汽車前副車架輕量化設計的研究
發(fā)布時間：2022-01-04 14:43
底盤零部件的輕量化設計對于改善汽車燃油經濟性具有積極意義。副車架是汽車底盤結構的重要組成部分,它可以提高懸架連接剛度并優(yōu)化整車平順性。目前汽車前副車架的輕量化設計主要依賴于工程師的經驗,設計效率低且減重效果不夠理想。本文以多體動力學、有限元分析、結構優(yōu)化設計和信號處理理論為基礎,提出一種高效的副車架輕量化設計方案,并將此方案應用至某款汽車前副車架輕量化設計的項目中。首先根據主機廠提供的強度設計標準選取了6種極限工況。利用商用多體動力學軟件Adams/Car建立了整車模型和極限工況相應的試車場路面模型,仿真得到副車架各硬點的強度載荷譜。提出基于極限工況載荷譜的強度分析載荷邊界條件的確定方法,為后續(xù)輕量化設計過程中的副車架強度性能校核提供了可靠的載荷邊界條件。通過選取合適的網格類型并模擬副車架焊縫、襯套以及螺栓等主要連接關系,建立了副車架有限元模型。根據有限元理論進行了強度分析、考慮副車架剛體位移的安裝點剛度分析以及副車架自由模態(tài)分析,為副車架輕量化提供了設計方向。改進了副車架結構并重新建立有限元模型。更換了副車架主體材料,通過多組材料拉伸試驗獲取了新材料的真實應力應變曲線。利用基于材料非...
【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：102 頁
【學位級別】：碩士
【圖文】：
幾種典
華南理工大學碩士學位論文14位移曲線，圖2-2所示為副車架與車身前安裝點襯套的特性曲線，其中圖2-2(a)、2-2(b)所示為分別為副車架前車身安點襯套由試驗所得的三向非線性平動剛度曲線與三向線性轉動剛度曲線。a)三向平動剛度曲線b)三向轉動剛度曲線圖2-2副車架車身前安裝點襯套六向剛度曲線軟件中前副車架與車身安裝點的襯套，以及副車架與左控制臂前安裝點襯套方向的定義如圖2-3所示。圖2-3底盤襯套方向示意圖減振器特性對于極限工況下零部件的載荷具有很大的影響。減振器的阻尼是高度非線性且非對稱的。非線性是由于在設計時需要考慮不同沖擊速度需要不同程度的力；非對稱則是由于減振器在壓縮和伸張行程時的阻尼需要設計在不同的水平，一般情況下減振器伸張行程的阻尼要高于兩倍的壓縮行程阻尼。減振器的力學特性相當復雜，因為減振器里的液壓油在流動時需要考慮摩擦、空氣剛度等影響。本文所應用減振器的特性曲線由實際測試所得，圖2-4所示為前、后懸架的減振器特性曲線。-4-3-2-101234-10000-50000500010000TxTyTz力（N）位移（mm）-15-10-5051015-300-200-1000100200300RxRyRz力矩（Nm）角度(deg)
華南理工大學碩士學位論文16以及差速器。本節(jié)主要介紹建模的結果，所需參數已在上節(jié)進行具體說明，部分參數涉及企業(yè)核心機密不予展示，同時具體建模過程為軟件操作，此處不再贅述。圖2-6所示為前懸架子系統建模結果。本文所研究混合動力汽車的前懸架為麥弗遜懸架，后懸架為拖曳臂懸架。Pt3:左控制臂前連接點，Pt4:左控制臂后連接點，Pt61:橫向穩(wěn)定桿右安裝點,Pt80:轉向機前安裝點，Pt83:轉向機右安裝點，Pt904:右懸置安裝點Pt906:左懸置安裝點圖2-6前懸架子系統多體動力學模型整車模型為考慮柔性體的剛柔耦合模型，即對部分變形較大的零部件例如控制臂、副車架等進行了柔性化處理以提高模型可靠度。圖2-7為建立的整車多體動力學模型。圖2-7整車多體動力學模型本文采用建立整車模型與路面模型后驅動整車在路面上進行仿真，提取指定強度工況下底盤零部件各硬點極限工況強度載荷譜，處理載荷譜的數據進而確定底盤零部件強
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于多學科多目標的后副車架輕量化設計[J]. 鐘自鋒. 機械設計與研究. 2018(05)
[2]基于拓撲優(yōu)化法的副車架概念設計[J]. 尹輝俊,曹稚英,張婷婷. 機械設計與研究. 2018(03)
[3]響應面和多目標遺傳算法結合的副車架優(yōu)化[J]. 魯宜文,王東方,繆小冬,王強. 機械設計與制造. 2018(04)
[4]汽車控制臂臺架疲勞試驗載荷塊編制[J]. 朱劍峰,張君媛,陳瀟凱,谷堯穎,王水瑩. 吉林大學學報(工學版). 2017(05)
[5]鋁合金前副車架CAE分析及試驗驗證[J]. 易斌. 公路與汽運. 2017(02)
[6]某轎車前副車架服役載荷模擬試驗加速方法研究[J]. 于佳偉,鄭松林,馮金芝,陳鐵. 機械工程學報. 2016(22)
[7]后副車架拓撲優(yōu)化概念設計和智能輕量化方法研究[J]. 朱劍峰,王水瑩,林逸,寇宏濱,余雷,陳廣陽. 汽車工程. 2015(12)
[8]前副車架焊縫疲勞分析和壽命優(yōu)化[J]. 鄧雄志,蘭鳳崇,譚東升. 計算機輔助工程. 2015(02)
[9]轎車副車架輕量化設計[J]. 丁榮,蘇小平,王宏楠. 機械設計. 2015(03)
[10]實驗設計與近似模型結合下的副車架結構輕量化優(yōu)化[J]. 朱劍峰,林逸,史國宏,寇宏濱,姜欣,王水瑩. 汽車工程. 2015(02)
碩士論文
[1]重型商用車操縱穩(wěn)定性分析及參數匹配[D]. 孫經來.吉林大學 2010
本文編號：3568529
【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：102 頁
【學位級別】：碩士
【圖文】：
幾種典
華南理工大學碩士學位論文14位移曲線，圖2-2所示為副車架與車身前安裝點襯套的特性曲線，其中圖2-2(a)、2-2(b)所示為分別為副車架前車身安點襯套由試驗所得的三向非線性平動剛度曲線與三向線性轉動剛度曲線。a)三向平動剛度曲線b)三向轉動剛度曲線圖2-2副車架車身前安裝點襯套六向剛度曲線軟件中前副車架與車身安裝點的襯套，以及副車架與左控制臂前安裝點襯套方向的定義如圖2-3所示。圖2-3底盤襯套方向示意圖減振器特性對于極限工況下零部件的載荷具有很大的影響。減振器的阻尼是高度非線性且非對稱的。非線性是由于在設計時需要考慮不同沖擊速度需要不同程度的力；非對稱則是由于減振器在壓縮和伸張行程時的阻尼需要設計在不同的水平，一般情況下減振器伸張行程的阻尼要高于兩倍的壓縮行程阻尼。減振器的力學特性相當復雜，因為減振器里的液壓油在流動時需要考慮摩擦、空氣剛度等影響。本文所應用減振器的特性曲線由實際測試所得，圖2-4所示為前、后懸架的減振器特性曲線。-4-3-2-101234-10000-50000500010000TxTyTz力（N）位移（mm）-15-10-5051015-300-200-1000100200300RxRyRz力矩（Nm）角度(deg)
華南理工大學碩士學位論文16以及差速器。本節(jié)主要介紹建模的結果，所需參數已在上節(jié)進行具體說明，部分參數涉及企業(yè)核心機密不予展示，同時具體建模過程為軟件操作，此處不再贅述。圖2-6所示為前懸架子系統建模結果。本文所研究混合動力汽車的前懸架為麥弗遜懸架，后懸架為拖曳臂懸架。Pt3:左控制臂前連接點，Pt4:左控制臂后連接點，Pt61:橫向穩(wěn)定桿右安裝點,Pt80:轉向機前安裝點，Pt83:轉向機右安裝點，Pt904:右懸置安裝點Pt906:左懸置安裝點圖2-6前懸架子系統多體動力學模型整車模型為考慮柔性體的剛柔耦合模型，即對部分變形較大的零部件例如控制臂、副車架等進行了柔性化處理以提高模型可靠度。圖2-7為建立的整車多體動力學模型。圖2-7整車多體動力學模型本文采用建立整車模型與路面模型后驅動整車在路面上進行仿真，提取指定強度工況下底盤零部件各硬點極限工況強度載荷譜，處理載荷譜的數據進而確定底盤零部件強
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于多學科多目標的后副車架輕量化設計[J]. 鐘自鋒. 機械設計與研究. 2018(05)
[2]基于拓撲優(yōu)化法的副車架概念設計[J]. 尹輝俊,曹稚英,張婷婷. 機械設計與研究. 2018(03)
[3]響應面和多目標遺傳算法結合的副車架優(yōu)化[J]. 魯宜文,王東方,繆小冬,王強. 機械設計與制造. 2018(04)
[4]汽車控制臂臺架疲勞試驗載荷塊編制[J]. 朱劍峰,張君媛,陳瀟凱,谷堯穎,王水瑩. 吉林大學學報(工學版). 2017(05)
[5]鋁合金前副車架CAE分析及試驗驗證[J]. 易斌. 公路與汽運. 2017(02)
[6]某轎車前副車架服役載荷模擬試驗加速方法研究[J]. 于佳偉,鄭松林,馮金芝,陳鐵. 機械工程學報. 2016(22)
[7]后副車架拓撲優(yōu)化概念設計和智能輕量化方法研究[J]. 朱劍峰,王水瑩,林逸,寇宏濱,余雷,陳廣陽. 汽車工程. 2015(12)
[8]前副車架焊縫疲勞分析和壽命優(yōu)化[J]. 鄧雄志,蘭鳳崇,譚東升. 計算機輔助工程. 2015(02)
[9]轎車副車架輕量化設計[J]. 丁榮,蘇小平,王宏楠. 機械設計. 2015(03)
[10]實驗設計與近似模型結合下的副車架結構輕量化優(yōu)化[J]. 朱劍峰,林逸,史國宏,寇宏濱,姜欣,王水瑩. 汽車工程. 2015(02)
碩士論文
[1]重型商用車操縱穩(wěn)定性分析及參數匹配[D]. 孫經來.吉林大學 2010
本文編號：3568529
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