基于極限工況的某SUV車型前懸架系統(tǒng)零部件強(qiáng)度分析

李振 劉超 吳長遠(yuǎn) 王出 張燦

摘 要：SUV車型特有的工況之下，應(yīng)當(dāng)辨識(shí)它的底盤，解析極限工況。經(jīng)過詳盡解析，才會(huì)確認(rèn)這樣的車型安全，符合強(qiáng)度性能。針對(duì)于前懸架，識(shí)別了極限情形下的獨(dú)特工況，驗(yàn)證配件強(qiáng)度。在底盤體系內(nèi)，優(yōu)化并重設(shè)了零配件特有的失效次序。經(jīng)由調(diào)研證實(shí)：探析極限工況狀態(tài)下的配件強(qiáng)度有著更精準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)，確保了可行性。

關(guān)鍵詞：極限工況；某SUV車型；前懸架系統(tǒng)；零部件強(qiáng)度

SUV車輛有著多重的用途，歸類為運(yùn)動(dòng)型。這類車型特性：供應(yīng)動(dòng)能很強(qiáng)，舒適并且寬敞，擁有優(yōu)良的越野特性。然而，這種車型也有著獨(dú)特的布設(shè)架構(gòu)，日常行進(jìn)之中更易突發(fā)轉(zhuǎn)彎、突發(fā)緊急剎車，遇有顛簸的區(qū)域。這種狀態(tài)下，SUV搭配了獨(dú)有的底盤屬性，推測特殊工況，把控零配件最優(yōu)的各時(shí)段強(qiáng)度，適當(dāng)調(diào)配它的系數(shù)。

1 構(gòu)建解析模型

經(jīng)過解析以后，若要獲取最為精準(zhǔn)的數(shù)值，則不可脫離構(gòu)建起來的細(xì)化模型。獲取高精數(shù)值，創(chuàng)設(shè)了底盤搭配的前懸架這類模型，適宜CAE特有的解析。構(gòu)建模型可分成：車體配有的擺臂及副車架、減震器及轉(zhuǎn)向節(jié)、有著穩(wěn)定特性的內(nèi)外拉桿、橫向方位的轉(zhuǎn)向拉桿。現(xiàn)有模型之內(nèi)，零配件彼此緊密銜接。針對(duì)于緩沖塊、安設(shè)的減震器，借助了預(yù)設(shè)的單元予以模擬，識(shí)別剛度特性。構(gòu)建這種模型，側(cè)重了突發(fā)情形的緊急轉(zhuǎn)彎、顛簸路段的狀態(tài)、緊急剎車狀態(tài)；在這種基礎(chǔ)上，設(shè)定邊界條件。

例如，減震器搭配的緩沖塊，建模依循如下的途徑：四面體代表著桿狀配件、轉(zhuǎn)向節(jié)的零件；殼單元代表著焊縫及鈑金這樣的配件。預(yù)設(shè)了3乘以3特有的尺寸，模擬可得焊點(diǎn)。

2 解析配件強(qiáng)度并設(shè)定優(yōu)化

2.1 極限情形下的各配件強(qiáng)度

針對(duì)于前懸架，設(shè)定安全系數(shù)，模擬可得最為精準(zhǔn)的配件強(qiáng)度，識(shí)別安全性能。在這一流程中，若要查驗(yàn)鑄造類配件表現(xiàn)出來的強(qiáng)度，則參照屈服強(qiáng)度，考量材質(zhì)的特性；對(duì)于鈑金原材，則查驗(yàn)它的抗拉特性，解析原材屬性。經(jīng)過解析可得：若制動(dòng)工況設(shè)定為4G，轉(zhuǎn)向工況3G，轉(zhuǎn)向節(jié)就會(huì)顯現(xiàn)最低的安全系數(shù)。核驗(yàn)這一結(jié)果，確認(rèn)它的精準(zhǔn)性，側(cè)重辨析了各時(shí)段的制動(dòng)、解析轉(zhuǎn)向工況，查驗(yàn)了擬定的邊界工況。查驗(yàn)可得的數(shù)值表示：轉(zhuǎn)向節(jié)突發(fā)碎裂，這就吻合了解析得出的狀態(tài)。為此，要著手去重設(shè)轉(zhuǎn)向節(jié)，優(yōu)化配件架構(gòu)，規(guī)避行進(jìn)之中的突發(fā)故障。

2.2 摸索優(yōu)化的途徑

前懸架體系內(nèi)，轉(zhuǎn)向節(jié)要搭配最優(yōu)的安全系數(shù)，優(yōu)化配件固有的架構(gòu)。優(yōu)化的路徑為：從寬度視角看，側(cè)重除掉偏大的弧度；然后經(jīng)過拉直，確認(rèn)安設(shè)的軟管擁有最佳的制動(dòng)厚度。核驗(yàn)系數(shù)可得：經(jīng)由優(yōu)化布設(shè)之后，前懸架布設(shè)的各類配件都增添了安全性，提升安全系數(shù)，例如轉(zhuǎn)向拉桿、各類的轉(zhuǎn)向節(jié)。安全特性變更最小的配件為：車體支柱及附帶的擺臂。這是由于，這兩類配件被看成鈑金配件，即便遇有惡劣工況它們也不會(huì)碎裂，不會(huì)失掉性能。著手優(yōu)化之后，重設(shè)的系數(shù)吻合了獨(dú)特情形下的工況需要，確保體系安全。

3 方案的可用性查驗(yàn)

重設(shè)方案以后，為了識(shí)別它的實(shí)效性，辨別是否可用，還要查驗(yàn)極限狀態(tài)之下的真實(shí)強(qiáng)度，辨析了面對(duì)這一工況車型表現(xiàn)出來的最優(yōu)強(qiáng)度。前懸架特有的若干配件被涵蓋在查驗(yàn)范疇內(nèi)，測驗(yàn)數(shù)值表明：著手優(yōu)化之后，轉(zhuǎn)向節(jié)并沒突然碎裂，然而擺臂卻凸顯了偏大的變形，歸屬塑性變形。解析結(jié)果可得：擺臂被設(shè)定了最小數(shù)值的這種安全系數(shù)，暗藏形變風(fēng)險(xiǎn)，也更傾向于失效。各類配件都能契合預(yù)設(shè)的系數(shù)分布，大小彼此吻合，這就證實(shí)了擬定方案的可用性。

創(chuàng)設(shè)仿真模型，還可創(chuàng)設(shè)三維架構(gòu)下的精準(zhǔn)模型，擬定硬點(diǎn)坐標(biāo)，查驗(yàn)了旋轉(zhuǎn)之中的配件質(zhì)量，探究轉(zhuǎn)動(dòng)之中的慣性。在給定模型中，構(gòu)建模型整合了前懸架、齒條以及齒輪、吊桿搭配的子系統(tǒng)、橫向延展的穩(wěn)定拉桿。裝配懸架裝置，妥善構(gòu)建測驗(yàn)必備的新模型。極限工況下，設(shè)定精準(zhǔn)的定位參數(shù)，例如前輪配有的外側(cè)傾角、主銷內(nèi)外傾角、行進(jìn)時(shí)的輪距。主銷特有的傾角將會(huì)隨同車體跳動(dòng)而變更，符合給定要求。這種變更很小，即便遇有外在沖擊顯示了偏轉(zhuǎn)，也會(huì)重歸初始的力矩，維持穩(wěn)定行車。

解析了多重的配件強(qiáng)度，優(yōu)化了位參數(shù)、精準(zhǔn)的配件半徑、輪距表現(xiàn)出來的跳動(dòng)規(guī)則。這樣做，在各時(shí)段內(nèi)維持了最穩(wěn)定的行駛，確保優(yōu)良制動(dòng)。查驗(yàn)配件的靈敏度，借助遺傳算法予以優(yōu)化，二者協(xié)調(diào)運(yùn)用。這就規(guī)避了單一運(yùn)算流程的數(shù)次修正，縮減運(yùn)算占到的時(shí)間，精準(zhǔn)獲取了強(qiáng)度優(yōu)化的成效。未來進(jìn)展之中，若要辨識(shí)更為全面的多重配件特性，縮減制備金額，應(yīng)能兼顧耗費(fèi)掉的多樣成本。探究側(cè)重點(diǎn)為：搜集失效數(shù)據(jù)，并構(gòu)建數(shù)據(jù)庫；依照細(xì)分出來的失效狀態(tài)來識(shí)別它們針對(duì)于車體的多層影響，劃歸配件類別。設(shè)定安全系數(shù)，擬定最適宜的失效次序，搭配評(píng)價(jià)指標(biāo)。

4 結(jié)語

設(shè)計(jì)SUV這樣的獨(dú)特車型，要考量常規(guī)情形下的工況，更應(yīng)注重多樣的極限工況，探析強(qiáng)度性能、車體疲勞性能。針對(duì)底盤布設(shè)的各類配件，適當(dāng)去調(diào)配最適宜的安全系數(shù)。經(jīng)過強(qiáng)度解析，即便遇有某一極限狀態(tài)，配件也能維持著初始的性能，不至突發(fā)失效。未來探析中，應(yīng)側(cè)重細(xì)化的配件解析，考慮承載強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)：

[1]李芹英，傅君君，毛顯紅，等.基于極限工況的某SUV車型前懸架系統(tǒng)零部件強(qiáng)度分析[A].中國力學(xué)學(xué)會(huì)產(chǎn)學(xué)研工作委員會(huì)、中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化分會(huì)、中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)高性能計(jì)算專業(yè)委員會(huì)、陜西省國防科技工業(yè)信息化協(xié)會(huì)[C]，2014（3）.

[2]黃海.麥弗遜前懸架與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的仿真分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].職業(yè)技術(shù)，2012（10）：73.

[3]石晶，孫艷，李衛(wèi)民.某微型電動(dòng)汽車前懸架系統(tǒng)性能分析與優(yōu)化研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2015（03）：65-68+72.