輕卡車架縱梁及車架總成性能研究

吳成平 程遠浩

摘 要：文章首先對通過對某輕卡車架進行模態分析，結果顯示仿真與試驗吻合，驗證仿真模型準確;然后，對YC系列縱梁截面的車架總成進行對比分析并選出性能優越的方案，可為工程實踐提供有效參考。

關鍵詞：輕卡;縱梁;斷面尺寸;剛度;性能

中圖分類號：U463.32 ?文獻標識碼：B ?文章編號：1671-7988（2020）04-43-02

Longitudinal Beam and Frame Assembly Performance Research ofLight Commercial Vehicle

Wu Chengping， Cheng Yuanhao

（Zhejiang Geely New Energy Commercial Vehicles Development Co.， Ltd.， Zhejiang Hangzhou 311200）

Abstract：?At first， the mode analysis of some new energy light truck frame is finished， the results show experiment and simulation meet well， the results shows the FE mode work well. At then， through performance analysis of different longitudinal beam sections and frames， the method of choosing sectional dimension is supplied， and the optimized longitudinal beam sections are recommended， can provide references for engineering application.

Keyword：?Light truck; Longitudinal beam; Sectional dimension; Frame;?Performance

CLC NO.： U463.32 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）04-43-02

1 前言

車架是載貨汽車關鍵重要件之一，不僅對安裝于其上的零部件起支撐作用，而且還要承受來自地面的各種復雜載荷。其直接影響乘員乘坐舒適性、整車的可靠性及安全性^[1][2][3]。國內外輕卡車架多采用槽形縱梁斷面^[4][5]。本文針對目前各典型斷面輕卡車架抗彎及抗扭性能進行了對比分析，可為工程實踐提供有效參考。

2 某輕卡車架總成模態分析

模態分析通常用來分析零部件或系統的振動特性。車架總成可以看成是由多個自由度組成的振動系統，有其固有的振動頻率及振型，因此為了避免共振需要對其進行模型分析。本文通過試驗與仿真兩種方式對某輕卡車架進行了模態分析，且兩者相對誤差小于10%（由表1可知），表明實驗及有限元分析結果準確有效。

3 系列化車架性能分析

本文以某能源輕卡車架總成為基礎，通過對其縱梁、橫梁進行尺寸縮放而得到系列化車架模型，其中包含了主流輕型載貨車輛車架典型斷面?；谠u價不同縱梁斷面對車架性能的影響對比分析，本文定義：1）比彎曲剛度B=K_B/m，單位N.m/kg;2）比扭轉剛度T=K_T/m，單位N.m/°/kg。比彎曲剛度值與比扭轉剛度值越大，可初步從剛度角度判斷該車架輕量化效果越好^[6]。

由表2及圖1所示結果可以得出：

（1）YC系列縱梁斷面車架的抗彎性能由比彎曲剛度B決定，從輕量化效果來看，由好到壞依次為YC07（IS）>YC06-1>YC03-2（Gd）>YC05-2>YC06-2>YC03-3（Gs）>YC05-1>YC02-2>YC02-1>YC03-1（g）>YC04>YC01，由結果可知，車架翼面高度對彎曲剛度起主要作用。

（2）YC系列縱梁斷面車架的抗扭性能由比扭轉剛度T決定，從輕量化效果來看，由好到壞依次為YC06-2>YC03-3（Gs）>YC05-1>YC07（IS）>YC02-1>YC03-2（Gd）>YC04>YC03-1（g）>YC06-1>YC05-2>YC01>YC02-2，由結果可知，車架縱梁的厚度起主導作用。

（3）對相同翼面高度及上下翼面寬度的縱梁斷面對比可知：①局部加強剛度提升效果明顯（其彎曲剛度提升更為突出），如YC03-2（Gd）（局部加強）比YC03-1（g）（單層）彎曲

剛度值提升60.8%，扭轉剛度值提升41.2%;同時，比彎曲剛度值提升26.3%，比扭轉剛度值提升11.8%。②雙層梁相比單層梁剛度值提升明顯（相比局部加強扭轉剛度的提升更為明顯），雙層梁YC03-3（Gs）相比單層YC03-1（g）彎曲剛度值提升76%，扭轉剛度值提升77.8%，比彎曲剛度值提升20.1%，比扭轉剛度值提升21.3%。

（4）表2中以YC01（165×60×5）縱梁斷面車架的抗彎、抗扭效能最差，同時輕量化效果也最差，該車架在實驗時出現嚴重變形也能由此得到解釋。

4 結論

本文分析了目前主流輕卡車架總成性能，結論如下：

（1）局部加強剛度提升效果均比較明顯，其中以彎曲剛度及比剛度值提升更為突出，說明從輕量化考慮，局部加強對改善彎曲性能效果明顯。

（2）雙層梁相比單層梁剛度值均提升明顯，兩者基本相當;相比局部加強雙層的扭轉剛度及比扭轉剛度的提升更為明顯，比彎曲剛度相對提升值反而降低（由26.3%下降到20.1%），從彎曲剛度判定其輕量化效果變差。

由于載貨汽車車架彎曲剛度起主導作用，因此，在設計過程中，同時考慮輕量化效果，推薦采用關鍵部位局部加強車架。

參考文獻

[1] Hadad H， Ramezani A. Finite Element Model Updating of a Vehicle Chassis Frame. Proceedings of the 2004 International Conference on Noise and Vibration Engineering， 2004：1817-1831.

[2] Kim， H.S. and Huh， H. Vehicle Structural collapse Analysis Using a Finite Element Limit Method. [J]. Vehicle Design， 2000， 21（4/5）.

[3] 王占春.某商用車車架結構設計及強度分析和試驗研究[D].吉林大學碩士學位論文，2008，10，16-32.

[4] 曹樹謙，張文德，蕭龍翔.振動結構模態分析[M].天津：天津大學出版社，2001.

[5] 胡玉梅.車輛結構強度基本理論與CAE分析技術[M].北京：重慶大學出版社，2009：191-196.

[6] 李波.某載貨車車架結構分析與優化設計[D].安徽：合肥工業大學. 2009.