汽车前副车架轻量化设计的研究
发布时间：2022-01-04 14:43
底盘零部件的轻量化设计对于改善汽车燃油经济性具有积极意义。副车架是汽车底盘结构的重要组成部分,它可以提高悬架连接刚度并优化整车平顺性。目前汽车前副车架的轻量化设计主要依赖于工程师的经验,设计效率低且减重效果不够理想。本文以多体动力学、有限元分析、结构优化设计和信号处理理论为基础,提出一种高效的副车架轻量化设计方案,并将此方案应用至某款汽车前副车架轻量化设计的项目中。首先根据主机厂提供的强度设计标准选取了6种极限工况。利用商用多体动力学软件Adams/Car建立了整车模型和极限工况相应的试车场路面模型,仿真得到副车架各硬点的强度载荷谱。提出基于极限工况载荷谱的强度分析载荷边界条件的确定方法,为后续轻量化设计过程中的副车架强度性能校核提供了可靠的载荷边界条件。通过选取合适的网格类型并模拟副车架焊缝、衬套以及螺栓等主要连接关系,建立了副车架有限元模型。根据有限元理论进行了强度分析、考虑副车架刚体位移的安装点刚度分析以及副车架自由模态分析,为副车架轻量化提供了设计方向。改进了副车架结构并重新建立有限元模型。更换了副车架主体材料,通过多组材料拉伸试验获取了新材料的真实应力应变曲线。利用基于材料非...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
几种典
华南理工大学硕士学位论文14位移曲线，图2-2所示为副车架与车身前安装点衬套的特性曲线，其中图2-2(a)、2-2(b)所示为分别为副车架前车身安点衬套由试验所得的三向非线性平动刚度曲线与三向线性转动刚度曲线。a)三向平动刚度曲线b)三向转动刚度曲线图2-2副车架车身前安装点衬套六向刚度曲线软件中前副车架与车身安装点的衬套，以及副车架与左控制臂前安装点衬套方向的定义如图2-3所示。图2-3底盘衬套方向示意图减振器特性对于极限工况下零部件的载荷具有很大的影响。减振器的阻尼是高度非线性且非对称的。非线性是由于在设计时需要考虑不同冲击速度需要不同程度的力；非对称则是由于减振器在压缩和伸张行程时的阻尼需要设计在不同的水平，一般情况下减振器伸张行程的阻尼要高于两倍的压缩行程阻尼。减振器的力学特性相当复杂，因为减振器里的液压油在流动时需要考虑摩擦、空气刚度等影响。本文所应用减振器的特性曲线由实际测试所得，图2-4所示为前、后悬架的减振器特性曲线。-4-3-2-101234-10000-50000500010000TxTyTz力（N）位移（mm）-15-10-5051015-300-200-1000100200300RxRyRz力矩（Nm）角度(deg)
华南理工大学硕士学位论文16以及差速器。本节主要介绍建模的结果，所需参数已在上节进行具体说明，部分参数涉及企业核心机密不予展示，同时具体建模过程为软件操作，此处不再赘述。图2-6所示为前悬架子系统建模结果。本文所研究混合动力汽车的前悬架为麦弗逊悬架，后悬架为拖曳臂悬架。Pt3:左控制臂前连接点，Pt4:左控制臂后连接点，Pt61:横向稳定杆右安装点,Pt80:转向机前安装点，Pt83:转向机右安装点，Pt904:右悬置安装点Pt906:左悬置安装点图2-6前悬架子系统多体动力学模型整车模型为考虑柔性体的刚柔耦合模型，即对部分变形较大的零部件例如控制臂、副车架等进行了柔性化处理以提高模型可靠度。图2-7为建立的整车多体动力学模型。图2-7整车多体动力学模型本文采用建立整车模型与路面模型后驱动整车在路面上进行仿真，提取指定强度工况下底盘零部件各硬点极限工况强度载荷谱，处理载荷谱的数据进而确定底盘零部件强
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多学科多目标的后副车架轻量化设计[J]. 钟自锋. 机械设计与研究. 2018(05)
[2]基于拓扑优化法的副车架概念设计[J]. 尹辉俊,曹稚英,张婷婷. 机械设计与研究. 2018(03)
[3]响应面和多目标遗传算法结合的副车架优化[J]. 鲁宜文,王东方,缪小冬,王强. 机械设计与制造. 2018(04)
[4]汽车控制臂台架疲劳试验载荷块编制[J]. 朱剑峰,张君媛,陈潇凯,谷尧颖,王水莹. 吉林大学学报(工学版). 2017(05)
[5]铝合金前副车架CAE分析及试验验证[J]. 易斌. 公路与汽运. 2017(02)
[6]某轿车前副车架服役载荷模拟试验加速方法研究[J]. 于佳伟,郑松林,冯金芝,陈铁. 机械工程学报. 2016(22)
[7]后副车架拓扑优化概念设计和智能轻量化方法研究[J]. 朱剑峰,王水莹,林逸,寇宏滨,余雷,陈广阳. 汽车工程. 2015(12)
[8]前副车架焊缝疲劳分析和寿命优化[J]. 邓雄志,兰凤崇,谭东升. 计算机辅助工程. 2015(02)
[9]轿车副车架轻量化设计[J]. 丁荣,苏小平,王宏楠. 机械设计. 2015(03)
[10]实验设计与近似模型结合下的副车架结构轻量化优化[J]. 朱剑峰,林逸,史国宏,寇宏滨,姜欣,王水莹. 汽车工程. 2015(02)
硕士论文
[1]重型商用车操纵稳定性分析及参数匹配[D]. 孙经来.吉林大学 2010
本文编号：3568529
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
几种典
华南理工大学硕士学位论文14位移曲线，图2-2所示为副车架与车身前安装点衬套的特性曲线，其中图2-2(a)、2-2(b)所示为分别为副车架前车身安点衬套由试验所得的三向非线性平动刚度曲线与三向线性转动刚度曲线。a)三向平动刚度曲线b)三向转动刚度曲线图2-2副车架车身前安装点衬套六向刚度曲线软件中前副车架与车身安装点的衬套，以及副车架与左控制臂前安装点衬套方向的定义如图2-3所示。图2-3底盘衬套方向示意图减振器特性对于极限工况下零部件的载荷具有很大的影响。减振器的阻尼是高度非线性且非对称的。非线性是由于在设计时需要考虑不同冲击速度需要不同程度的力；非对称则是由于减振器在压缩和伸张行程时的阻尼需要设计在不同的水平，一般情况下减振器伸张行程的阻尼要高于两倍的压缩行程阻尼。减振器的力学特性相当复杂，因为减振器里的液压油在流动时需要考虑摩擦、空气刚度等影响。本文所应用减振器的特性曲线由实际测试所得，图2-4所示为前、后悬架的减振器特性曲线。-4-3-2-101234-10000-50000500010000TxTyTz力（N）位移（mm）-15-10-5051015-300-200-1000100200300RxRyRz力矩（Nm）角度(deg)
华南理工大学硕士学位论文16以及差速器。本节主要介绍建模的结果，所需参数已在上节进行具体说明，部分参数涉及企业核心机密不予展示，同时具体建模过程为软件操作，此处不再赘述。图2-6所示为前悬架子系统建模结果。本文所研究混合动力汽车的前悬架为麦弗逊悬架，后悬架为拖曳臂悬架。Pt3:左控制臂前连接点，Pt4:左控制臂后连接点，Pt61:横向稳定杆右安装点,Pt80:转向机前安装点，Pt83:转向机右安装点，Pt904:右悬置安装点Pt906:左悬置安装点图2-6前悬架子系统多体动力学模型整车模型为考虑柔性体的刚柔耦合模型，即对部分变形较大的零部件例如控制臂、副车架等进行了柔性化处理以提高模型可靠度。图2-7为建立的整车多体动力学模型。图2-7整车多体动力学模型本文采用建立整车模型与路面模型后驱动整车在路面上进行仿真，提取指定强度工况下底盘零部件各硬点极限工况强度载荷谱，处理载荷谱的数据进而确定底盘零部件强
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多学科多目标的后副车架轻量化设计[J]. 钟自锋. 机械设计与研究. 2018(05)
[2]基于拓扑优化法的副车架概念设计[J]. 尹辉俊,曹稚英,张婷婷. 机械设计与研究. 2018(03)
[3]响应面和多目标遗传算法结合的副车架优化[J]. 鲁宜文,王东方,缪小冬,王强. 机械设计与制造. 2018(04)
[4]汽车控制臂台架疲劳试验载荷块编制[J]. 朱剑峰,张君媛,陈潇凯,谷尧颖,王水莹. 吉林大学学报(工学版). 2017(05)
[5]铝合金前副车架CAE分析及试验验证[J]. 易斌. 公路与汽运. 2017(02)
[6]某轿车前副车架服役载荷模拟试验加速方法研究[J]. 于佳伟,郑松林,冯金芝,陈铁. 机械工程学报. 2016(22)
[7]后副车架拓扑优化概念设计和智能轻量化方法研究[J]. 朱剑峰,王水莹,林逸,寇宏滨,余雷,陈广阳. 汽车工程. 2015(12)
[8]前副车架焊缝疲劳分析和寿命优化[J]. 邓雄志,兰凤崇,谭东升. 计算机辅助工程. 2015(02)
[9]轿车副车架轻量化设计[J]. 丁荣,苏小平,王宏楠. 机械设计. 2015(03)
[10]实验设计与近似模型结合下的副车架结构轻量化优化[J]. 朱剑峰,林逸,史国宏,寇宏滨,姜欣,王水莹. 汽车工程. 2015(02)
硕士论文
[1]重型商用车操纵稳定性分析及参数匹配[D]. 孙经来.吉林大学 2010
本文编号：3568529
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