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汽车底盘副车架的结构设计和结构分析

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少女 发表于 2014-9-21 15:04:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
    汽车底盘副车架的结构分析
对于在汽车设计过程中,汽车底盘设计也是很关键性的,专用汽车在使用中,其副车架纵梁出现的裂纹、断裂及焊缝撕裂现象,以自卸汽车尤为严重。 下面以自卸汽车为倒。对副车架所受的静载荷、动载荷和疲劳破坏三方面进行分析。
静弯曲应力
    以自卸汽车为侧,设主车架纵梁与副车架纵梁为一整体(简称组合梁)。货物重量与车厢自重的合力G均匀作用在组合梁上面,使后桥支点。的两边有向下弯曲的趋势,即载荷和P一 , 支点后边的载荷通过后翻转至副车架。通过下面公式可简略地计算出组合梁所受弯曲应力。由此可知,汽车大粱与副车架纵梁在后桥部位承受较大的弯曲应力, 其后悬越长,弯曲应力越大。此外作用在组合大粱的垂直载荷在偏离各自的弯曲中心时,除
产生弯曲应力外,还会产生扭转变形。
静载荷分析
副车架所受的静载荷主要有焊接应力和静弯曲应力等焊接应力副车架在焊接加工过程中产生的焊接应力对其焊缝的强度以及冲击值都有较大影响,特别是三项应力集中的部位,极易产生裂纹。若焊接尺寸过长、焊缝不均匀,均可使焊接应力增大 焊接应力影响较大的部位,一般出现在梁焊有腹板处。   
  动载荷分析  
   汽车在行驶过程中,上述的弯曲应力与扭转应力都将变为动载荷,即出现动弯曲应力和扭转应力, 其值将比静载荷大3 ~4倍。另外,行驶路面的好坏以及载荷分布不均匀。也使副车架纵梁产生严重的扭转变形。一般来说,在副车架纵梁所受的弯曲和扭转复合应力中, 扭转应力是主要的,其值将随专用汽车副车架的装置条件的不同而有显著变化。如纵粱在装有加强腹板的地方扭转应力会减小,但在它们的交界处(刚度变化的地方)扭转应力会增大。
  疲劳破坏分析
疲劳破坏是由于构件外部形状的突变以及材料不均匀等原因,使构件某些局部应力特别高。而汽车是一个复杂的多质量振动系统,撮动意睐着交变应力长期重复出现,在交变应力的作用下,应力较高的点或材料有缺陷的点逐步形成了裂纹。当裂纹扩展到一定程度时,遇到偶然的超载冲击,构件就会沿薄弱的截面发生突然脆性断裂。由于专用汽车在行驶中其副车架的受力情况比较复杂,结构设计时,必须针对其受力情况进行合理布局。否则副
车架即会出现裂坟、断裂及焊缝撕裂等缺陷,严重影响专用汽车的使用寿命。
   腹板的采用
副车架纵梁多数采用槽形截面,在承受较大载荷部位,采用腹板将槽形盒封闭,以提高副粱的抗弯疲劳强度和抗扭疲劳强度。副梁的截面尺寸取决于专用汽车的种类及所受载荷的大小;腹板的厚度是副梁厚度的70%以上,长度可视所受载荷的大小及受载面积长短而定。采用圈4所示的腹板形状.可使腹板尉性圆滑过渡,减小应力集中,提高副梁的抗弯能力和提高抗扭强度。
  材料的选用
专用汽车副车架的材料一般选用低碳钢A材料的型材(如槽钢、 I字钢材料) 。 材料自身强度的不足也是引起副车架各种缺陷的主要原因之一.选用A,材料.必须设置较多的腹板才能满足其强度。如果工艺条件 允许副车架材料可采用疲劳强度高的16 Mn 钢板冲压成型,以提高其抗疲劳扭转强度及其他机械性能。副车架的结构设计
   了解了副车架的受力情况,则可在副车架的设计中采取相应措旌,嘏大限度地避免副车架产生上述各种缺陷。副车架的设计应从两方面考虑其结构,一是副车架对主车架强度的影响,二是副车架自身的强度问题。
  副车架纵粱(简称副粱)的前端形状
为避免副粱前端I 孽 I 度的突然变化对主车架造成的应力集中。同时为防止汽车制动时和超载后副车架对主车架冲击而产生的谢加集中应力,通常在设计中将副梁的前端做成逐步过渡的形式。

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lyflyq0918 发表于 2015-3-8 20:05:58 | 显示全部楼层
楼主,请问你有铝合金车架设计的资料吗?
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少年 发表于 2016-3-2 12:22:11 | 显示全部楼层
斯巴鲁车架设计

  斯巴鲁BRZ在开发当中,首先强调的就是低重心和低重量。这两点无疑是保证这款车的成功的最大要素。甚至,丰田本身请求富士重工方面进行联合开发,也是着眼于富士重工在这两方面的优秀技术和经验。而为了在保证低重心、低重量的同时,让驾驶员操舵时,车辆有敏捷的应答,也为了提供良好的碰撞安全性能,斯巴鲁BRZ均使用了超过6成的高张力钢材。

车架的结构设计和结构分析

车架的结构设计和结构分析

  斯巴鲁BRZ的重心高度仅有460mm,这一水平基本上只比少数超级跑车略高,为今日全球市场上,售价较为低廉的运动性车型当中最低水平。较低的车辆重心,保证了良好的行驶安定性,降低了车辆的侧倾幅度,提高了抓地力表现。但低重心随之也造成了一些通常车辆所不会面临的问题:难以提供较好的侧向碰撞安全性。

车架的结构设计和结构分析

车架的结构设计和结构分析

  普通车辆由于重心较高,不论在大多数的实际侧向碰撞中,还是在侧向碰撞试验中,撞击障碍物的部分都包括车门、侧栏、B柱这三部分。三部分可以共同承受撞击产生的力。斯巴鲁BRZ则为实现低重心而将降低了驾驶员座面,侧栏位置随之降低至离地约150mm的极低高度。

车架的结构设计和结构分析

车架的结构设计和结构分析

  因此,在碰撞试验以及大多数实际碰撞情况中,障碍物不会接触侧栏。同时,又由于是Coupe造型,车门长度较大,B柱位置相较之通常的Sedan造型的车型较为靠后,B柱也难以接触障碍物。可以直接接触障碍物,承受冲击能量的部位只剩下了车门。而且,侧栏、B柱以及车顶骨架等部分,还要承受随之而来的额外的弯曲应力。

车架的结构设计和结构分析

车架的结构设计和结构分析

  同时,考虑到空气动力学以及工业设计方面的需求,斯巴鲁BRZ的侧窗玻璃下部附近大幅向内凹进,里侧空间变窄,考虑到室内空间,无法使用一般的圆筒状加强件。为此,富士重工业方面专门设计了新的截面为梯形的专用钢制加强件,并将厚度加大到了2.3mm,远超过通常圆筒状加强件的1.6mm。与此同时,还在安装加强件的两端托架上使用了高强度的高频淬火钢材,通过牺牲成本的方式,保证了强度。

车架的结构设计和结构分析

车架的结构设计和结构分析

  由于侧栏、B柱以及车顶骨架等部分需要承受较大的弯曲应力的缘故,在侧栏和B柱等部位使用了980MPa(加工前原材料数值)的高张力钢板,在车顶骨架部分更是采用了1500MPa(热冲压处理后数值)的高张力钢板,凭借高张力钢板的强度,在保持材料轻薄的同时,保证了侧向碰撞的安全性能。

车架的结构设计和结构分析

车架的结构设计和结构分析

  大量的高张力钢板的使用,也同时为轻量化创造了良好的条件,斯巴鲁BRZ的车架重量仅仅300kg,远远小于类似体积的普通车辆的350-400kg。再加上以密度低的铝合金材料制造发动机罩以及车门外板等部件,斯巴鲁BRZ的整备质量得以维持在1200kg上下,在今天来讲,可以说是相当优秀的水平。


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zhuxuguang 发表于 2016-9-7 07:39:34 | 显示全部楼层
问下,副车架的承载能用CATIA进行分析计算吗
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OW768193 发表于 2017-6-4 20:53:02 | 显示全部楼层
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