汽车底盘系统开发.pdf

目录目录一 底盘概述二 底盘的开发流程三 底盘的系统设计与标定四 底盘的性能调校五 底盘的验证优化第一单元第一单元底盘系统概述底盘的定义底盘是指汽车上由传动系统、悬架系统、转向系统和制动系统等部分组成的组合，支承、安装汽车车身，发动机及其它各部件、总成，形成汽车的整体造型，承受发动机动力，保证正常行驶。底盘的组成悬置系统转向系统制动系统悬架系统操纵系统驱动系统燃油系统标准件第二单元第二单元底盘的开发流程整车与底盘系统开发流程项目开发节点预试生产试生产产品与生产工艺验证工程样车产品规划项目启动概念批准项目批准PSPPICAPAEPPPVSOPPPP-208-170-142-103-80-36-26-130Pre-PilotPilotProduct&ProcessValidationEngineeringPrototypeProduct Stratege&PlanningProgramInitiationConceptApproveProgramApproveStart of Production批量生产TG0TG1TG2ESO底盘架构件开发完成50%的整车性能标定完成80%的整车性能标定完成100%的整车性能标定EP软模/DV硬模底盘性能开发Calibration/ValidationEngingPrototype/IntegrationVehicleEngineeringSign-Off工程认可骡子车 Mule Car Tuning工程样车 EP Tuning前期开发 AVD数据发布概念数模TG0TG1TG2软模硬模概念数模造型及车身开发底盘系统开发流程-悬架系统预试生产试生产产品与生产工艺验证工程样车产品规划项目启动概念批准项目批准PSPPICAPAEPPPVSOPPPP-208-170-142-103-80-36-26-130Pre-PilotPilotProduct&ProcessValidatnEngingPrototypeProduct StrategicPlanningProgramInitiationConceptApproveProgramApproveStart of Production批量生产硬件开发软件开发Release1：仅EBD 功能；Mule装车；场地试验Release2：ABS/TCS/ESC基本性能；Release3：ABS/TCS/ESC性能优化；Release4：全功能软件；PP装车；公共道路试验Release5：量产软件；量产装车；SOPPSPPICAPAEPPPVSOPPPP-208-170-142-103-80-36-26-130Pre-PilotPilotProduct&ProcessValidatnEngingPrototypeProduct StrategicPlanningProgramInitiationConceptApproveProgramApproveStart of Production底盘系统开发流程-制动系统第三单元第三单元底盘的系统设计底盘的系统开发明确各开发要素控制，依据开发体系，实现各系统及零部件正向开发整车性能VTS子系统设计SSTS零件设计/分析零件/系统台架试验 DV整车调校验证底盘架构底盘架构开发2400143013701700428044804432460049001500A-级车系统方案：前悬架-麦弗逊，后悬架-扭转梁 电助力转向-C-EPSA级车系统方案：前悬架-麦弗逊，后悬架-四连杆、扭转梁 电助力转向-DP-EPS、C-EPSB级车系统方案：前悬架-麦弗逊，后悬架-四连杆，电助力转向 DP-EPS整车长度（mm）整备质量（kg）平台共用：平台共用：麦弗逊前悬架、四连杆后悬架、DP-EPS转向平台共用：平台共用：麦弗逊前悬架、扭转梁后悬架、C-EPS转向麦弗逊麦弗逊四连杆四连杆DP-EPS麦弗逊麦弗逊四连杆四连杆DP-EPS扭转梁扭转梁C-EPS麦弗逊麦弗逊扭转梁扭转梁C-EPS底盘系统选型规划 Handling Steering Roll-Over ResistanceWeightTireLateralForceTireVerticalForceCorneringInertiaForceRandom Road Motion Ride Braking&AccelerationBrakingInertiaForceTireFore/AftForceTireFore/AftForceWhat is Vehicle Dynamics?Comprised of 4 primary areas:Ride 平顺性 Handling 操纵稳定/转向 Braking 制动性能 Traction 驱动性能Handling RequirementsSource:T.GillespieFundamentals of Vehicle Dynamics,SAE BooksHandlingLinear HandlingNon-Linear HandlingLimit HandlingUndersteerGradientRoll GainYaw ResponseStabilityParkingEffortTurningDiameterMax Lateral AccelerationNonlinearUndersteerOn CenterDouble Lane Change稳态回转Lateral Acceleration Response TimeSteering Sensitivity稳态回转稳态回转阶跃和扫频阶跃0.4g稳态回转稳态回转静态/动态转向中心感最小转弯直径Rollover Stability双移线整车性能VTS子系统设计SSTS零件设计/分析零件/系统台架试验 DV整车调校验证底盘架构整车（底盘）性能开发竞争竞争车研究及性能目标车研究及性能目标设定设定-Ride and Handling Car 1 Car 2 Car3客观测试目标设定底盘性能开发 Brake VTS Example Government RegulationsStopping distance requirementsPedal feel requirementsBrake system responseBrake balance requirementsThermal requirementsLift and dive performance requirements Combined cornering and braking performance基础制动性能标杆标杆C标杆标杆BMule标杆标杆A制动踏板总成真空助力器带主缸总成ABS/ESP总成前制动卡钳总成手制动操纵机构总成前制动盘轮速传感器制动系统竞争竞争车研究及性能目标车研究及性能目标设定设定-Brake System底盘性能开发ADAMS特点结构化软件，可建立任何机械系统的虚拟样机可进行悬架KC特性仿真及整车仿真 建模思路首先确定硬点建立运动部件用约束将它们连接通过装配成为系统利用外力或运动驱动虚拟仿真分析-ADAMS-CAR利用ADAMS对悬架及整车操稳性能进行虚拟仿真分析Frequency ResponseDouble Lane ChangeRideStep ResponseRide and Handling SimulationMax PotholeRoughRoadCross DitchLoad PredictionSteering Axis(Kingpin Axis)5.5.2.1Cast Angle 5.5.2.2Caster Offset at WC 5.5.2.3Caster Offset at Groud 5.5.2.4SA Inclination Angle 5.5.2.5SA Offset at WC 5.5.2.6SA Offset at Groud 5.5.2.7Spindle Length 5.5.2.85.5.1 Steering and Camber Angle 105.5.2 Steering Axis Geometry 8 5.6 Suspension Motion 65.7.1 Ride Kinematics 175.7.2 Roll Kinematics 115.7.3 Steering Kinematics 115.7.4 Anti-Characteristics55.8 Ride and Roll Stiffness65.9.1 Camber and Steer Compliance45.9.2 Other Compliances 5SSTS Suspension K&C(SAE J670)Suspension Roll Camber 5.7.2.1Suspension Roll Camber Gradient 5.7.2.2Suspension Roll Inclination 5.7.2.3Suspension Roll Inclination Gradient 5.7.2.4Suspension Roll Caster 5.7.2.5Suspension Roll Caster Gradient 5.7.2.6Suspension Roll Steer 5.7.2.7Suspension Roll Steer Gradient 5.7.2.8Roll Center 5.7.2.9Roll Center Height 5.7.2.10Roll Axis 5.7.2.11Compliance Camber 5.9.1.1Camber Compliance 5.9.1.2Compliance Steer 5.9.1.3Steer Compliance 5.9.1.4-Lateral Force Steer-Long Force Steer-Aligning Torque SteerTotal=83整车性能VTS子系统设计SSTS零件设计/分析零件/系统台架试验 DV整车调校验证底盘架构Front Sprung MassRear Sprung MassTarget F/R Ride FrequencyRide RateSpring RateSpring Linkage RatioTire RateRidef=1/2p(k/m)1/2Ks=r2KwFlat RideFront to Rear Ride Frequency Balance Rear ride frequency higher than front Hope FrequencyDamping RatioSpring Requirements:1.Load2.Ride Frequency3.Travel(at various loads)/MEJat Curbat Curb+2at GVW(Ground Clearance)Ride freq 1.11.3HzHop Freq 1013HzKsuspmsmus长直线85kph悬架系统设计 Suspension K&C KtireRight turn shownRollRoll Gain(deg/g)Roll Center(mm)F/R Roll Stiffness(Nm/deg)CG Height(mm)Tire Lateral Load Transfer Distribution(TLLTD)Front View悬架系统设计 Suspension K&C 5mm5mm7mm12mmTop MountRoll CenterCLFront ViewCLFront ViewLBJInstant CenterKingpinLCABushingStrut MountRoll Center HeightRoll Center Height ExampleLBJLCA Bushing OriginalWC(-11mm)LBJ(+7mm)TireSize(-30mm)LCA Additional Bushing(-5mm)WC(-12mm)RCH 42mm92mm 63mmTire Envelop 轮胎包络Load CaseADAMSWheel CenterDisp.CATIATireEnvelopLoad Case ExampleTotal Rack Force AnalysisI-Shaft Balancing整车性能VTS子系统设计SSTS零件设计/分析零件/系统台架试验 DV整车调校验证底盘架构转向系统设计转向系统设计 SSTSGear Ratio方向盘力矩波动EPS Sizing转向系统设计转向系统设计 SSTSMax LoadEPS Control转向系统转向系统 EPS Control 底盘零件开发 整车操稳/平顺 转向性能 制动性能 系统开发 零部件开发 数据发布零部件数据设计工程分析性能调校 CAE 分析 DMU分析 工艺分析整车性能VTS子系统设计SSTS零件设计/分析零件/系统台架试验 DV整车调校验证底盘架构DCS:Design Concept Sheet概念设计方案（DCS）底盘零件开发DFMEA:潜在设计失效模式及后果分析（Design Failure Mode&Effects Analysis）DFMEASOR:需求定义（Statement of Requirement）TR:方案评审（Technical Review）SOR/TR DMU分析DMU间隙校核 数据校核举例 与动力总成间隙 最小离地间隙 CAE分析 焊接工序 冲压性能分析 工艺分析总装装配工艺 强度分析 疲劳寿命分析 CAE分析 动静刚度&模态分析底盘零件开发Flexible in XY planRigid in XZ planMultilinkTrailing Arm 强度分析强度分析 YXZYXZV1/V3FLCA Bushing Development Validation DV整车性能VTS子系统设计SSTS零件设计/分析零件/系统台架试验 DV整车调校验证底盘架构落锤试验落锤试验 Drop Hammer Test 各阶段数据发布底盘零件开发整车性能VTS子系统设计SSTS零件设计/分析零件/系统台架试验 DV整车调校验证底盘架构Q7Q6TG0-39TG1-33TG2-25EP软模/DV硬模Q5第四单元第四单元底盘的性能调校底盘调校底盘调校整车性能VTS子系统设计SSTS零件设计/分析零件/系统台架试验 DV整车调校验证底盘架构底盘调校底盘调校底盘调校底盘调校-客观试验客观试验 Step Response整车客观试验CAE试验数据后处理报告仿真数据定园稳态回转最大侧向加速度扫频阶跃0.4g静态/动态转向中心感最小转弯直径双移线底盘调校底盘调校-客观试验双移线客观试验双移线DLC Lateral Acceleration Response(CAE)Car 1Car 2Car 3粗糙路粗糙路 40kph过坎冲击试验30kph底盘调校底盘调校-平顺性客观试验平顺性客观试验 测量位置测量位置7 46531,28,9,10 41近期调校零部件状态底盘调校底盘调校-阶段零部件状态阶段零部件状态序号序号零件名称零件名称 标杆标杆 EP1EP12015.4.12015.4.13 32015.4.162015.4.16 2015.4.232015.4.23 2015.5.122015.5.122015.6.62015.6.61前弹簧31N/mm35.5N/mm35.5N/mm 35.5N/mm32N/mm33.7N/mm2后弹簧43N/mm 45N/mm45N/mm45N/mm45N/mm45N/mm3前稳定杆22.5mm25.5mm25.5mm 25.5mm 24.5mm 24.5mm4后稳定杆19.5mm21.5mm21.5mm 21.5mm 19.5mm 20.5mm5前减振器SF00006F035F035F035F035F0386后减振器SF00013R038R038R038R038R0457前缓冲块(56g)NDI 60gNDI 60gNDI 60gNDI 60g(56g)8后缓冲块(86g)NDI 105gNDI 105gNDI 105gNDI 105g(86g)9前下摆臂前衬套(70HS)70HS65HS70HS70HS70HS9前下摆臂后衬套(70HS)70HS(70HS)(70HS)(70HS)(70HS)10后纵臂衬套(53HS)53HS(53HS)(53HS)(53HS)(53HS)21胎压235/60R18 103W-设计(bar)-GVW(bar)2.1F 2.1R 2.3F 2.3R2.2F 2.5R2.2F 2.5R2.2F 2.5R2.2F 2.5R2.2F 2.5R助力特性助力特性车速车速 方向盘方向盘位置位置Q5 Q5 方向盘方向盘力矩力矩 (N/m(N/m)S700 S700 方向盘方向盘力矩力矩 (N/m(N/m)0kph 02.25272.62151802.50943.05313602.65033.355320kph 01.46130.4607902.78192.59581803.03453.088280kph 01.0560.4685153.20143.3974303.52874.409100kph 01.04940.5888103.01373.3653204.06864.5959Steering Sensitivity车速车速Q5(g/100deg)S700(g/100deg)80 kph1.541.48100 kph2.222.19Torque Gradient车速车速Q5(Nm/g)S700(Nm/g)80 kph13.3313.44100 kph1214.1 Q5 S700 Q5 S700 Q5 S700底盘调校底盘调校 EPS EPS性能客观试验性能客观试验 标杆标杆EPEP标杆标杆标杆标杆EP标杆标杆EP标杆标杆EPEP标杆标杆ESC系统性能制动性能客观试验制动性能客观试验 基础制动性能标杆标杆C标杆标杆BMule标杆标杆A标杆标杆AMule制动距离制动距离100km/h100km/h（轻载）（轻载）制动距离制动距离40.8m40.8m，充分发出的平均减速度，充分发出的平均减速度MFFDDMFFDD为为9.96m/s29.96m/s2，满足，满足VTSVTS要求。要求。制动性能客观试验制动性能客观试验-制动距离制动距离 减速度速度P_FL0501001502002503000102030405060708090100Pedal Force/NPedal Travel/mmPedalForce-PedalTravel Q50.05g-Q50.5g-Q5S7000.05g-S7000.5g-S70005010015020025030000.511.5Pedal Force/NDeceleration/gPedalForce-Deceleration Q50.05g-Q50.5g-Q5S7000.05g-S7000.5g-S700010203040506070809010000.511.5PedalTravel/mmDeceleration/gPedalTravel-Deceleration Q50.05g-Q50.5g-Q5S7000.05g-S7000.5g-S700制动踏板感觉踏板行程踏板力踏板行程踏板力减速度减速度油门踏板0踏板行程踏板力EP标杆B标杆C四驱系统性能四驱系统性能(AWD,AWD+XWD)EP标杆标杆A EP(AWD)标杆A四轮轮速纵向加速度四驱输出扭矩纵向加速度四驱输出扭矩压实雪面，D档，空载，从静止全油门加速到70km/h EP(AWD)四轮轮速纵向加速度四驱输出扭矩 EP(AWD+XWD)低附弯道，雪圆环，半径100m，全油门加速到该车辆弯道极限车速四驱系统性能四驱系统性能(AWD,AWD+XWD)mode numberFreq.(hz)fore/aftKexLateralKEyBunceKEzRollKERxPitchKERyYawKERzmode16.310.0%98.6%0.0%0.9%0.3%0.2%mode 28.210.0%0.0%99.1%0.0%0.7%0.1%mode 39.1498.5%0.0%0.0%0.0%1.1%0.3%mode 49.680.9%0.2%0.5%0.5%86.1%11.8%mode 513.390.0%0.0%0.0%0.3%1.2%98.5%mode 616.060.0%0.8%0.0%98.8%0.0%0.3%稳态(idle):D档（AC/on，AC/off）N 档（AC/on，AC/off）R档（AC on）瞬态：1档缓加速 (1000-5000rpm)2档急加速(1500-5000rpm)3档急加速（1500-5500rpm）悬置系统性能标定悬置系统性能标定第五单元第五单元底盘的验证/优化底盘验证试验状态试验台架DV:设计验证（Design Validation）PV:产品验证（Product Validation）相关性静强度载荷工况零部件台架试验标准整车道路试验标准45000km16000km底盘路试验证（一）底盘结构强度耐久路试验证整车耐久路试验证Panic Brake比利时路乙Pothole#3底盘路试验证（二）北京通县试验场Pothole#1高120mm上底边长2700mm进入边长1050mm跑出边长150mm38.656.5底边1500mm底盘设计优化整改1）路试问题（TIR）2）提出优化方案并进行CAE、工艺、成本分析3）确定解决方案及实施计划底盘路试验证（四）底盘路试验证（五）TIR 问题 故障分类 耐久试验整车与底盘系统开发流程项目开发节点预试生产试生产产品与生产工艺验证工程样车产品规划项目启动概念批准项目批准PSPPICAPAEPPPVSOPPPP-208-170-142-103-80-36-26-130Pre-PilotPilotProduct&ProcessValidationEngineeringPrototypeProduct Stratege&PlanningProgramInitiationConceptApproveProgramApproveStart of Production批量生产TG0TG1TG2ESO底盘架构件开发完成50%的整车性能标定完成80%的整车性能标定完成100%的整车性能标定EP软模/DV硬模底盘性能开发Calibration/ValidationEngingPrototype/IntegrationVehicleEngineeringSign-Off工程认可骡子车 Mule Car Tuning工程样车 EP Tuning前期开发 AVD数据发布概念数模整车性能VTS子系统设计SSTS零件设计/分析零件/系统台架试验 DV整车调校验证底盘架构谢谢！