空心稳定杆结构设计与性能研究

稳定杆是悬架系统中的重要零件,直接影响汽车的行驶平顺性、操纵稳定性和安全性能。基于整车各系统轻量化的需求,本文以某车型实心稳定杆为研究基准,应用空心管材代替实心材料设计了一种空心结构的稳定杆,介绍了空心结构稳定杆的设计开发思路,分析空心结构的外观尺寸、刚度、强度和疲劳性能。研究结果表明,通过合理的内外径和壁厚设计,空心结构稳定杆可满足实心结构同等的使用性能需求,同时可实现23%的轻量化。     

空心稳定杆在重型汽车上的应用

根据设计输入参数,设计了一种侧倾角刚度大于实心稳定杆的空心稳定杆,设计的空心稳定杆满足侧倾稳定性的要求,重量却能降低约50%左右;通过三维建模和运动分析,空心稳定杆与周围零部件的运动协调性好,运动空间较大,装配工艺性良好。     

空心稳定杆的优化设计

空心稳定杆是悬架系统中的重要零件,直接影响汽车的行驶平顺性和操纵稳定性,通过对空心稳定杆的受力分析,利用能量法给出了空心稳定杆侧倾角刚度、截面应力计算公式和最大第三强度理论相当应力的横截面位置。进一步分析了空心稳定杆各参数对其性能的影响。最后以质量最小为目标,建立了空心稳定杆优化设计模型,并利用MATLAB软件对其进行了优化设计。     

基于疲劳寿命的驱动桥壳可靠性与轻量化设计

为提高驱动桥壳的轻量化水平和道路行驶疲劳可靠性,对驱动桥壳进行6-Sigma稳健性多目标轻量化设计。首先,建立驱动桥壳的虚拟台架仿真模型,并进行垂直弯曲刚性和垂直弯曲静强度的仿真分析,将仿真得到的桥壳本体各测点变形量和关键受力点应力值与试验结果进行对比,以验证桥壳虚拟台架仿真模型的可信性。其次,建立驱动桥壳的最大垂向力仿真模型,结合耐久性强化路面下驱动桥壳板簧座处的垂向载荷谱,基于名义应力法,对驱动桥壳进行了道路行驶工况下的疲劳寿命分析。然后,选取驱动桥壳本体各截面壁厚为设计变量,基于熵权法和TOPSIS（Technique for Ordering Preferences by Similarity to Ideal Solution,TOPSIS）方法研究各壁厚变量对桥壳综合性能的影响。结合RBF（Radial Basis Function,RBF）近似模型和NSGA-Ⅱ算法（Elitist Non-dominated Sorting Genetic Algorithm,NSGA-Ⅱ）对驱动桥壳进行基于疲劳寿命的多目标确定性轻量化设计,获取Pareto最优解集,选取桥壳的优化方案。最后,基于蒙特卡罗模拟抽样方法和微存档遗传算法（AMGA）对驱动桥壳进行了多目标6-Sigma稳健性轻量化设计,得到桥壳稳健性优化方案。研究结果表明：稳健性优化后,驱动桥壳本体的疲劳寿命降低了12.3%,但和初始结构的疲劳寿命相比,仍提升了117%;桥壳本体疲劳寿命正态分布的标准方差下降了72.1%,说明桥壳本体的疲劳可靠性得到了大幅提升;桥壳本体的质量升高了1.8%,但和优化前的桥壳原结构相比,仍实现减重5.9%。     

某车型PDCPD导流罩开发研究

为了降低某商用车重量,提升其轻量化性能;对其导流罩使用轻量化材料,进行轻量化设计,在保证性能与标杆产品持平的前提下实现重量降低.标杆产品使用SMC,轻量化材料使用PDCPD.PDCPD材料刚度低于SMC材料,为保证产品刚度,首先以刚度目标为导向,使用仿真优化辅助产品结构设计,实现产品刚度性能达标.产品刚度性能达标后,局...     

控制臂耐久闭环对标

耐久性能是汽车结构轻量化的关键约束指标之一。文章以控制臂作为研究对象,运用疲劳分析理论,进行耐久设计和验证闭环研究。通过虚拟仿真方法设计带缺陷特征的控制臂,预测控制臂的寿命,再通过台架试验进行闭环对标验证。结果显示,虚拟仿真与台架试验失效的位置和寿命结果一致。闭环对标固化了分析方法,积累了快速对标经验,为后续基于耐久性能的轻量化设计奠定了坚实的基础。     

汽车踏板轻量化解决方案研究与应用

从汽车制动踏板模块设计、工艺、质量角度出发，通过应用长玻纤维、镁铝合金等新材料，将厚板料踏板臂设计优化成为双U形对扣式空心踏板臂、实心中心轴采用空心化设计，踏板支架5～6个冲焊件结构创新应用铝合金一体化压铸技术，结合CAE分析及试验验证等设计验证手段，实现踏板轻量化。在保证踏板性能要求情况下踏板制造成本降低5%，制动踏板减重率达到20%。     

基于仿真ODS法的某车型后门锁扣动刚度优化设计

文章基于NASTRAN对某SUV车型后门锁扣动刚度进行仿真分析,根据动刚度仿真结果对原有方案提出了两种轻量化构思方案,然后对轻量化方案的动刚度进行验证比较,优选出综合性能更优越的轻量化方案;最后对优选的轻量化方案进行ODS仿真分析,根据ODS分析结果对锁扣安装结构优化设计,既提升了动刚度性能又实现减重降本的目标。研究结果表明:与初始方案比,优化后的锁扣安装结构能实现单侧减重0.65kg,轻量化比例高达33.2%,轻量化降本效果显著。优化方案后门锁扣X/Y/Z向动刚度均有不同程度增加,动刚度水平提升至与初始方案基本相当。     

基于汽车内饰轻量化的NVH性能开发及应用

结合汽车内饰材料开发实践,阐述了以NVH性能为目标的汽车内饰轻量化开发工程控制方法及机理。结合某乘用车车型开发,以前壁板隔音垫与车门吸声材料的轻量化设计验证为例,提出一种内饰材料轻量化的NVH性能开发方法。通过SEA仿真和道路测试,全面评估和验证了其优化效果。在质量减轻高于50%情况下,显著提升了行驶工况中的车内声品质。     

重型牵引车复合材料板簧的开发与验证

基于集瑞某款轻量化牵引车的复合材料板簧(FRP)开发工作,分别从结构设计、性能计算、CAE分析、零部件试验和整车搭载试验等方面介绍了该车复合材料板簧的开发和验证过程。试验数据表明:同等刚度条件下,复合材料板簧的质量比传统钢板弹簧减轻60%以上,疲劳寿命提高2倍以上,达到了新产品开发的预期目标。     

汽车横向稳定杆抗侧倾性能及疲劳性能研究

文章建立了抗侧倾动力学模型,利用Matlab编程分析不同杆径稳定杆对整车侧倾性能的影响,为整车底盘调校稳定杆的杆径提供理论基础。此外,搭建稳定杆疲劳耐久试验台架,试验进行到稳定杆失效为止,试验结果验证了上述疲劳分析方法的有效性与正确性,并对失效件进行了断口、金相等分析,为稳定杆在整车开发过程中的操稳性能调校、疲劳寿命评估、台架试验以及断口分析建立了基础。     

基于RSM与RBF的车身多目标轻量化应用研究

文章以某自主品牌SUV白车身为研究对象,通过Isight为优化平台,搭建了白车身模态、弯曲刚度与扭转刚度的多目标轻量化优化的仿真分析模型。通过优化超拉丁方法设计试验,响应面法(RSM)和径向基神经网络(RBF)分别进行近似模型的计算,最后以Pointer方法全局优化。在保证精度的条件下,降低计算成本。在保证性能的前提下,减重6.11kg。     

轿车白车身隐式全参数化建模与多目标轻量化优化

利用SFE-Concept参数化设计软件,建立了某轿车白车身隐式全参数化三维几何模型,在此基础上建立了参数化白车身的有限元模型,计算分析了其低阶固有振动特性和白车身的扭转与弯曲刚度,并通过试验验证了分析结果的有效性。利用相对灵敏度分析方法选出66个白车身零件板厚作为轻量化设计变量,以白车身的总质量、扭转和弯曲刚度为优化目标函数,白车身的1阶弯曲和1阶扭转模态频率为约束条件,利用遗传优化算法对白车身进行了多目标轻量化优化。结果表明,轻量化后的白车身1阶扭转频率和1阶弯曲频率的变化均小于1%,虽然扭转刚度降低了4.5%,弯曲刚度降低了1.8%,但仍满足设计要求。而在不改变用材的情况下,白车身总质量降低了19.4kg,即减轻了6.4%,取得了明显的轻量化效果。     

摩托车车架结构优化

首先建立了车架有限元模型,对其强度和刚度进行了分析;然后在疲劳试验机上进行试验,验证理论模型及分析结果的正确性.在此基础上,以车架轻量化为优化目标,车架主要构件截面尺寸为设计变量,刚度和强度为约束,对其结构进行优化,优化后车架质量减轻17.4%.     

一种新型开关式主动横向稳定杆装置的控制研究

针对装有被动横向稳定杆的车辆在高速大转角转向时容易发生侧翻及在直线行驶时乘坐舒适性变差的问题,设计了一种开关式主动横向稳定杆装置。基于整车6自由度模型设计了线性二次型最优控制器对车辆转向时的侧倾进行控制;直线行驶时,主动横向稳定杆处于"OFF"状态,降低悬架刚度,提高车辆舒适性。采用时域与频域仿真验证了该装置的有效性,并通过台架试验对基于粒子群优化的线性二次型最优侧倾控制策略进行了验证。     

连续纤维复合材料电池包上盖的设计研究

轻量化技术可有效提高新能源汽车续航能力和驾驶性能,已被广泛应用于汽车的生产制造中。连续纤维复合材料在比强度、比刚度、热膨胀系数与抗疲劳性能等方面比传统金属更具有优势,开启了轻量化新时代。文章以新能源汽车核心部件电池包为研究对象,基于高压树脂传递模塑成型（HP-RTM）工艺,根据碳纤维复合材料与玻璃纤维复合材料的材料特点,对电池包上盖进行了轻量化设计。通过结构优化、工艺优化、连接方式优化等技术手段完成了电池包上盖的轻量化量产方案。电池包样机测试结果表明,采用碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料制作的电池包上盖可以有效提升电池包结构的强度、刚度以及耐疲劳性,综合减重达50%以上。文章所述的连续纤维复合材料轻量化设计方案也可为汽车其他零部件设计提供指导。     

重型载货汽车钢铝混合车身轻量化方案研究

通过对铝合金车身不同技术路线对比研究，提出“型材框架+覆盖件”钢铝混合重型载货汽车车身轻量化方案。基于该车身结构完成材料选用、连接工艺对比与方案制定，并采用CAE软件对该车身的模态、刚度、疲劳、碰撞性能进行仿真分析，各项性能指标均满足产品要求。该钢铝混合车身较原钢质车身质量降低81.5 kg，降幅22.4%，为后续重型载货汽车车身轻量化设计与制造提供参考。     

基于多目标优化的白车身结构轻量化设计

白车身轻量化研究有利于提高整车性能和减少研发成本,首先建立了某乘用车白车身的有限元模型,接着根据仿真模型分别计算出与NVH、静刚度及正面碰撞安全性能相关的参数,模型各项指标均满足要求。其次,依据综合灵敏度分析思路筛出与碰撞安全无关的设计变量,并且参照能量吸收曲线图选出正面碰撞安全板件的设计变量。针对白车身非碰撞安全相关板件的轻量化设计,根据试验设计方法设计出样本点,对比各类近似模型的精度,采用了椭圆基近似模型,将白车身质量最小、低阶模态最大作为设计目标,把白车身的静态扭转刚度以及静态弯曲刚度作为设计的约束条件,并采用遗传算法对非碰撞安全板件进行多目标优化。针对白车身正面碰撞安全相关板件的轻量化设计,根据试验设计方法设计出样本点,对比各种近似模型的精度,采用了响应面模型,将白车身质量最小、乘员舱加速度峰值最小作为设计目标,将一阶弯曲和一阶扭转模态频率、静态弯曲扭转刚度作为设计的约束条件,并采用遗传算法对碰撞安全板件进行多目标优化。最后,对轻量化前后的性能参数进行比较分析,实现了白车身质量降低13.4kg,降幅3.32%,轻量化系数减小了1,不仅保证了静态弯曲刚度和扭转刚度、白车身的模态频...     

扭转梁后桥性能仿真优化及试验分析

扭转梁后桥开发过程中,须按照从整车技术要求分解出的零部件技术规范进行设计,并借助CAE优化技术对零部件各性能进行优化。本文主要针对某型扭转梁后桥侧向力耐久疲劳和减振器力耐久疲劳工况进行优化分析,结构优化后耐久疲劳寿命提高。实物样件台架验证结果与优化仿真分析结果基本一致。     

基于分析驱动设计的封闭白车身轻量化多目标优化

本文旨在进行基于分析驱动设计的封闭白车身轻量化多目标优化。首先建立隐式参数化封闭白车身模型,以快速实现有限元模型的变化与更新。进而对生成的有限元模型进行模块化设置。结合参数化模型和模块化设置实现了封闭白车身后台全自动运算的功能。以封闭白车身质量最小、扭转刚度最大为目标,车身1阶弯曲模态、弯曲刚度和弯扭工况强度为约束,板件厚度、主断面位置和主断面形状等54个参数为设计变量,采用NSGA-Ⅱ算法,对封闭白车身进行轻量化多目标优化。优化算法根据性能梯度变化和相应的搜索功能实现了"分析驱动设计"的理念。优化结果表明,封闭白车身质量降低32.41kg,轻量化率达7.63%。除白车身静态弯曲刚度降低0.74%之外,其他性能均得到提升,最大的改善率为2.69%。