客车底盘设计及数据参数优化
陈益庆，李沁逸
摘要:客车底盘设计在客车设计过程中是相当重要的环节，而传统的设计方法在便捷性、可靠性、可扩展性方面都具有一定的局限;针对这种情况，继承传统设计的经典理论，结合二维CAD、三维CATIA在设计过程中的运用，并通过VPE对其性能参数进行了优化分析，形成了一套高效、可靠、开发成本底的设计方法体系，对相关底盘设计工作具有一定的借鉴价值。
关键词：客车地盘设计；二维设计CAD；三维设计CATIA；VPE
Bus chassis Design and Data parameter Optimization
CHEN Yi-qing，LI Qin-yi
Abstract:bus chassis design is a very important part of the design process in the bus, while the traditional design methods in convenience, reliability, scalability has certain limitations; in view of this situation, inherits the classical theory of traditional design, combined with the two-dimensional CAD, three-dimensional CATIA use in the design process, and through VPE optimized performance parameters analyzed, the formation of a highly efficient, reliable and development costs at the end the design methodology, has a certain reference value for the relevant chassis design.
Key words: bus chassis design; two-dimensional CAD; three-dimensional CA TIA; VPE
0前言：随着我国经济的飞速发展，城乡、城
际之间的联系日益密切，客车的发展在缓解繁重的交通压力中扮演着不可忽略的角色。
我国客车行业也抓住了这一机遇，得到迅猛发展，连续几年荣居世界第一客车大国。
与之同时，客车行业的竞争也日益强烈、用户对其要求也更加苛刻。
传统的设计方式单一、周期长、成本高，已经不能满足其发展的需要。
本文从结合客户的反应需求以及生产成本分析，选用了最合理的设计理念：通过合理选择底盘的各总成形式，并用二维CAD 反映底盘的合理布置；对底盘各总成进行合理的布置，通过三维CATIA建模确保底盘各总成运动协调；采用汽车整车性能计算系统VPE对整车性能数据进行优化。
实现了缩短设计周期、降低生产成本、丰富了设计手段，大大提高了其产品的舒适性、经济性、可靠性，以满足其发展的需要。
1设计理论方法
底盘是接受发动机的动力，使汽车产生运动，并能按照驾驶员的意志操纵使其正常行驶[1]。
根据客车的总体布置及整车的性能提出对各总成及部件的布置要求和特性参数等设计要求；协调整车与总成间、相关总成间、总成与有关部件间的布置关系和参数匹配关系，使之组成一个在给定使用条件下的使用性能达到最优并满足设计任务书所要求的整车参数和性能指标的客车[2-3]。
1.1：各总成的选型布置。
根据设计任务书确定车型结构，选定发动机及底盘各总成（图一）参数。
图一
1.2：确定整车基本情况。
主要尺寸参数：车长、
宽、高，轴距，前悬、后悬；性能参数：最高车速，最大爬坡度，最小离地间隙，接近角，离去角，纵向通过半径；质量参数：整车整备质量，总质量，载客量，轴荷分配等[4]。
2二维CAD在底盘设计中的运用
2.1运用二维CAD精确的绘制出总布置图（图二），对各部件进行仔细的布置，准确的画出各部件的形状尺寸和位置[5]。
图二
2.2运动校核：从整车角度出发进行运动学正确性的检查；对有相对运动的部件或零件进行运动干涉检查。
运动干涉的检查一般有：校核转向轮的跳动、传动轴的跳动、悬架与转向杆系的运动等。
确定其运动轨迹及运动空间，防止产生运动干涉和不协调等情况发生。
校核采用二维CAD绘制跳动或运动图（图三）并检查其是否符合设计要求。
图三
3三维CATIA在底盘设计中的应用：
三维CATIA是法国达索公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，在世界CAD/CAE/CAM领域中处于领导地位。
CATIA被广泛应用于航空航天、汽车制造、造船等设计领域，覆盖了从产品的草图设计、零部件设计、曲面造型、装配设计、工程绘图，到生产加工的全过程。
根据设计任务进行的前期数据计算以及在二维CAD制图设计，我们已经获得了比较完整的尺寸参数，可以直接运用到三维CATIA的设计过程，精简了设计环节。
3.1零部件的建模
以蜗杆模型（图四）建立为例，阐述了二维CAD与三维CATIA在设计过程中的完美结合，避免了不必要的重复工作，提高其效率。
将已精确绘制出来的二维CAD图纸导入CATIA，将其三视图粘贴在零部件设计模块里的草图设计中，并对其进行尺寸约束固定，实现基于二维CAD图纸进行零部件三维建模。
[6-7]
图四
3.2在CATIA环境下的底盘装配：根据设计任务，获取整车及各总成的技术参数、尺寸参数。
利用CATIA分别对各总成进行建模：如前悬架，转向系，后悬架，轮胎等三维模型，组建整车三维模型。
通过对整车模型的分析，补充确定各总成的质量、质心及转动惯量等质量特性参数，为后续的模型动力学分析更为准确[8]。
4 VPE的应用及整车性能参数的优化
VPE（汽车整车性能计算系统）是由上海同济同捷科技有限公司开发的一款基于对汽车整车性能计算评估的系统。
评价一辆汽车的性能，要从动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性与平顺性等方面来平衡。
在完成底盘的总体布置设计以后，需要对其基本性能进行验算，以确定布置设计结果是否满足性能基本要求。
为满足这一要求必须将汽车动力学与计算机仿真、优化技术结合起来，对设计产品的性能进行预测，这样大大减少用于试制、试验的时间和费用，提高设计的效率和质量。
因此，本文把汽车整车性能计算底盘总体设计的一个重要模块进行阐述。
4.1 VPE的功能及运用：数据库及数据文件，动力性计算，燃油经济性计算，操纵稳定性计算，平顺性计算，动力系总成匹配，技术报表。
4.2 动力性的优化[9]。
以动力性计算为例对其运用操作进行介绍。
跟据设计任务确定基本参数（如图五）
图五
确定参数后，进行动力性计算。
并在图表和输出栏中显示出结果（如图7）。
图六
在进行多余一次的计算时，会出现一个对话框提示选择“是否保留上次计算结果并进行比较”，若选择“否”，则不进行比较，选择“是”，则保留上次结果，并将前几次的结果进行比较。
从而使动力性达到最佳。
5 结束语：在整个地盘设计过程中，充分利用
了传统地盘设计的经典理论，并结合现代高新技术，如CAD、CATIA、VPE等相关软件的应用，成功的将设计向计算机优化设计转化。
新的设计体系不仅提高其设计效率、缩短周期、减少成本，而且还能提高产品性能质量，使产品更具竞争性。
参考文献(References)：
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[2]刘惟信. 汽车设计[M]. 北京：清华大学出版社，2001：341-505.
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[4]王望予. 汽车设计[M]. 机械工业出版社，2000：5-20，134-150.
[5]宋永立.TJR6120D06客车的三段式车架设计[J]. 客车技术与研究,2001, 23 (1)：8-9.
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[7]齐圆圆基于CATIA的客车快速设计技术研究[D] 2009(5) 15-32
[8]史业，王骞，华典，兰天虹，于亨通，张昕基于UG/ADAMS的纯电动汽车底盘结构优化[J] 实验室研究与探索 2013（8） 85-87 [9]李伯岳,宋传学.客车动力性和燃油经济性的计算机模拟[J].计算机仿真，2007，24 (9)：
255-257.。
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