汽車懸架結構件性能提升開發

左申傲 蔡其剛

摘 要：文章介紹汽車關鍵結構件從整車輸入到整車應用的開發流程，涉及整車輸入、結構設計、空間動態分析，沖壓成形，強度、模態分析，以及試制、驗證等方案、方法，采用此方法有效地縮短開發周期、節約成本，提高產品開發效率。

關鍵詞：流程；結構設計；分析；試制；驗證；效率

中圖分類號：U463.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）20-0108-03

Abstract： This paper introduces the development process of the key parts of the automobile from the input of the whole vehicle to the application of the whole vehicle， including the input of the whole vehicle， the structure design， the spatial dynamic analysis， the stamping forming， the strength， the modal analysis， and the schemes and methods of trial production and verification. This method can effectively shorten the development cycle， save the cost and improve the efficiency of product development.

Keywords： process； structure design； analysis； trial production； verification； efficiency

本文介紹汽車后拖曳臂焊接總成開發策略及流程，后拖曳臂焊接總成用于后獨立懸架，即拖曳臂式后懸架，作為導向桿系的關鍵部分，承受各種作用力、力矩，控制著輪胎運動軌跡，關系到整車的操控性、舒適性，涉及整車的安全、可靠，開發過程中需要充分分析驗證。

1 結構件的連接點受力大小確定

在數據虛擬樣車中，通過整車DOE分析，滿載狀態下按垂直跳動、制動、轉彎三種工況，垂跳：az=3g，制動：u=1；ax=1g；az=1g，轉向：u=1；ay=1g；az=1g，U-地面摩擦系數，采集各連接點的受力大小。

采用整車主要工況受力如表1。

2 結構件形狀設計

結合此件周邊空間及此懸架的運動特性、承載特性，設計相應結構，建立DMU模型，校核運動狀態下與周邊件間隙，根據相應工況，面與面、面與邊、邊與邊間隙分別測量，最小間隙不小于5mm，經過多輪優化，形成結構相對簡單、過渡件較少初步狀態。經過多輪優化，由最初的12個子件減少到7個，特別是關鍵位置子件，如圖1所示。

3 沖壓成形分析

根據步驟2所設計出的結構，對其中的鈑金結構件沖壓成形分析，根據材料特性（QSTE-420，YS=490.7MPa，TS=553.9MPa，n=0.0847，r=0.935），沖壓分析按8道工序（shaped blank with-pierce，Fl-dowm-1，Restrike，Cam-pierce，Pierce，

Pierce，Fl-dowm-2，Part-off），對每道工序變形量分別分析，最大增厚量不大于0.5mm，最小變薄量不大于0.2mm。

對主要關鍵鈑金進行沖壓工序CAE分析，如圖2所示。

4 強度、模態分析

根據該結構件在整車運動中的受力情況，對相關點施加作用力，如圖1所示。運用強度分析CAE軟件進行強度、模態分析，結果如圖3所示。結構件在受力狀態下，最大受力點強度不高于材料的屈服強度。以材料的屈服極限為評判標準。各材料的屈服極限經驗參考值分別為，SAPH370：

261.68MPa，SAPH440：347.32MPa，SPHE：300.5MPa，Q235A：306.5MPa，10#鋼：424.3MPa。Young's楊氏模量：2.1×105MPa，泊松比：0.3，密度：7.86×103kg/m3。

若強度不能要求，通過提高原材料性能，增加結構件厚度，改進沖壓工藝，甚至結構重新設計。考慮焊接工藝，對焊縫提出相應要求。

模態則與車身，周邊運動件（制動器、鋁圈、導向機構等錯開），如表2所示。

5 臺架試驗與整車道路試驗

模擬該結構件在整車中的工作狀態，端面作為安裝面，垂向、側向、縱向分別加載，如圖4所示。以一定頻率循環到一定周期，試驗過程中檢查有無開裂、變形現象，當裂縫超出規定范圍時，停止驗證，原因分析清楚后繼續。

本體裂紋小于10mm、焊縫裂紋長度小于該焊縫長度的15%、無明顯永久變形（觀察項）結構件無明顯變形。

臺架試驗合格后，用于整車的綜合路況試驗驗證，驗證合格后正式開發沖壓、焊接、檢查模具，進行批量生產。以上步驟構成整個開發流程，若某個步驟不滿足要求，則從結構上進行優化，直到達標。

6 結束語

在整個開發過程中，根據結構件在整車中的使用狀況，從以上六個主要維度進行數據分析、驗證，再實物驗證，給出了提供參考的經驗值、開發流程。采用此開發流程，結構件順暢工作的同時，充分保證整車的可靠耐久及安全，可以大大縮短開發周期，從而獲得較好的經濟效益。

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