• <tr id="yyy80"></tr>
  • <sup id="yyy80"></sup>
  • <tfoot id="yyy80"><noscript id="yyy80"></noscript></tfoot>
  • 99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

    乘用車懸架系統(tǒng)開裂原因分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化

    2018-01-19 07:37:17蘇和堂趙玉霞陳黎卿
    山東交通學院學報 2017年4期
    關(guān)鍵詞:車架懸架云圖

    蘇和堂,趙玉霞,陳黎卿

    (1.滁州職業(yè)技術(shù)學院 機電工程系,安徽 滁州 239000;2.滁州技師學院,安徽 滁州 239000;3.安徽農(nóng)業(yè)大學 工學院,安徽 合肥 230036)

    懸架是汽車底盤的關(guān)鍵總成,直接影響整車運動過程中的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。在車輛使用過程中,懸架在車身、路面的雙重交變載荷作用下容易出現(xiàn)斷裂、開裂等故障,一些汽車生產(chǎn)企業(yè)及專家學者對懸架總成零部件的設(shè)計進行了相關(guān)的研究[1-8]。文獻[9]研究懸架控制臂的拓撲結(jié)構(gòu),運用多級容差序列算法對控制臂進行拓撲優(yōu)化。文獻[10]通過建立被動分數(shù)階懸架系統(tǒng)的仿真模型,利用粒子群算法尋找一組最優(yōu)的懸架參數(shù)來協(xié)調(diào)汽車操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性的關(guān)系,以達到最優(yōu)的懸架性能。文獻[11]對后扭轉(zhuǎn)梁懸架進行有限元建模,并通過模態(tài)試驗驗證模型的準確性,在此基礎(chǔ)上通過扭轉(zhuǎn)計算,進行疲勞壽命分析。上述研究往往是以懸架性能研究為主,對懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究尚需進一步探索。

    本文以某款乘用車懸架總成的副車架出現(xiàn)開裂為例,通過受力分析,找出受力較大的部位,并對懸架的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。

    1 懸架總成開裂原因分析

    1.1 建立懸架系統(tǒng)有限元模型

    汽車懸架由彈性元件、導向裝置、減振裝置以及相關(guān)鈑金件等組成。某款乘用車行駛30萬km后懸架副車架處出現(xiàn)開裂現(xiàn)象,分析原因,可能是車輛行駛過程中該處應力過于集中導致。由于懸架上擺臂通過固定約束與副車架連接,分別對懸架副車架和上擺臂等部件進行有限元分析。

    圖1 副車架有限元網(wǎng)格模型

    將副車架及上擺臂部件三維模型導入有限元軟件[12-15],建立有限元模型。副車架有限元模型如圖1所示,模型的各參數(shù)設(shè)置如下:副車架等鈑金件采用Shell單元離散,襯套等橡膠部件采用Solid單元模擬,焊縫采用Rigid單元模擬,點焊采用Cweld單元模擬,鉸鏈采用Connector單元模擬。副車架有限元模型包含78 862個單元,其中三角形單元1 469個,實體單元28 973個,焊點45個。材料彈性模量為207 GPa,泊松比為0.3,密度為7.8×103kg/m3。

    1.2 載荷條件

    用1~6分別表示沿x、y、z軸的平動和繞x、y、z軸方向轉(zhuǎn)動的自由度。懸架各部分的約束條件如表1所示。

    表1 懸架總成各部件約束情況

    根據(jù)文獻[16],分析懸架在垂直沖擊加速度為3.5g(g=9.8 m/s2)工況、轉(zhuǎn)向加速度為1g工況和制動加速度為1g工況時受力情況,經(jīng)計算可得施加的載荷如表2所示。

    表2 施加載荷

    1.3 懸架系統(tǒng)靜力學分析

    1.3.1 副車架應力分析

    副車架應力分析結(jié)果如圖2所示(圖中應力單位為MPa)。由圖2得知:制動和轉(zhuǎn)向工況下最大應力均為254.00 MPa,垂直沖擊工況下最大應力達到305.00 MPa,該應力大于零件材料Q235B的屈服強度(235 MPa),存在強度不足現(xiàn)象,因此需要對副車架進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

    a)制動工況 b)轉(zhuǎn)向工況 c)垂直沖擊工況圖2 副車架應力云圖

    1.3.2 上擺臂應力分析

    上擺臂組件結(jié)構(gòu)簡圖如圖3所示。同理,建立上擺臂有限元模型,使用Hypermesh軟件進行有限元分析,上擺臂、上擺臂與車架連接板的應力云圖如圖4所示(圖中應力單位為MPa)。上擺臂組件材料為B210L,屈服強度為305 MPa。

    由圖4可知:上擺臂、上擺臂與車架連接板在制動、轉(zhuǎn)向、垂直沖擊工況時的最大應力分別為280.70、299.00、305.40 MPa。

    同時應力分析得到上擺臂球絞點連接板在制動、轉(zhuǎn)向、垂直沖擊工況下的應力分別為256.00、265.82、288.31 MPa。

    垂直沖擊工況下上擺臂的最大應力為305.42 MPa,稍微超過材料的屈服強度。

    圖3 上擺臂組件結(jié)構(gòu)簡圖 圖4 上擺臂及上擺臂與車架連接板應力云圖

    2 懸架結(jié)構(gòu)改進設(shè)計

    2.1 結(jié)構(gòu)改進

    以修改模具成本最低為出發(fā)點,盡量在對原模具不作較大改動的前提下進行優(yōu)化設(shè)計。上擺臂與轉(zhuǎn)向節(jié)鉸接點處及副車架焊縫區(qū)域應力較大,考慮改變其本體結(jié)構(gòu)和材料[17-20]。

    1)改進副車架本體結(jié)構(gòu),原橫梁與縱梁連接處采用焊接工藝,應力較大。故在橫梁兩端與縱梁連接處增加2個連接件,以提高該處的結(jié)構(gòu)強度,如圖5所示。

    a)優(yōu)化前 b)優(yōu)化后圖5 副車架優(yōu)化前后結(jié)構(gòu)簡圖

    2)增加上擺臂與車架連接板和上擺臂焊接搭接處的翻邊尺寸,焊接后提高鈑金抗彎能力;考慮到上擺臂受到上下垂直沖擊的頻次較多,因此更換材料為SAPH440,許用應力達到340 MPa。

    2.2 優(yōu)化后的有限元分析

    2.2.1 副車架

    有限元分析應力云圖如圖6所示(圖中應力單位為MPa)。由圖6可知:制動、轉(zhuǎn)向和垂向工況下,最大應力分別為255.00、205.90、212.50 MPa。

    經(jīng)過計算3種工況下的安全系數(shù)分別為1.33、1.65和1.6,滿足安全系數(shù)大于1.2的要求,因此優(yōu)化方案合理。

    a)制動工況 b)轉(zhuǎn)向工況 c)垂直沖擊工況圖6 副車架優(yōu)化后應力云圖

    2.2.2 上擺臂應力分析

    上擺臂各組件有限元分析應力云圖如圖7所示(圖中應力單位為MPa)。由圖7得知:制動、轉(zhuǎn)向和垂直工況下,最大應力分別為255.30、255.60和256.10 MPa,此時各工況下安全系數(shù)滿足大于1.2的要求,因此優(yōu)化方案合理。

    a)制動工況 b)轉(zhuǎn)向工況 c)垂直沖擊工況圖7 上擺臂部件優(yōu)化后的應力云圖

    為了充分驗證優(yōu)化方案的合理性,采用優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)更換原結(jié)構(gòu),按照制動、轉(zhuǎn)向、垂直沖擊工況進行可靠性路試驗證,改進后同款乘用車副車架均未出現(xiàn)問題,說明優(yōu)化后的方案是合理的。

    3 結(jié)論

    1)針對某懸架總成的開裂現(xiàn)象,通過不同工況下的副車架與上擺臂的受力分析,得到副車架及上擺臂各種不同工況下的應力分布情況,確定開裂原因。

    2)提出結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案,并進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。有限元分析及實車可靠性試驗驗證了優(yōu)化方案的合理性,有效改善了該乘用車懸架應力集中的現(xiàn)象。

    [1]張鵬, 王浩, 陳黎卿.基于靈敏度分析的某扭力梁懸架的優(yōu)化[J].中國機械工程, 2016, 27 (1):46-51.

    ZHANG Peng,WANG Hao,CHEN Liqing.Optimization of a certein torsion beam suspension based on sensitivity analysis[J].China Mechanical Engineering,2016,27(1):46-51.

    [2]陳黎卿, 陳無畏, 何欽章. 雙橫臂扭桿獨立懸架多目標遺傳優(yōu)化設(shè)計[J].中國機械工程, 2007, 18(17):2122-2125.

    CHEN Liqing,CHEN Wuwei,HE Qinzhang.Multi-objective heredity optimization design of torsion-bar wishbone suspension[J].China Mechanical Engineering,2007,18(17):2122-2125.

    [3]祝小元, 方宗德, 申閃閃,等. 汽車懸架控制臂的多目標拓撲優(yōu)化[J].汽車工程, 2011, 33(2):138-141.

    ZHU Xiaoyuan,FANG Zongde,SHEN Shanshan,et al.Multi-objective topology optimization for the control arm of vehicle suspension[J].Automotive Engineering,2011,33(2):138-141.

    [4]孫富權(quán),馬思順.氣動式饋能懸架動力學性能仿真研究[J].科技創(chuàng)新與應用,2017(33):7-8,10.

    [5]楊銀輝,申國偉,馬生平,等.重型汽車底盤懸架部件輕量化設(shè)計方法與研究[J].汽車實用技術(shù),2017(21):89-91.

    [6]龐敬禮.電磁主動懸架控制策略設(shè)計與試驗研究[J].機械設(shè)計與制造,2017 (11):142-145,148.

    [7]袁世林,宛銀生,周磊,等.麥弗遜懸架下擺臂分析及優(yōu)化[J].汽車實用技術(shù),2017(20):111-113.

    [8]江錚,尹榮棟,趙振東.基于ADAMS/Car的麥弗遜前懸架性能分析與優(yōu)化[J].北京汽車,2017(4):27-30.

    [9]游浩,申永軍,楊紹普.基于粒子群算法的被動分數(shù)階汽車懸架參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[J].振動與沖擊,2017,36(16):224-228,254.

    YOU Hao,SHEN Yongjun,YANG Shaopu.Darameters design for passive fractional-order vehicle suspension based on particle swarm optimization[J].Journal of Vibration and Shock,2017,36(16):224-228,254.

    [10]蔣榮超,王登峰,秦民,等.基于疲勞壽命的轎車后懸架扭轉(zhuǎn)梁輕量化設(shè)計[J].吉林大學學報(工學版),2016,46(1):35-42.

    JIANG Rongchao,WANG Dengfeng,QIN Min,et al.Lightweight design of twist beam of rear suspension of passenger car based on fatigue life[J].Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition),2016,46(1):35-42.

    [11]梅聲遠,張維剛,趙國鋒,等.扭轉(zhuǎn)梁半獨立后懸架結(jié)構(gòu)強度及動態(tài)特性的有限元分析[J].汽車工程,2012,34(11):990-994.

    MEI Shengyuan,ZHANG Weigang,ZHAO Guofeng,et al.Finite element analysis on the structure strength and dynamic characteristics of torsion beam semi-independent rear suspension[J].Automotive Engineering,2012,34(11):990-994.

    [12]羅明軍,王文林,程思遠.汽車車架縱梁開裂CAE分析及改進設(shè)計[J].拖拉機與農(nóng)用運輸車,2010,37(3):104-106.

    LUO Mingjun,WANG Wenlin,CHENG Siyuan.Reason analysis and design improvement of frame longitudinal beam crack[J].Tractor & Farm Transporter,2010,37(3):104-106.

    [13]王亮, 胡芳, 陳黎卿,等.汽車傳動系統(tǒng)非規(guī)則殼體類部件有限元建模[J].機械強度, 2016,38(1):122-127,183.

    WANG Liang,HU Fang,CHEN Liqing,et al.Finite element modeling in irregular shell component of automotive driveline[J].Journal of Mechanical Strength, 2016, 38(1):122-127,183.

    [14]王磊,張平,午利民,等.前副車架鈑金開裂問題CAE分析及優(yōu)化[J].上海汽車,2015(9):51-54.

    WANG Lei,ZHANG Ping,WU Limin,et al.Cae analysis and optimization of sheet metal cracking in front sub frame[J].Shanghai Automobile,2015(9):51-54.

    [15]肖志金,朱思洪.基于虛擬樣機技術(shù)的輕型載貨汽車車架疲勞壽命預測方法[J].機械設(shè)計,2010,27(1):59-63.

    XIAO Zhijin,ZHU Sihong.Prediction method of fatigue life-span of light-duty truck frame a based on virtual prototype technology[J].Journal of Machine Design,2010,27(1):59-63.

    [16]王浩.基于有限元的某型輕卡駕駛室地板結(jié)構(gòu)開裂分析與改進[J].汽車技術(shù),2015,479(8):6-10.

    WHANG Hao.Analysis and improvement of a light truck cab floor cracking based on finite element[J].Automobile Technology,2015,479(8):6-10.

    [17]馬扎根,陳棟華,胡文偉,等.基于虛擬試驗臺的車身結(jié)構(gòu)壽命預估與改進設(shè)計[J].汽車工程,2016,38(7):896-900.

    MA Zhagen,CHEN Donghua,HU Wenwei,et al.Life prediction and modification design of car body structure based on virtual test bench[J].Automotive Engineering,2016,38(7):896-900.

    [18]潘宇.某車型副車架結(jié)構(gòu)強度與模態(tài)分析及結(jié)構(gòu)改進[J].機械強度,2017,39(6):1490-1494.

    PAN Yu.Subfame structural strength and modal analysis of a car and structure modification[J].Journal of Mechanical Strength,2017,39(6):1490-1494.

    [19]朱劍峰,張君媛.汽車減振器支架焊縫疲勞壽命優(yōu)化設(shè)計[J].汽車工程,2017,39(7):802-806.

    ZHU Jianfeng,ZHANG Junyuan.Optimal design of fatigue life for the welds in vehicle shock absorber bracket[J].Automotive Engineering,2017,39(7):802-806.

    [20]周澤,李光耀,唐傳,等.基于耐久性虛擬試驗的車身結(jié)構(gòu)疲勞分析[J].汽車工程,2014,36(3):362-367.

    ZHOU Ze,LI Guangyao,TANG Chuan,et al.The fatigue analysis of car body structure based on virtual durability test[J].Automotive Engineering,2014,36(3):362-367.

    猜你喜歡
    車架懸架云圖
    基于ANSYS升降穿梭車車架力學分析
    裝載機前車架加工工藝改進
    成都云圖控股股份有限公司
    滿世界做車架日本篇
    中國自行車(2018年4期)2018-05-26 09:01:43
    黃強先生作品《雨后松云圖》
    名家名作(2017年3期)2017-09-15 11:13:37
    基于TV-L1分解的紅外云圖超分辨率算法
    前后懸架抗制動點頭率和抗加速仰頭率計算
    北京汽車(2016年6期)2016-10-13 17:07:50
    基于MATLAB/Simulink的主動懸架仿真研究
    云圖青石板
    車架焊接用氣體保護焊焊絲的選用
    汽車零部件(2014年5期)2014-11-11 12:24:34
    寻甸| 阳泉市| 环江| 余庆县| 奉贤区| 宜黄县| 六枝特区| 呼玛县| 英山县| 黑河市| 崇信县| 庆城县| 荆门市| 孝昌县| 民乐县| 咸阳市| 赤城县| 荥经县| 耿马| 察哈| 梁山县| 宝应县| 香河县| 东兴市| 新蔡县| 阿图什市| 印江| 辽宁省| 固原市| 宜章县| 库尔勒市| 镇远县| 张掖市| 兰溪市| 扶沟县| 宁德市| 聂拉木县| 贺州市| 尖扎县| 滁州市| 微山县|