，前輪包后段及前圍加強橫梁重新開發，前圍板本體保持通用。

圖6 前圍模塊避讓輪胎包絡設計

3.2 基于地板高度變化的通用化設計

前圍板本體與前圍加強橫梁設計成滑動搭接，如圖7所示，前地板高度變化時，縱梁與前地板高度差改變，前圍板本體通過向上下滑動保持通用。

3.3 基于下車體寬度變化的通用化設計

下車體寬度變化時，前圍板本體保持通用，通過左右前輪包后段、前圍加強橫梁、前圍左右連接板向寬度變化來實現。

圖7 前圍板本體與前圍加強橫梁Z向滑動搭接設計

4 前地板區域通用化設計

如表1所示，平臺化前地板主要匹配軸距、下車體寬度、地板高度等關鍵接口影響，主要變動策略如下。

4.1 基于軸距變化的通用化設計

如圖8所示，前地板左、中、右分塊設計，中部為中央通道。軸距在前地板區域變化時，通過前地板后端止口位置向變化來實現左右地板通用，左右地板采用開口拉延方式成形，根據平臺軸距規劃在前地板上預留模具切邊位置。中央通道前后分塊設計，軸距變化時，前段主體保持通用，后段隨軸距變化專用。分塊位置在軸距影響區前部。

4.2 基于下車體寬度變化的通用化設計

下車體寬度小范圍變化時，可通過改變門檻內板向深度，如圖9所示，保持前地板通用；若下車體寬度變化范圍較大，超過門檻內板成形極限，不滿足碰撞安全需求時，則無法通過門檻內板截面調整來實現前地板通用，前地板無法保持通用。

4.3 基于前地板高度變化的通用化設計

前地板與門檻內板立面搭接，門檻內板立面設計成正向，前地板高度發生變化時，前地板與門檻向滑動搭接，前地板和門檻內板保持通用，如圖9所示。

5 后地板區域通用化設計

如表1所示，后地板平臺化影響因素相對較多。其中，地板高度變化時，后地板難以保持通用，座椅配置對下車體影響較大時亦難以實現通用；其余接口變化時，后地板的通用化策略如下。

如圖10所示，后地板前后分塊設計，分塊位置向尺寸在后輪心附近。僅軸距變化時，后地板前段匹配軸距開發專用，后地板后段保持通用。

圖10 后地板前后分段設計

僅后懸尺寸發生變化時，通用化策略與后懸尺寸變化量有關。后懸尺寸變化量較小時，可通過后圍內板上部向彎折，后地板保持通用，如圖11所示；后懸尺寸變化量較大時，后圍內板沖壓成形受限或后門洞造型受限，后地板后段匹配軸距變更。

圖11 后圍內板X向彎折設計

6 總結

綜上所述，平臺化車身下車體的通用化設計需要考慮平臺規劃的所有關鍵接口變化。根據接口變化的特點和影響位置不同，各模塊應對平臺通用化的策略不同，但其核心都是均衡考慮關鍵接口、制造成本、整車性能、制造工藝方面要求，最大程度實現下車體各模塊關鍵零部件的通用，從而降低整車開發成本并縮短設計、驗證周期。

[1] 陸恒,于忠娟,劉寶新.某款汽車下車體平臺化設計[J].汽車實用技術,2020,45(19):65-68.

[2] 胡釗,熊輝,陳艷華,等.汽車門檻的通用化設計[J].成組技術與生產現代化,2023,40(1):45-47.

[3] 劉志群.基于通用化設計的車體鋼結構設計管理[J].機械工程師,2013(9):138-140.

[4] 吳純福,葉寶文,陳東,等.車身平臺兼容性設計與應用[J].汽車實用技術,2017,42(15):58-60.

[5] 李軍朋.車身下體平臺化研究[J].專用汽車,2023(4): 66-67.

[6] 湯湧,王叢,麻桂艷.汽車下車身平臺化設計方法研究[J].汽車實用技術,2018,43(6):110-112.

[7] 路遙,姜超,王勝玉.一種平臺化前圍板結構:CN2020 10740868.0[P].2020-10-23.

The Generalized Design of Underbody Platform

WANG Shengyu, HE Qiong

( Anhui Jianghuai Automobile Group Company Limited, Hefei 230601, China)

The article introduces the universal design of the vehicle underbody, considering key interface factors that affect the generalization of each module. Based on the study of the platform universal design principle, the key design points of realizing the universal, such as structure, block and lap are expounded. On the premise of meeting the platformization requirements of key interfaces and balancing factors such as cost, cycle, performance requirements, and manufacturing process difficulty during the product development,the universality of key components for each module of the vehicle underbody is maximized for making contributions to the rapid and flexible entry of vehicle products into the market.

Underbody;Platform; Generalization; Key interface factor

U462.1

A

1671-7988(2023)22-120-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.022.022

王勝玉（1991－），男，碩士，助理工程師，研究方向為車體結構設計，E-mail:csuwangshengyu@126.com。