扭转梁后悬架结构设计

发布时间：2021-09-28 00:19

　　在国外内汽车市场上,不同车企相互之间的竞争越来越激烈,这给汽车的设计和研发工作带来了较大的挑战,在设计上在既要保证汽车的性能也要考虑零件的成本。扭转梁后悬架因为结构简单,占用空间小,成本低,性能优良,在乘用车上获得了广泛的运用。本文主要以实际开发的车型为基础,以工程运用的角度对扭转梁后悬的结构设计进行分析和研究。首先对扭转梁的横梁、纵臂和弹簧座等结构的主要形式进行分类和介绍,分析和评价了各种结构的优缺点,为扭转梁后悬的结构设计在性能和成本取舍上指明了方向。在扭转梁后悬架的布置上引入剪切中心对扭转梁的结构及性能参数进行讨论和分析,例如剪切中心对车辆不足转向特性的影响,对后悬架侧倾中心高度的影响以及对侧倾角刚度的影响等;通过设置单一变量研究了衬套点的布置对性能的影响;然后研究了弹簧布置对悬架受力的分析以及弹簧安装面和弹簧端部起始位置对性能和结构耐久的影响。其次对于扭转梁后悬架的运动模型,本文运用多体动力学中的相关公式推导了扭转梁的运动方程,同时介绍了扭转梁主要的操纵稳定性能如车轮定位参数、侧倾中心高度、侧倾转向系数等,并基于欧拉四元素法推导了相应的计算方法。然后在后扭转梁的结构设计上,重点... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

扭转梁后悬结构

工程硕士学位论文-5-图1.2扭转梁后悬设计流程图1.5本论文主要研究内容及方法通过资料的收集、整理、对比建立合理的计算模型。然后根据《汽车理论》、《计算多体系动力学》、《材料力学》、《薄壁杆件力学》等中的原理理论对悬架的进行性能、结构进行评估、计算。最后用UG建模和用MATLAB进行了数值计算、图像分析。本文对扭转梁后悬架分析研究的主要内容如下：（1）对扭转梁的结构进行分类介绍，如横梁、纵臂等结构，分析了各种结构的优缺点，并引入剪切中心对后悬架的结构布置进行分析，研究了不同的变量对扭转梁的运动性能和结构刚度强度的影响。运用多体系动力学理论建立了扭转梁后悬架运动的理论模型，对后悬架的车轮参数及侧倾中心高度、侧倾转向等进行了推导和分析，并对扭转梁性能参数的设计做了进一步的说明。（2）研究了扭转梁后悬架的横梁截面的设计方法，重点参考了《薄壁杆件力学》中的相关理论推导了开闭口横梁的剪切中心计算方法，同时考虑了扭转梁横梁的边界条件，采用约束扭转的理论推导出扭转刚度的计算方法，与CAE分析软进行对比，获得了较为满意的计算结果。（3）为了在工程运用上提高效率，运用MATLAB软件的优化工具箱对扭转梁安装衬套的角度布置和衬套各个方向的刚度进行了优化，从而得到最佳的不足转向特性。在最常用的EXCEL软件中通过VBA编程的宏命令使得扭转梁结构设计变得流程化、可视化。

扭转梁后悬架结构设计-6-第2章扭转梁后悬架构型分析及布置要求2.1扭转梁后悬架构型分析2.1.1横梁开口朝向根据横梁的开口方向，可以分为开口向下、向前、向后、向上四种结构[7]，同一位置的横梁，由于开口位置的不同，会导致横梁的剪切中心位置不同，使得整个扭转梁悬架的侧倾中心高度不同，从而影响扭转梁后悬架的性能，一般情况下多采用开口向下结构，还有采用开口向前、向后的横梁结构。开口向前会对空气动力学有一定的影响，横梁与纵臂搭接效果较好，横梁端部附近的应力分布较为合理。开口向后与弹簧座的搭接较难处理，一般适用于弹簧座不与横梁搭接的结构。开口向上会使剪切中心下移从而大大降低侧倾中心高度以及存在积水的问题,固基本不采用。开口向下有利于增加侧倾中心高度，横梁与纵臂搭接附近的应力一般存在前后应力不均匀的现象。图2.1横梁开口朝向2.1.2横梁截面形式有如（图2.2）所示结构：其中A/B/C类为钢板冲压而成；D类是圆管液压成型。在设计横梁时，一般需要做到两端焊接部位截面加大，使得焊接区域增大，减小应力集中；横梁中间截面较小，使得横梁应力分布均匀。A类为U型横梁，具有结构简单，成型工艺良好特点，其扭转效率高，但如设计不好，易出现应力集中现象。现阶段使用车型较少，主要应用于小型车辆。B类为瓦型横梁，具有较大的扭转刚度。C类为V型横梁+扭杆结构，具有结构简单，成型工艺良好的特点，V型横梁扭转效率不高，需增加扭杆才能满足扭转刚度需求，但扭转造成的应力比较分


本文编号：3410886