汽车底盘结构及其发展研究
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摘 要：在汽车基本结构中，底盘需要发挥重要作用。基于此，本文对汽车底盘结构展开了分析，对传动系、行驶系、制动系和转向系的结构组成情况进行了研究，然后对汽车底盘结构的轻量化、稳固化和动力化发展趋势进行了探讨，为关注这一话题的人们提供参考。
关键词：汽车 底盘结构 轻量化 动力化
中图分类号：U463.3 文獻标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）12（a）-0071-02
近年来，汽车底盘结构取得了不断发展，以满足汽车的安全、稳定运行要求。作为装载汽车各种系统和零件的部位，汽车底盘结构复杂，将对汽车整体性能产生影响。因此，还应加强汽车底盘结构研究，以便在进一步掌握汽车构造的同时，了解汽车技术的未来发展方向。
1 汽车底盘结构分析
汽车底盘是汽车基体，需要为其他部件提供支撑力，从结构上来看可以划分为四个部分，即传动系、转向系、行驶系和制动系，不同部分拥有不同结构和功能，需要实现结构合理化设计，以便使汽车行驶的稳定性、安全性和动力性得到保证。
1.1 传动系
按照动力传输方式，传动系可以划分为液压传动、液力传动、机械传动和电传动等类型。从结构上来看，包含离合器、差速器、万向传动装置、变速器等构件。离合器分为液力式、摩擦式等多种，广泛应用的为片式摩擦离合器，拥有较大摩擦系数，在外界操纵力作用下可以实现发动机输出动力和车轮动力转换。摩擦片数需要结合实际情况确定，通常为一片。按照换挡方式，变速器可以划分为机械式、动力式等多种，前者由人力通过操纵机构拨动齿轮或结合套实现换挡操作，后者采用换挡离合器，通过将不同档位齿轮与轴连接实现换挡操作[1]。针对相交轴，需要利用万向传动装置实现动力传递。而减速器等构件采用齿轮传动，结合整车构造和发动机位置进行安装固定，可以使行驶中的车辆减速运行。传动系可以与汽车发动机联合，负责将到发动机动力传输给驱动车轮，确保汽车在不同工况下均能正常行驶。
1.2 转向系
转向系由转向轴、转向盘等构件组成，能够对汽车行驶方向进行转变。转向器将在车架上固定，实现转向操纵力传输时会改变传动力方向。在工作过程中，转动盘发生转动后，会向转向器施加力，促使内部齿条轴重复循环运动，促使转向操纵力得到放大，因此能够实现汽车行驶方向调整。按照国家规定，转向盘多位于左侧，因为能够使两车交会时保持视线开阔。在转向系设计中，需要加强角传动比控制，即转向盘转角增量与同侧转向节增量比。在汽车设计提出不同的转向灵敏度要求时，需要采取不同的转向角传动比。如果灵敏度较高，还要利用助力转向装置和变速转向器保证转向轻便和灵敏。
1.3 行驶系
行驶系可以对发动机动力进行接收，实现汽车驱动轮的驱动。与转向系联合，能够使汽车行驶期间得到稳定操纵。从构件组成上来看，包含车架、车轿车轮和悬架等，能够对汽车总重量进行承载，同时对车轮提供的地面反力进行承载，使汽车行驶振动、路面冲击力等得到削弱。在车架上，汽车的多数零件和系统都将得到固定，因此要求车架达到一定刚度和强度要求，可以划分整体式和铰链式两类，前者车架为一整块，后者包含前后车架，采用铰链连接。车轿车轮与车轮操控密切相关，需要对制动力、垂直反力等力引起的力矩进行承受，包含转向桥、驱动桥等多种。悬架与车架车桥直接连接，能够利用减振器等部件提高车辆的稳定性。
1.4 制动系
制动系由驻车制动系和行车制动系这两套制动系统构成，彼此之间相互独立且相互关联，拥有各自独立的制动传动机构和制动器，国内汽车多配备配套制动防抱死系统。在制动系的作用下，行驶状态中的汽车能够可靠停驻和安全减速。在行车制动系统中，通常车轮制动器的旋转元件处于齿轮或半轴上。在驻车制动系统中，中央制动器通常在传动系的传动轴上进行旋转元件安装。
2 汽车底盘结构的发展探讨
2.1 轻量化发展
减轻底盘结构重量，不仅能够实现油耗节约，还能满足汽车安全运行需求，同时减少汽车尾气的排放，使汽车设计向着节能环保方向发展。现阶段，宝马、奔驰等汽车品牌都开始运用铝合金材料进行底盘车架生产，该种材料不仅具有较强的耐腐蚀性，同时密度较小、便于成型，能够实现底盘结构的轻量化。与此同时，镁合金等轻质化材料也经过了实验室研究，逐步进入到量化生产阶段，能够在汽车底盘架构生产中得到运用。在轻量化技术运用上，则提出了W形冲压梁，通过高强冲压加工成型，能够在提升底盘结构强度的同时，实现结构轻量化设计[2]。采用W梁，也能减少应力集中、横截面跨度大等问题的产生，促使底盘梁结构的刚度得到提升，因此在底盘结构设计与制造中逐步得到了应用。从结构发展方向上来看，未来汽车底盘结构将取得轻量化发展。
2.2 稳固化发展
悬架结构设计，就是为了提高汽车底盘稳定性。汽车底盘结构是否稳固，直接关系到汽车行驶是否具有安全性。因此在底盘结构发展中，将向着稳固化的方向发展。在行驶速度较高的汽车中，通常需要完成由弹性元件、减振器、导向装置构成的悬架设计，借助钢板弹簧对地面颠簸带来的振动进行缓冲，利用减振器使通过弹性元件传递的振动能量得到衰减。在现代汽车中，多采用液压式减振器，可以凭借工作油在狭小缝隙中流动产生的热量对振动动能进行消耗。此外在底盘结构研制上，目前重点进行热成型高强度钢材的研发，运用在底盘防撞结构上能够使车辆整体刚度和强度得到提高，保证结构的稳固性。在底盘构件设计上，也可开始采用圆形孔的手段，以便使构件应力能够得到均匀分布，保证构件安全。
2.3 动力化发展
为满足社会发展节能环保要求，新能源汽车得到了研发。不同于传统汽车，新能源汽车侧重采用铝制滑板式底盘，尽管核心部件组成无明显差别，但是由于需要采用电子控制方式进行转向、制动等系统的调控，使得底盘结构形式发生了一定变化。在底盘结构设计上，离合器、变速器等部件被取消，转向系统等利用电气连接，使得底盘空间有所增大。在前后轴位置，需要完成动力电机的布置，因此在底盘结构设计上需要提高动力传递效率，以便使汽车更具实用性。底盘上装载的油箱被动力电池组取代，需要实现分散摆放，以便减少摩擦和碰撞。结合这一特点进行底盘结构改装，需要保证电池组位于底盘质心，应靠近主减速器，以便使动力传递过程中产生的能量损耗得到减少，同时也能使动力分配更加均匀，在实现底盘空间结构充分利用的同时，促使汽车制动、转向和行驶等能力得到提高[3]。
3 结语
综上所述，汽车底盘各部分结构需要发挥不同功能，结合汽车整体性能要求实现合理设计，才能保证汽车运行质量。而伴随着汽车性能设计要求的不断提高，底盘结构将向轻量化、稳固化和动力化的方向发展，促使汽车工业技术水平达到新高度。
参考文献
[1] 吕天星.新能源汽车底盘设计方向探析[J].内燃机与配件，2018（10）：4-6.
[2] 王道胜，史振萍.微型新能源汽车底盘结构静强度分析及优化设计[J].汽车实用技术，2017（1）：21-22，43.
[3] 陈旭，兰孟飞，刘庆，等.汽车底盘模块划分及产品结构模型的建立[J].重庆理工大学学报：自然科学，2015，29（10）：19-23.
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