轎車后扭梁軸結構改型優化

田歡樂，陳正康，黃軍，胡禮，杜麗娟

（四川建安工業有限責任公司，四川 雅安 625000）

轎車后扭梁軸結構改型優化

田歡樂，陳正康，黃軍，胡禮，杜麗娟

（四川建安工業有限責任公司，四川 雅安 625000）

文章通對某轎車后扭梁軸的有限元和動力學分析，在保證與參考件結構強度和性能相近的基礎上找出最優的后扭梁軸替代方案。

后扭梁軸；扭桿；優化設計

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.01.022

CLC NO.:U461.1 Document Code:A Article ID:1671-7988(2016)01-65-02

前言

后扭梁軸作為一種結構簡單，低成本半獨立懸架，被廣泛用于小型車和緊湊型轎車上。 扭梁軸通過襯套與車架連接，減震器作為緩沖元件，彈簧作為彈性元件，將后扭梁軸與車架連接起來，同時達到減震和支撐車身的作用。

在此類后扭梁軸中，扭梁軸橫梁國外主流設計是將橫梁做成封閉梁，此種橫梁存在質量輕，與縱臂焊接性能好，同時側傾剛度高，底盤動力學性能好的特點，不足就是國內對該類封閉梁的加工能力有限，且成本過高，試制工期長，產品后期設變困難，平臺產品有限；為此，為了滿足主機廠對該類梁的性能要求，我們對封閉梁原理進行分解，利用現有的加工手段，在扭梁重量變化不大的基礎上進行結構上的創新，使新設計的扭梁不僅滿足原結構封閉扭梁的性能要求，還要在成本和工藝上達到更優。因此，我們利用目前成熟的有限元分析技術，對我們提出的扭梁結構進行對比分析，使新設計的結構性能上滿足原結構的要求，成本上更優。

1、有限元模型

1.1 有限元模型建立

根據后扭梁軸與車身安裝的特點，在襯套位置單獨設立局部坐標系，以滿足襯套參數的輸入；對整個扭梁采用殼單元在HYPERMESH中進行處理，焊縫直接采用節點合并，實心扭桿采用實體單元進行模擬。

1.2 方案選取：有2個方案供選取

原結構示意圖，如圖1所示：

圖1

方案一：實心扭桿，將封閉梁改成V形開口梁，增加下加強件。

方案二：將方案一去掉扭桿，在橫梁中間增加連接板。

圖2

圖3

分別將三種方案的后扭梁軸總成在NASTRAN進行側滑和上跳工況計算，得出扭桿與縱臂的應力，其結果如下：

表1

分別將三種方案的后扭梁軸總成在ADAMSCAR里分別進行側滑和上跳工況計算，得出三種方案后扭梁軸總成動力學性能變化，其結果如下：

表2

2、CAE分析結果

（1）從目前的方案一與方案二來看，完全可以取代原結構。

（2）從強度分析看，橫梁與連接板的連接位置存在一個應力集中區，因此，在強度上要充分考慮該位置。

（3）從結果可以看出，方案二的連接板起著增加橫梁的剛度及橫向穩定的作用，在某種意義講，可以取代穩定桿的作用，由于連接板與橫梁是塞焊連接，我們可以通過改變連接板在橫梁上不同的位置，達到調節扭梁性能的目的。

3、臺架試驗及道路試驗驗證

分別對方案一和方案二樣件按照以下實驗方法進行臺架試驗和道路試驗。

臺架試驗方法：

表3

道路試驗試驗車輛的里程分布如下：

表4

通過臺架試驗和道路試驗測試，方案一和方案二均滿足試驗要求。

從CAE分析、臺架試驗及道路試驗的結果來看，可以說方案一是一種保守設計，在工藝上容易達到，但重量上增加較大，方案二在設計上比較新穎，在扭梁性能方面可以調整，重量較輕，工藝更簡單，但由于連接板與扭梁通過塞焊連接，焊接熱影響區會對扭梁的疲勞性能產生一定的影響，在應用過程中應當注意。

通過計算機仿真計算分析，能快速的解決產品在設計及優化中面臨的各種問題，對于滿足項目開發進度和提高企業核心競爭力是十分必要的。

[1] 陳家瑞.汽車構造[M].北京:人民交通大學出版社.

[2] 同濟大學[M].復合式懸架車橋動力學參數分析,2002.1l.

[3] 張代勝，汽車理論[M].合肥工業大學出版社.

[4] 美國Thomas d. Gillespie（趙六奇、金達峰 譯）車輛動力學基礎,清華大學出版社2006.

Rear torsion beam axle structure optimization

Tian Huanle, Chen Zhengkang, Huang Jun, Hu Li, Du Lijuan
( Sichuan sussing out industrial Co., Ltd., Sichuan Ya'an 625000 )

Based on the torsion rear axle torsion bar of the static analysis and dynamic analysis,finding out the best torsion bar project with ensuring intensity and performance compared with the standard part.

Rear axle; torsion bar; optimize design

U461.1

A

1671-7988(2016)01-65-02

田歡樂，就職于四川建安工業有限責任公司。