汽车悬架结构件性能提升开发

摘 要：文章介绍汽车关键结构件从整车输入到整车应用的开发流程，涉及整车输入、结构设计、空间动态分析，冲压成形，强度、模态分析，以及试制、验证等方案、方法，采用此方法有效地缩短开发周期、节约成本，提高产品开发效率。

关键词：流程；结构设计；分析；试制；验证；效率

中图分类号：U463.1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）20-0108-03

Abstract： This paper introduces the development process of the key parts of the automobile from the input of the whole vehicle to the application of the whole vehicle， including the input of the whole vehicle， the structure design， the spatial dynamic analysis， the stamping forming， the strength， the modal analysis， and the schemes and methods of trial production and verification. This method can effectively shorten the development cycle， save the cost and improve the efficiency of product development.

Keywords： process； structure design； analysis； trial production； verification； efficiency

本文介绍汽车后拖曳臂焊接总成开发策略及流程，后拖曳臂焊接总成用于后独立悬架，即拖曳臂式后悬架，作为导向杆系的关键部分，承受各种作用力、力矩，控制着轮胎运动轨迹，关系到整车的操控性、舒适性，涉及整车的安全、可靠，开发过程中需要充分分析验证。

1 结构件的连接点受力大小确定

在数据虚拟样车中，通过整车DOE分析，满载状态下按垂直跳动、制动、转弯三种工况，垂跳：az=3g，制动：u=1；ax=1g；az=1g，转向：u=1；ay=1g；az=1g，U-地面摩擦系数，采集各连接点的受力大小。

采用整车主要工况受力如表1。

2 结构件形状设计

结合此件周边空间及此悬架的运动特性、承载特性，设计相应结构，建立DMU模型，校核运动状态下与周边件间隙，根据相应工况，面与面、面与边、边与边间隙分别测量，最小间隙不小于5mm，经过多轮优化，形成结构相对简单、过渡件较少初步状态。经过多轮优化，由最初的12个子件减少到7个，特别是关键位置子件，如图1所示。

3 冲压成形分析

根据步骤2所设计出的结构，对其中的钣金结构件冲压成形分析，根据材料特性（QSTE-420，YS=490.7MPa，TS=553.9MPa，n=0.0847，r=0.935），冲压分析按8道工序（shaped blank with-pierce，Fl-dowm-1，Restrike，Cam-pierce，Pierce，

Pierce，Fl-dowm-2，Part-off），对每道工序变形量分别分析，最大增厚量不大于0.5mm，最小变薄量不大于0.2mm。

对主要关键钣金进行冲压工序CAE分析，如图2所示。

4 强度、模态分析

根据该结构件在整车运动中的受力情况，对相关点施加作用力，如图1所示。运用强度分析CAE软件进行强度、模态分析，结果如图3所示。结构件在受力状态下，最大受力点强度不高于材料的屈服强度。以材料的屈服极限为评判标准。各材料的屈服极限经验参考值分别为，SAPH370：

261.68MPa，SAPH440：347.32MPa，SPHE：300.5MPa，Q235A：306.5MPa，10#钢：424.3MPa。Young"s杨氏模量：2.1×105MPa，泊松比：0.3，密度：7.86×103kg/m3。

若强度不能要求，通过提高原材料性能，增加结构件厚度，改进冲压工艺，甚至结构重新设计。考虑焊接工艺，对焊缝提出相应要求。

模态则与车身，周边运动件（制动器、铝圈、导向机构等错开），如表2所示。

5 台架试验与整车道路试验

模拟该结构件在整车中的工作狀态，端面作为安装面，垂向、侧向、纵向分别加载，如图4所示。以一定频率循环到一定周期，试验过程中检查有无开裂、变形现象，当裂缝超出规定范围时，停止验证，原因分析清楚后继续。

本体裂纹小于10mm、焊缝裂纹长度小于该焊缝长度的15%、无明显永久变形（观察项）结构件无明显变形。

台架试验合格后，用于整车的综合路况试验验证，验证合格后正式开发冲压、焊接、检查模具，进行批量生产。以上步骤构成整个开发流程，若某个步骤不满足要求，则从结构上进行优化，直到达标。

6 结束语

在整个开发过程中，根据结构件在整车中的使用状况，从以上六个主要维度进行数据分析、验证，再实物验证，给出了提供参考的经验值、开发流程。采用此开发流程，结构件顺畅工作的同时，充分保证整车的可靠耐久及安全，可以大大缩短开发周期，从而获得较好的经济效益。

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