浅谈车架强度及其轻量化发展研究.pdf

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量具等
后的总成装配有着重要影响,优秀的加不断学习和积累,脚踏实地多思考才是
4.结束语
工工艺是零件加工质量的重要保证。要通往成功的捷径。
数控机床大型零件的加工质量对之想成为一名优秀的工艺设计师,必须要
浅谈车架强度及其轻量化发展研究
王大卓勋许建春
(646006四川长江工程起重机有限责任公司)
摘:重型车辆的车架系统影响的车辆的设计的方方面面。对车架系统的轻量化研究也十分具有相应的意义。本文重点分析总
结了重型汽车车架的轻经景化的发展情况,分析总结了相应的发展趋势。
关锥词型车辆:轻化
1.前言
项目组,他的目的是在保存性能和成本接等材料和工艺,对车辆结构进行优化。
伴随国内基础建设的发展和重型汽的同时去降低车架的质量,同时为全球
韩国汉阳大学的应用 ULSAB的设计
车产业的不断发展壮大,重型特种汽车汽车生产企业提供资讯和技术支持。本理念和组合钢板的工艺,对轿车前车门
得到了很大的发展。如何应对机遇、发展,组织应用的技术手段包括如下几个方面:内板进行了结构优化。如图1所示的技
进行特种汽车的规划与研制,抢占市场(1)使用高强度钢(HSS)、强化型高强度术路线,成功地使前车门内板的质量减
先机,已成为国内重型汽车企业追踪的钢(AHSS);(2)使用新结构、新工艺,重8.72%。并且这个技术已经在韩国汽
方向。处于信息时代的当代社会,筹划如复合钢板( Tailored Blanks)结构、车企业中得到广泛应用。来自通用汽车
企业后续的发展规划,如何在纷繁复杂钢夹心结构、液压成形工艺、激光焊接的R.R. MAYER教授、密西根大学的N,
的信息中,检索到企业需要的信息,这工艺等;(3)使用有限元(FBMD对结构进 KIKUCHⅠ教授和R.A. SCOTT a教授提出使
需要企业早作计划,要组织人力长期的行分析并对尺寸参数进行优化。包括液用拓扑优化技术以碰撞过程中最大吸收
系统地进行研究分析,找出适合自己企压成形、静态扭转、静态弯曲、模态、能量为目标对零件进行优化设计。通过
业特点的发展方向。如果还是等、靠、碰撞过程的分析和优化。随后同上面的使用将零件设计成成蜂窝结构为指导思
要,不做长远规划,那么我们的特种汽方法实现了对车架总质量减低和强度的路。不同的减重比率通过优化后将得到
车装备与国外的差距还会拉得更大。如提高见表
不同的结构。此技术己在随后的研究中
何跟踪国际特种汽车的发展状况,必须
表1 ULSAB优化结果
得到了大力的发展。
从多方面下功夫。借助与国际特种汽车
的交流,收集国际特种汽车的发展思路
下平目标结果李
开始
均值
与技术状况,是我们了解国际潮流、技
质量KG271≤20012031-68
术发展方向的重点。车辆自重和载荷大,
扭转刚度
1153113000208009269
拓扑优化(分配厚度)
易造成后轴轮胎因承受重载而出现爆胎,
弯曲刚度
为了解这些间题,我们追切要求对车「初的ン11120100
并出现车架局部出现强度和刚度问题。
Nm/de
方案选择
架结构进行改进,从而获得跟好的轻量
38≥4060122
化车架
部件个数19
158-3
尺寸优化
2.国内外研究现状分析
随后的ULSA项目也在轻量化研究
随着环境污染的严重压力,汽车工上取得很好的成绩。以车门、车盖等覆
业很早就提出了对于油耗的减低和排放盖件为对象进行轻量化研究,其目标是
形状优化
的减低的技术要求。其中减少车辆的总使全球上最具代表性的15种车型的覆盖
体质量是油耗和排放减低的一个有效方件减重19%-32%。 ULSAC项目中不仅
法。从跟广泛的角度去看,质量的减少通过采用高强度钢板、复合钢板与液压
优化完成
不但可以减少油耗的排放同时对于原材成型等技术外,还在不增加成本与不降
图1优化流程
料的生产也减少了原料的消耗。轻金属、低抗冲击安全性的情况下采用无框架结
瑞典林雪平大学的P.0. Marklund教
现代复合材料使用和研究也成为一个热构,从而达到减轻质量百分之三十三。授和L. Ni lsson教授从碰撞安全性角度
点。虽然我们已经可以在很多车辆上面USAC项目以悬挂件为对象进行轻量化研对轿车B柱进行了减重研究。研究以B
看到各种合金材料和复合材料的使用,究。悬挂件在汽车总重中约占12%,通柱变形过程中的最大速度为约束变量
但是在主要的承載部件上应用轻金属和过铸造件的锻造化、实心部件的铡管化以B柱各段的厚度为优化变量,以质量
复合材料的不多见,由于研发成本高,等加工方法的改变及部件结构的最佳化,为优化目标,实现在4i降低安全性能的
时间长,要求工艺条件高这这些新材料实现了高强度与高耐久性,与对比车的条件下减重25%。
应用在主要承载部件的成本高居不下,钢制悬挂件相比,在同等成本下可减轻
美国航天航空局兰利研究中心的J.
短时间内很难普及。但是车辆的传统材20%一30%,与铝制悬挂件相比,在同 Sonsofbitches. Sobieski和SGI公司
料钢材,由于其强度高、成本低、工艺等重量下可削减成本30%。欧洲C级轿的s. Kodiyalam以及福特汽车公司车辆
成熟而且非常利于回收利用,所以车辆车和北美中型轿车为对象 LILSAB分析了安全部门的R. Y Yang共同进行了轿车
的轻量化研究一般放在钢材上面。上世未来需求。 ULSAB AVC提出了整体设计的的BIP( Body In Prime)基于NWH(噪声、
纪,国际钢铁协会成立了由来自金世界设计理念,从车身、发动机、悬挂件到振动、稳定性)和碰撞安全性要求下的
18个国家的35个钢铁生产企业组成的内部装饰,进行车辆整体设计。 ULSAB-一轻量化研究。研究应用MSC肘 ASTRAN和
ULSAB( Ultra Light Steel Auto Body)AVC采用高强度钢板,液压成形、激光焊 RADIOSS 3软件,通过OMDA( Optimization
4中国机械 Macrine China