现代机械设计与制造专题综述.doc

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1、汽车前副车架有限元分析优化摘要:前副车架作为底盘系统的重要零部件，其受力状况相对复杂，因此，对其进行强度和疲劳品质方面的校核T作至关重要。为能有效提高汽车前副车架结构性能和延长其使用寿命，进而保障整车安全性和可靠性，主要采用有限元方法对汽车前副车架进行设计，研究针对前副车架结构有限元分析方法，形成基于结构强度、振动特性及耐久性能的评估前副车架结构可靠性的设计思想。并对其进行有限元理论、疲劳断裂理论和模态分析理论的研究，并根据有阻尼多自由度系统的模态分析理论，选用分块兰索斯法求解结构模态。关键词：汽车前副车架，有限元法，疲劳耐久性，

2、结构优化FiniteElementAnalysisofAutomotiveFrontSuspensionCrossMemberAssemblyABSTRACT:Thesuspensioncrossmember,astheimportantpartofchassissystem,iswithcomplicatedloadingcondition・Forthis,itisseriouslyimportanttoverifythestrengthandfatiguequalityofsuspensioncrossmember.Topro

3、motethestructureperformancejengththeservicelifeandthenguaranteethesafetyreliability,thispapermainlyappliesfiniteelementmethodtocrossmemberdesignandfoundsthedesignideaofevaluatingthestructurereliabilitybasedonstructurestrength,vibrationcharacteristicsanddurabilitythrou

4、ghstudyingthefiniteelementmethodaccordingtosuspensioncrossmember.Then,byresearchingthetheoriesoffiniteelement,fatigueandfractureandmodalanalysis,determinetoapplyshellelementtosimulatethin-walledparts.Accordingtothemodalanalysistheoryofmulti-DOFstructuralsystem,chooseb

5、lockLanczosmethodtosolvethestructuremode.Keywords:Automotivesuspensioncrossmember,finiteelementmethod,fatiguedurability,structureoptimization1・前副车架概述1.1前副车架发展及应用汽车前副车架不仅是作为汽车悬挂连接部件与车身之间的一种辅助装置，同吋也是汽车底盘屮重要零件之一，该结构常见于采用承载式车身的车型小。受汽车工业对零部件模块化设计要求的影响，前副车架结构逐渐在A级车型上得到应用。自九

6、十年代屮后期，汽车前副车架结构己被应用于众多A级轿车的底盘结构屮。早期，前副车架结构主要作为D级豪华轿车减振装置，但是，随汽车工业的飞速发展，近年來，前副车架结构己在越来越多的车型上得到应用⑴。1.2前副车架结构及功能在汽车底盘结构屮增加副车架结构后，悬架部件则可先与副车架装配，然后在汽车总装过程屮，将形成的悬架总成整体安装于车身之±[2：0如此，不仅可以降低装配时间，血且还能削减装配成本。同时，由于采用橡胶衬套结构来处理前副车架与车身间的连接关系，使整车対路面激励具有更好的减振效果⑶。根据路面振动传递情况，在配备前副车架的车型屮

7、，整车所受外界振动激励可经过5级削减作用后传入至车体⑷。各级振动削减方式及效果如表1所示。表1路血激励传入车体前的振动削减等级及削减效果对照表TableIRoadvibrationexcitationbodybeforepassinggradeandthereductioneffectofthereductiontable级别振动削减方式振动削减效果1轮胎胎面软橡胶形变吸收大量高频振动2轮胎整体显著形变吸收较第1级更高的路面高频振动3橡胶衬套的隔振减小悬挂系统总成的冲击4悬挂系统上、下方向运动减振主要吸收过沟过槛时引起的长波振动5

8、前副车架悬置的振动吸收吸收前4级未完全屏蔽的振动在各级振动削减作用屮，第5级振动削减作用对振动的吸收菲常关键，也是前副车架结构提升整车舒适性的关键所在。前副车架通过此级振动的削减，实现削减驾驶员不易感觉的诸多微小振动的效果。此外，由于前副车架具有较