浅谈前副车架布局设计

浅谈前副车架布局设计

1、副车架布局概述

汽车底盘一直是消费者采办汽车的重点存眷因素,信赖不少人对于 “麦弗逊/双叉臂”前吊挂、“扭力梁/多连杆”后吊挂早已经耳熟能详 ,对于它们的优错误谬误也能侃侃而谈。差别的汽车吊挂带给人的驾驶感大相径庭,您的座驾是如飞跃的野马驾驶感统统,照旧在波动升沉的路面上如履平地 ,这都与吊挂中一个很是主要的布局——“副车架”互相关注 。

副车架降生之前,传统承载式车身先后车桥的吊挂摇臂机构都为散件而非总成,吊挂直接与车身相连。在副车架降生之后 ,先后吊挂可以先组装在副车架上,组成一个车桥总成,经由过程它再与汽车车身举行刚性或者柔性毗连。

副车架的呈现使吊挂零部件可以或许集成装置以及拆卸 ,从而实现汽车底盘的模块化以及平台化开发 。副车架可以蒙受策动机悬置的振动载荷以及来自路面的各类打击,并可以或许削弱路面以及策动机带来的震惊以及噪音,包管行驶恬静性以及不变性。除了此以外 ,副车架能提高汽车吊挂体系的毗连刚度 ,装有副车架的汽车可以或许较着觉得到底盘更扎实紧凑。因而可知,看似不起眼的副车架可阐扬了不小的作用 。

2 、前副车架分类

前副车架根据布局特色可以分为:半框式副车架以及全框式副车架。半框式副车架形似元宝,又被称为“元宝梁” ,一般与车身经由过程4个毗连点相连,半副车架体积小,质量轻 ,成本比力低,在平凡家用轿车中较为常见;全框式副车架由四段关闭梁焊接成一个口字型的框式布局,一般与车身有6个毗连点 ,总体强度更高也越发安定,当遭到正面打击时可以或许节制策动机下沉轨迹,并接收部门碰撞能量 ,提高汽车的安全性。全框式副车架建造成本较高,工艺更为繁杂,通常为奢华车型的配置 。

前副车架较经常使用的质料有SAPH370/SAPH440、QSTE340/QSTE 340420等钢材 ,跟着轻量化技能的普及 ,铝合金、钢铝混淆 、碳纤维等质料徐徐最先运用于前副车架。前副车架加工工艺凡是有如下几种:冲压焊接、液压成型、铝合金锻造等,钢板冲压焊接对于设计以及出产工艺要求较高,因为制造体式格局合适多量量出产 ,是以在海内最为遍及;而液压成型工艺产物一体成型,具备质量轻 、刚性强、可塑性强等长处,在外洋运用较为广泛。

3、前副车架设计要求

前副车架的设计既需要思量零件自己的安装以及安插要求 ,同时还需要包管布局的机能,前副车架设计重点思量的几个机能包孕NVH机能 、刚度机能、经久机能及安全机能等 。

1.安装以及安插要求

前副车架作为毗连底盘吊挂以及车身的布局,需要为动力总成、转向机 、不变杆等部件提供安装界面 ,是以,在初期设计阶段,需要按照安装硬点来确定基本布局 ,并需包管与周边零件的静/动态间隙 。

前副车架与周边部件安装瓜葛

2.NVH机能

前副车架模态需要避开策动机激振频率,以避免引起共振,一般对于前副车架的模态要求是横梁弯曲模态必需年夜于200Hz ,400Hz内的模态阶数不克不及跨越10阶 ,差别车型界说的方针值有差异,需要按照车型定位来制订。

3.刚度机能

前副车架与车身 、悬架节制臂、转向机等安装点的局部静刚度以及动刚度是包管整车经久、把持不变性以及NVH机能的根蒂根基指标,在前副车架布局设计中一样不成轻忽。

4.经久机能

前副车架与车身毗连点的经久机能直接决议了汽车底盘的寿命 ,繁杂的门路环境使前副车架时刻蒙受着来自路面的打击载荷,在轮回载荷的作用下,前副车架可能会发生疲惫掉效 ,是以需要举行严酷的疲惫经久仿真,并举行响应的台架实验以及整车门路实验,防止呈现疲惫开裂问题 。

5.碰撞安全机能

汽车前舱正面碰撞路径重要有三条 :1)上路径:前防撞梁-前纵梁-纵梁延长梁 ;2)中路径:shotgun-A柱上边梁;3)下路径 :前副车架-纵梁延长梁-中心通道 ,全框式副车架为正面碰撞多提供了一条传力路径,在车辆发生正面碰撞时能接收部门能量,使碰撞力分离更匀称。某些前副车架的纵臂布局上会设计局部凹槽来引诱变形 ,使碰撞压溃更充实,从而更好的掩护乘员安全。

4 、前副车架优化设计要领

1.拓扑优化设计

在初期观点设计阶段,起首需要确定前副车架的框架设计 ,好比总体的长宽高尺寸、增强板的个数及走向等 。拓扑优化是一种常见的优化设计要领。按照周边部件的包络确定拓扑设计空间 ,设置响应方针以及约束,经由过程质料的聚集水平来辨认主要路径,对于单薄区域举行针对于性增强设计 ,对于机能孝敬水平低的区域举行质料去除了或者厚度减薄设计,做到质料哄骗最年夜化,在布局机能晋升的同时还能减轻重量。

2.多方针参数化优化设计

观点设计阶段确定拓扑布局情势后 ,在具体设计阶段需要对于布局断面情势、质料厚度等举行进一步的细化设计 。多方针参数化优化设计要领区分于传统CAD-CAE设计思绪,全参数化模子联合主动化优化东西,在有限的设计周期内能更快速地举行方案迭代 ,并能解决NVH 、经久等抵牾机能的多方针优化问题,好比对于腰部弧度设计多年夜、内部增强支架靠左或者靠右等问题举行布局寻优设计,有用防止了设计的盲目性。

5、结语

副车架从降生之初成长至今已经经成了各个级别汽车的标配 ,在汽车底盘中负担了很是主要的脚色。如今,汽车架构化 、平台化开发已经成为趋向,这也对于副车架提出了平台模块化的设计要求 ,要求能实现最年夜水平上的零件共用;别的 ,跟着汽车轻量化技能的成长,铝/钛合金、钢铝混淆、碳纤维等新质料,铝合金低压锻造(VRC/PRC) 、钢铝混淆搅拌磨擦焊接(FSW)毗连技能等新工艺也最先不停运用于副车架上 ,而新质料以及新工艺运用上的难点也恰是副车架设计将来的冲破标的目的 。

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