清华大学课件汽车构造II底盘系统.pptVIP

*************************************新能源汽车底盘电动汽车底盘特点电动汽车底盘采用全新的滑板式平台设计，电池组通常集成在底盘中央，形成低重心结构。由于取消了传统发动机和变速箱，电动底盘拥有更大的设计自由度，可以优化空间布局和重量分布。电机通常直接安装在车轴上或轮毂内，简化了传动系统。电动底盘的另一特点是高度集成化和模块化，便于不同车型共享平台，降低成本。电动底盘还需要特殊的防护设计，确保高压部件的安全和EMC电磁兼容性。混合动力底盘设计混合动力汽车底盘需要同时容纳传统动力系统和电气系统，面临更复杂的空间布局挑战。根据混合动力类型不同，底盘结构也有很大差异：并联式混合动力保留了大部分传统底盘结构；串联式混合动力更接近纯电动底盘；插电式混合动力则需要考虑更大的电池组布置。混合动力底盘设计的关键是平衡多种动力源，优化重量分布和空间利用率，同时确保NVH性能和安全性。底盘材料技术高强度钢高强度钢(HSS)和超高强度钢(UHSS)是现代底盘的主要材料，强度可达普通钢的3-5倍。热成形钢(热冲压钢)能够达到1500MPa以上的强度，广泛用于车身安全笼架和关键结构件。多相钢如双相钢(DP)、相变钢(TRIP)等具有优异的强度-延展性平衡，适用于复杂形状的底盘部件。高强钢的应用可在保证强度的同时减薄板材，实现轻量化。铝合金铝合金密度仅为钢的1/3，具有良好的比强度和耐腐蚀性，是底盘轻量化的理想材料。常用的底盘铝合金有6系(Al-Mg-Si)和7系(Al-Zn)，前者焊接性好，后者强度高。铝合金主要用于悬架臂、转向节、车轮、副车架等部件，高端车型甚至采用全铝底盘。铝合金部件可通过压铸、锻造或挤压成型，近年来铝合金焊接和连接技术也取得重大进展。复合材料碳纤维复合材料(CFRP)和玻璃纤维复合材料(GFRP)在底盘领域应用日益广泛。CFRP强度高、重量轻，主要用于高性能车型的传动轴、悬架臂和底盘结构件；GFRP成本较低，多用于非承载部件。此外，金属基复合材料如铝基碳化硅复合材料用于制动盘，具有优异的散热性和耐磨性。复合材料的最大挑战是高成本和批量生产工艺，但随着技术进步，这些障碍正逐步克服。底盘结构分析有限元分析有限元分析(FEA)是底盘结构分析的核心方法，通过将复杂结构离散为有限个单元，建立数学模型进行计算。在底盘开发中，FEA主要用于强度分析、刚度分析、模态分析、碰撞分析和疲劳分析等。通过FEA，设计人员可以识别结构薄弱环节，优化材料分布，预测部件寿命，大幅提高设计效率。现代FEA软件如NASTRAN、ABAQUS和LS-DYNA已广泛应用于汽车行业，能够处理包括非线性材料、大变形和动态接触在内的复杂问题。仿真技术除FEA外，底盘分析还依赖多体动力学(MBD)、计算流体动力学(CFD)等仿真技术。MBD适用于分析底盘系统的运动学和动力学特性，如悬架运动轨迹、转向特性和舒适性等；CFD则用于空气动力学分析和散热分析。通过不同仿真技术的协同应用，可以全面评估底盘设计方案。虚拟试验台(VirtualTestBench)将仿真与控制系统结合，能够在虚拟环境中测试底盘系统的动态性能和控制策略，进一步缩短开发周期。计算机辅助设计(CAD)是底盘开发的基础工具，提供精确的三维几何模型。现代CAD软件如CATIA、NX和Creo不仅支持模型创建，还集成了参数化设计、拓扑优化和仿真分析功能，实现设计、分析和制造的无缝衔接。底盘行业已普遍采用基于模型的设计(MBD)理念，建立包含完整信息的数字样机，大幅提高协同设计效率。底盘动力学车辆运动学研究车辆几何运动规律而不考虑作用力动力学模型建立描述车辆运动和受力关系的数学模型稳定性分析研究车辆在各种条件下的动态稳定特性3性能预测基于模型预测车辆各项动力学性能指标底盘动力学是研究车辆运动规律和性能的学科，是底盘设计的理论基础。车辆运动学主要研究车辆的运动轨迹、转向几何关系和悬架运动特性等，不考虑作用力的影响。动力学则研究车辆在各种力的作用下的运动规律，包括纵向动力学(加速和制动)、横向动力学(转向和侧向稳定性)和垂向动力学(悬架和舒适性)。建立准确的车辆动力学模型是性能分析和控制系统开发的基础。根据复杂度不同，常用的模型包括单轨模型(自行车模型)、双轨模型和多自由度模型等。这些模型结合轮胎模型(如MagicFormula模型)，能够准确预测车辆在各种条件下的性能表现。基于这些分析，工程师可以优化底盘参数，如悬架刚度、阻尼特性、转向比等，实现最佳的操控性和舒适性平衡。底盘舒适性技术振动控制低频振动抑制：优化悬架参数，减少车身俯仰和侧倾中