基于材料替换的轿车副车架设计方法.pdf

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1、汽车工程垫!!!(第38卷)第6期AutomotiveEn西neering2016(vol_38)No．622222222222222222222222=——===========三===兰==一：基于材料替换的轿车副车架设计方法2016123冯金芝1”，邓江波1，郑松林1一，李原1(1．上海理工大学机械工程学院，上海200093；2．机械工业汽车机械零部件强度与可靠性评价重点实验室，上海200093)[摘要]本文中基于原有副车架结构，通过材料替换和结构改进，并充分考虑镁合金的加工工艺，改进设计

2、出新型镁合金副车架。首先，对原有结构进行镁合金材料替换，进行了正常载荷、疲劳载荷和过载工况下的强度分析，计算得到副车架各阶频率与振型；接着结合副车架动刚度特性，对镁合金副车架结构进行了改进设计，在确保满足使用要求的前提下，副车架质量减轻50％。本文中采用的综合强度、模态与动刚度分析的设计方法，可为汽车其它承载结构件的设计提供参考。关键词：副车架；镁合金；材料替换；强度；模态；动刚度DesignMethodofCarSubframeBasedonMate“alSubstitutionFengJin

3、zhil一，DengJiangb01，ZhengSongUnl12&LiYuan1．schoofD，MechⅡn泌oiEn酊耻e矗ng，‰油砧砂矿Skngh口i加rSc诂MeⅡ砌扎ch∞切。Sh。nghoi200093；2．c刎FK可k6如rA呦mof觇s￡旭蟛^＆Re2缸捌妇E缸f∞￡幻n，S地，咖击200093[Abstract]Inthispaper，basedontheoriginalstlllctureofsubframeandthroughmaterialsubstitutionan

4、dstmcturalmodi6cation，withconsiderationofthemanufacturingtechnologyofmagnesiumaUoy，anvelmagnesiumaUoysubframeisredesigned．FirsⅡythematerialoforiginalstmctureissubstitutedbymagnesiumalloyandastrengthanalysisisconductedonsubftameundertheconditionsofnom

5、lal10ad，fatigueloadandoverloadtocalcu—latethef诧quenciesandVibrationmodesofdifkrentorders．Thencombinedwiththedynamicstiffhesscharacteristicsofsubframe，thestmctureofmagnesiumalloysubframeisredesigned．Asaresultthemassreductionrateofsub-framereachesmoret

6、han50％．Thedesignmethodofcomprehensivestren群h，modalanddynamicstifmesanalysesadoptedinthepaperproVidesarefbrencefbrthedesignofotherload-bearingcomponentsofVehicles．Keywords：subfhme；magnesi啪an∞7；materialsubstitlltion；strength；vibrationmode；dynaIIlicsti肺

7、e鹳在当今汽车市场竞争激烈的情况下，汽车轻量化已成为当今汽车设计追求的目标之一。目前，汽车轻量化设计主要有两种方法，一种是对传统材料在疲劳强度理论研究基础上实现结构可靠性的优化设计，即考虑低幅载荷对材料或结构强度的强化和损伤，设计时力求使汽车在使用过程中结构的强度潜力尽可能发挥¨1；另一种是采用高性能轻量化材料‘2

8、，如TRIP钢、DP钢、硼钢等高强度钢、铝合金、镁合金、工程塑料和碳纤维等来实现。本文中以轿车副车架为研究对象，探索轿车底盘承载结构件副车架轻量化材料替换的设计方法，综合强度、模态和

9、动刚度分析方法，并考虑新材料的工艺需求，实现了原有结构的轻量化材料替换，设计出新型镁合金副车架。l轻量化材料的选取t国家自然科学基金(51375313，51305269)和上海市科委基础研究重点项目(13Jcl408500)资助。原稿收到日期为2015年4月22日，修改稿收到日期为2015年7月13日。兰口一刚冯金芝，等：基于材料替换的轿车副车架设计方法：‘翌!：轻量化的重要途径之一是选用轻质材料替换钢材料，由于镁合金密度在所有结构合金中是最小的，且具有比强度和比刚度高、压铸性能好、耐冲撞、阻尼