重型汽车车架轻量化设计

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1、万方数据第24卷V01．24第12期No．12重庆理工大学学报(自然科学)JournalofChongqingUniversityofTechnology(NaturalScience)2010年12月Dec．2010重型汽车车架轻量化设计李洪波，周维林(上汽依维柯红岩商用车有限公司，重庆400900)摘要：采用有限元分析、台架试验以及整车可靠性道路试验相结合的方法，对车架进行轻量化设计；以现有车架为参照系，通过轻量化车架与现有车架有限元分析结果的对比，对轻量化设计进行评价；用有限元分析指导台架试验，又以台架试验数据及整车可靠性道路试验数据修正有限元模型。关键词：车架；轻量化设计；有限

2、元分析；对比分析中图分类号：U463文献标识码：A文章编号：1674—8425(2010)12—0110一04LightweightDesignofHeavyVehicleFramesLIHong—bo，ZHOUWei-lin(SAIC-IVECOHongyanCommercialVehicleCo．Ltd，Chongqing400900，China)Abstract：Byintegratingwithfiniteelementanalysis(FEA)method，testbedexperimentsandwholevehicleroadreliabilitytests，thelig

3、hteweightdesignofvehicleframesisobtained．Referencingcur-rentvehicleframesandcomparingFEAresultsofthelighteweightvehicleframeswiththoseofcurrentvehicleframes，thelighteweightdesignofvehicleframesisevaluated．WhilethetestbedexperimentsareinstructedbyFEA，FEAmodelismodifiedbythetestbedexperimentaldata

4、andwholevehieleroadreliabilitytestdata．Keywords：vehicleframes；lightweightdesign；finiteelementanalysis；comparinganalysis近年来，交通运输、公路管理等国家部门在全国范围内对超载车辆的查处日益严格，《道路机动车辆生产企业及产品公告》管理制度13益规范和完善，政府出台了一系列政策、法规，大力倡导节能减排。这些因素促使道路运输车辆，特别是重型汽车，出现了轻量化的趋势。同时，迫于激烈的市场竞争、原材料价格上涨的压力，为降低整车成本、降低整车质量以提高载质量利用系数进，而降低车辆使

5、用油耗，产品轻量化也是汽车企业自身发展的需要和应尽的社会责任。对重型汽车而言，车架自重是整车整备质量的重要贡献源。因此，车架的轻量化对重型汽车收稿日期：2010—1l一20作者简介：李洪波(1976一)，男，四川南部人，工程师，主要从事汽车底盘设计研究。万方数据李洪波，等：重型汽车车架轻量化设计整车的轻量化具有重要意义。上连接板与车架纵梁上翼面连接处)。减轻车架质量的方法不外乎2种：一是采用高强度材料替代强度相对较低的材料；二是对车架总成结构进行优化设计，提高材料利用率。经过初步工艺分析、成本核算，决定同时采用这2种方法对车架总成进行轻量化设计。1对现有车架进行有限元分析根据新的市场输

6、入，按照欧洲卡车车架分析方法，对现有车架进行有限元分析，以发现现有车架强度及结构特性，为轻量化设计找到途径。1．1现有车架建模及前处理利用CATIA搭建整车数学模型(包含车架模型)，选取车架数模作为研究对象，采用Hyper-works对车架及安装在车架上的部件进行约束、简化、网格划分，如图1所示。图1现有车架数学模型1．2工况强度分析和疲劳分析根据市场输入，推导出车架承受的载荷。将此载荷加载到车架模型上，按照IVECO车架分析方法，利用Hyperworks对车架进行弯曲和扭转工况强度分析及疲劳分析。1．3分析结论由以上有限元分析可知：一方面，现有车架整体刚度较大，车架强度富余较多，极有

7、必要进行结构优化，以减轻质量、降低成本；另一方面，现有车架局部应力较大，存在疲劳开裂的风险(如后横梁图2扭转．r-2SL分析2轻量化车架设计2．1方案设计2．1．1纵梁型式确定经调研，综合各方面的信息，并考虑成本因素，初步决定采用单层纵梁。纵梁截面如图3，纵梁参数见表1。图3纵梁截面由公式F=职×盯。计算可知，由于采用了高强度材料，轻量化车架纵梁的承载能力比现有车架提高了4．5％；且高强度材料每千克单价仅比现有纵梁材料贵2．7％。考虑到单层纵梁