副車架的案例
乘用車前擺臂和副車架的強度分析及優化
4 副車架的優化與驗證
4.1 副車架結構優化
通過上述對副車架結構的有限元分析，己反映出副車架原結構設計中存在的不足。因此，可綜合副車架結構強度分析結果，對分析所得的危險部位從結構角度進行優化。在結構的強度分析中，副車架在制動工況下其最大應力值超過了材料的屈服極限，其最大應力發生在副車架上板的左右，故以副車架上板為副車架結構優化和改進的主要目標。所用優化方式主要為在應力集中處加一塊加強板，以實現提高強度作用。基于上述思想，結構經優化后的副車架有限元模型如圖11所示。
圖11 優化后副車架有限元模型
4.2 優化后結構強度分析
優化后提交計算后的結果如圖12所示。
圖12 優化后各工況下應力云圖
經過上述分析計算，可獲得優化后副車架各工況下的最大應力值如表8所示。
從優化前后副車架最大應力值對比來看，在加上加強板之后，副車架在制動工況下的最大應力值大大的降低了，且轉彎工況和沖擊工況的應力也有不同情況的減小。通過對副車架的優化，副車架在不同工況下都滿足了強度要求。
表8 各工況下副車架應力結果
工況
最大應力、MPa
減低率/%
轉彎
101.7
43.9
制動
274.9
19.4
沖擊
95.05
15.5
5 結果與討論
本文以某乘用車的前擺臂和副車架為研究對象，通過綜合分析副車架結構的結構強度計算結果，獲得原設計方案中的薄弱結構主要集中于副車架上板左右兩端，故從結構角度添加加強板，對該薄弱位置進行優化和改進。對結構優化后的設計方案再次分析計算，結果顯示對副車架上板左右兩端位置優化改進后滿足副車架的強度要求。
展開 基于Hypermesh的前副車架結構優化
汽車前副車架不僅是作為汽車懸掛連接部件與車身之間的一種輔助裝置，同時也是汽車底盤中重要零件之一，該結構常見于采用承載式車身的車型中。副車架的作用是阻礙振動和噪聲的傳播，減少其進入車廂，因此在主要出現在豪華的轎車和越野車上，有些汽車還在引擎裝上副架。傳統的承載式車身沒有副車架，其懸掛直接與車身鋼板相連的，所以前后車架的懸掛搖臂機構都為散件，易與路面、發動機激勵產生共振。在副車架誕生以后，可以將前后懸掛裝在副車架上，構成一個車架總成，然后再統一安裝到車身上。本文通過對副車架與前車架的連接的優化，以及對局部結構的優化來降低可能發生共振的概率。
一 副車架模型的建立
本文研究工作中，主要采用有限元前處理軟件Hypermesh建立汽車前車架有限元模型.如圖所示，為本有限元建模的基本流程[1]，其中各操作所需的具體研究工作如下：
1）幾何模型的清理與簡化。在進行有限元網格劃分工作前，需要對副車架結構幾何模型進行幾何清理工作，修正模型導入時出現的錯誤孔、面、線和因軟件之間兼容性產生的錯誤。由于有限元結構時對實際模型的近似處理，因此在有限元模型建立時，可以在不影響模型整體力學特性上進行適當的幾何簡化，刪除對結構無影響或者影響細微的結構，以減少有限元模型建立的工作量。
2）網格劃分。網格單元類型的正確選取不僅直接影響有限元分析計算的準確度，而且還會影響有限元分析計算的時間，在建立模型過程中，通常以四邊形單元為主、三角單元為輔相的方式來進行網格劃分．
3）網格質量的檢驗。根據副車架的結構特性，長度、寬度遠遠大于厚度，故采用殼單元來進行網格劃分，經過對副車架網格的多次劃分和網格質量的對比，最終以8mm的四邊形單元來進行網格劃分。對于過渡曲面和可能發生局部應力集中的細節采用三角單元進行劃分，充分發揮三角單元的特點，使網格質量得到更好的優化。
展開 【iSolver案例分享65】汽車前副車架模態分析案例
iSolver案例分享：汽車前副車架模態分析案例
0. 引言
iSolver為一個完全自主的通用結構有限元軟件，對標國際主流結構CAE商業軟件Abaqus、Ansys、Nastran，支持結構分析的常用功能，線性及材料非線性的精度和Abaqus沒有誤差，效率和Abaqus相當，iSolver自帶友好的三維可視化前后處理界面，也可作為一個輕量化插件集成到Abaqus/FEMAP或者自主軟件中。本帖以一單層球面網殼模態分析為例，將iSolver求解器和Abaqus、Ansys、Nastran、Midas計算結果、進行對比，驗證iSolver的求解可靠性。
1. 問題描述
汽車的前副車架是連接車身和車輪的中間裝置，起支撐、隔振以及提高懸架剛度的作用。汽車前副車架是汽車各大總成的載體，是重要的受力部件。前副車架工作時要承受扭轉、彎曲等多種載荷產生的彎矩和剪切力，在實際行車過程中，副車架還要受到來自路面的激勵和發動機的激勵，設計中除了要有足夠的強度、足夠的抗彎剛度和合適的扭轉剛度保證汽車對路面不平度的適應性外，合理的振動特性也是十分重要的，以避免汽車在使用過程中各部件之間產生共振，導致某些部件的早期損壞，降低汽車的使用壽命，影響乘客駕乘的舒適性。因此，前副車架模態要求在汽車設計中是非常重要的。前副車架的模態與發動機常用轉速下的激勵頻率很接近時，副車架與發動機的激勵頻率發生共振，整車便會產生轟鳴聲，影響整車的NVH值，降低汽車的使用壽命，影響乘客的舒適性。而如何科學地定義前副車架的模態目標值是研究的重點。
本例中，為了研究副車架的模態和iSolver求解器計算精度，計算副車架自由狀態下的副車架前五階柔性模態。
2.
展開 基于SFE全參數化副車架多學科優化設計
一、副車架的性能開發
副車架可以承受發動機懸置的振動載荷和來自路面的各種沖擊，并能夠減弱路面和發動機帶來的震動和噪音，保證行駛舒適性和穩定性。除此之外，副車架能提高汽車懸掛系統的連接剛度，裝有副車架的汽車能夠明顯感覺到底盤更扎實緊湊。副車架的設計既需要考慮零件本身的安裝和布置要求，同時還需要保證結構的性能，前副車架設計重點考慮的幾個性能包括NVH性能、剛度性能、耐久性能及安全性能等。
1.1 安裝和布置要求
副車架作為連接底盤懸掛和車身的結構，需要為動力總成、轉向機、穩定桿等部件提供安裝界面，因此，在早期設計階段，需要根據安裝硬點來確定基本結構，并需保證與周邊零件的靜/動態間隙。
1.2 NVH性能
副車架模態需要避開發動機激振頻率，以免引起共振。不同車型定義的目標值有差異，需要根據車型定位來制定。
1.3 剛度性能
副車架與車身、懸架控制臂、轉向機等安裝點的局部靜剛度和動剛度是保證整車耐久、操縱穩定性和NVH性能的基礎指標，在副車架結構設計中同樣不可忽視。
1.4 耐久性能
副車架與車身連接點的耐久性能直接決定了汽車底盤的壽命，復雜的道路情況使前副車架時刻承受著來自路面的沖擊載荷，在循環載荷的作用下，副車架可能會發生疲勞失效，因此需要進行嚴格的疲勞耐久仿真，并進行相應的臺架試驗和整車道路試驗，避免出現疲勞開裂問題。
1.5 碰撞安全性能
汽車前艙正面碰撞路徑主要有三條：1）上路徑：前防撞梁-前縱梁-縱梁延伸梁；2）中路徑：shotgun-A柱上邊梁；3）下路徑：前副車架-縱梁延伸梁-中央通道，全框式副車架為正面碰撞多提供了一條傳力路徑，在車輛發生正面碰撞時能吸收部分能量，使碰撞力分散更均勻。
展開 
多學科優化方法在副車架輕量化設計中的應用
在某副車架輕量化開發過程中，利用多學科優化技術，在完成副車架的靜強度、模態和動剛度對板厚變化的敏感性分析的基礎上，進行結構的優化設計，優化后副車架重量由24.5 Kg降到22 Kg，減重8%，實現了副車架的輕量化設計。
前言：
副車架是當前主流轎車底盤的重要組成部分，其結構形式及剛度設計對提升整車耐久性、舒適性、操控性有很大影響，而且輕量化的副車架有利于改善整車性能。因此，副車架結構的優化設計方法備受各主機廠關注。
近年來，關于多學科優化技術的研究及應用越來越多，該技術的主要思想是在設計過程中，利用計算機技術來集成各個學科的模型和分析工具, 并通過有效的設計和優化策略組織和管理設計過程，最終利用多學科相互作用產生的協調效應獲得最優解①。本文將多學科優化技術應用到某車型前副車架的輕量化設計中，不僅縮短設計周期,節約開發成本，而且對其它零部件的開發設計具有同樣的參考意義。
1、 有限元模型
為了提高應力計算精度，副車架的鈑金結構以及焊縫全部采用殼單元模擬，單元形狀主要為四邊形，三角形單元比例控制在5%以內，整個模型的單元數量 節點數量 ，材料的非線性行為采用試驗測得的應力應變曲線表示。副車架的幾何數模和有限元模型如圖所示。
2、 工況定義和性能目標的確定
根據企業內相關標準，強度的考察工況為經典工況，包括顛簸、制動、轉向和加速。模態性能考察副車架的前兩階彎曲模態。動剛度考察項為控制臂及發動機后懸置的安裝點的平均動剛度。性能目標為滿足企業的相關標準要求。
展開 solidThinking Inspire 在副車架優化設計中的應用
李成
奇瑞汽車股份有限公司底盤技術研究院 安徽蕪湖
摘要：基于拓撲優化理論，使用 Altair 公司的 solidThinking Inspire 軟件，對鋁合金壓鑄副車架進行拓撲優化，在規定的體積內取得最佳的材料分布，使得剛度最大。優化結束，進行了 CAD 模型重建，并與原件進行應力、應變比較。
關鍵詞：副車架 鋁合金 優化 拓撲 solidThinking Inspire
一、引言
本文主要研究適用鑄鋁、鑄鐵件的優化設計方法，是基于 Altair 公司的 solidThinking Inspire 軟件，采用了實體拓撲優化技術。采用多工況單一目標的優化方法，實現了對鑄鋁副車架的優化 設計。最終達到了減輕控制臂重量、增強控制臂剛度這一目標。
二、簡介
副車架（Subframe）在目前是大多數中小型轎車中均有應用，其主要作用是：1）提高車身側向、扭轉剛度；2）對路面震動進行二次隔絕；3）方便模塊化裝配(發動機、變速箱等部件先安裝于副車架再整體上托安裝于車身) ，如圖 1 所示為副車架應用位置及大致形狀。
對于副車架來說受力主要有兩種情況：1）承受在加速、制動、過坎時來自地面并通過輪胎、 控制所傳遞的縱向力；2）轉向時來自地面并通過輪胎、控制傳遞過來的側向力,以及固定在副車架上的轉向機殼體反作用力。
展開 自卸車副車架模態分析
自卸車副車架結構模態分析
1. 問題描述
在車輛設計中，副車架作為車身主要重量的承載體，在工程應用中承受復雜的載荷，如承載卸料是舉升作用產生的集中力與滿載時傳遞全部受力到主車架，是決定整車壽命的的關鍵結構部件。車架工作時產生的振動，會加速某些零部件的損壞，進而影響到整體車況。因此副車架的模態分析、模態參數識別，對整車動力性能分析、降低整車振動、減少部件的疲勞失效有著重要的作用。
車架模型，由副車架及安裝在副車架上的舉升裝置裝配而成，使用steel材料。重點考察車架系統模態參數，得到車架自用模態參數（前10階）及該車架在工作狀態下的模態參數（前4階）。
2. 技術參數
2.1 副車架材料:
材料選擇為：鋼stee，選擇軟件默認材料。
2.2 三維模型如下圖所示
1.1 問題分析
副車架是由這些零部件按照一定的裝配關系裝配在一起的裝配體，主要是采用焊接形式連接在一起。
這里計算自由模態下的激勵頻率及約束模態下（將副車架底部兩根縱梁底面設置為固定約束）的激勵頻率。
2.
展開 某電動汽車副車架CAE分析-Hypermesh網格劃分
3-23網格單元質量調節功能板塊
經過上述一系列的網格劃分、網格質量檢測和網格質量調整，將副車架吊耳、縱梁、副車架上板和下板以及副車架加強板轉化為網格單元，逐漸建立了符合要求的副車架網格模型，如圖3-24所示。
圖3-24副車架網格模型
副車架網格單元5mm，網格單元統計：
Total number of nodes: 28086；
Total number of elements: 26945；
26649 linear quadrilateral elements of type S4R；
296 linear triangular elements of type S3；
三角形網格占比1.11%。
3.2.4 模型材料創建與賦予
用軟件進行有限元分析時要特別注意單位制問題，多數物理量的單位是一一對應的。對副車架進行有限元分析的單位制為：
（1）創建材料
在Hypermesh中根據單位制要求輸入材料屬性，如表3.2所示。
? 創建截面
分別創建各個部件的截面，將創建的材料賦予截面，并編輯thickness。不同部件的厚度如表3.3所示。
表3.3 副車架各部件的厚度
至此，Hypermesh中對副車架的預處理完畢，接下來要創建Hypermesh與ABAQUS的接口，即使Hypermesh的分析數據導入ABAQUS繼續分析處理。Hypermesh中導出文件選用Solver Deck輸出.inp文件。
展開 汽車副車架擺臂固定支架強度CAE仿真分析
4.分析結果與結論：
副車架擺臂固定支架應力分布如圖3至圖5所示：
圖3：顛簸工況應力云圖
圖4：制動工況應力云圖
圖5：轉彎工況應力云圖
原設計方案中，副車架擺臂固定支架的材料選擇SAPH370,該材料的屈服強度為261.7MPa。由應力結果可知在顛簸工況下，副車架擺臂固定支架的應力超過261.7MPa，存在破壞風險，故建議選用強度更高的SAPH370440。
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福特和麥格納合作研發碳纖維復合材料汽車副車架
而現在福特正在與汽車零部件供應商麥格納合作，嘗試使用這種材料研發出適用于普通汽車的汽車副車架。麥格納和福特已經合作開發出碳纖維復合材料的汽車副車架原型，其由45個鋼制零件組成，并用兩個注塑件和四個額外的金屬件代替了此前的副車架。
使用碳纖維復合材料汽車副車架使零部件使用量減少了87％，另外由于碳纖維的輕質特性，讓車身重量降低34%。這也是麥格納公司首次利用碳纖維打造汽車結構部件。 在過去，該公司曾研發出碳纖維發動機罩，并將其應用到凱迪拉克CTS/ATS-V系列，并為福特野馬Shelby Cobra GT500打造碳纖維格柵口加固件。
福特不久后將使用纖維復合材料副車架原型在其車輛上進行測試。測試將評估這些部件對腐蝕和巖屑的負荷保持力，以及暴露的車身底部部件的兩個主要問題。
副車架是一輛汽車的重要組成部分。它們的主要目的是減小路面震動的傳入，以及提高懸掛系統的連接剛度，并有助于分配底盤負載和保持前端部件，如發動機和動力傳動系統。一般家用車上大部分都采用鋼制副車架。
大理石表面涂層樹脂https://www.hongyantu.com/index.php?r=landing/index&id=nmsz
展開 前副車架上部主體件回彈消除方法研究
文 / 趙鋒 · 中國第一汽車股份有限公司
乘用車的安全性取決車架總成安全性，而整個車架總成中零件材料多為高強板，高強板零件尺寸的合格穩定直接決定車架振動試驗的合格數據，下面將詳細的說明通過零件掃描分析、提取回彈數據，并對拉延模具及整形模具型面進行回彈補償修改，消除前副車架上部主體件回彈缺陷的方法。
復雜成形的高強板前副車架上部主體件，造型角度差異性比較大，形狀復雜，一次成形難度大。尤其造型深度段差較大時出現的內部褶皺問題，四角回彈扭曲問題，處理起來更是困難。本文主要闡述TRIP600 高強板前副車架上部主體件一次成形過程中，左右兩側中部表面褶皺引起的回彈和四角回彈扭曲的優化方法。從產品造型、拉延模具及整形模具回彈補償、優化工藝控制等幾個方面，依托掃描分析，合理運用回彈系數，快速直接的解決了前副車架上部主體件回彈扭曲問題。
前副車架上部主體件回彈扭曲問題分析
問題描述
某車型前副車架上部主體件選用材料為DP590R，料厚1.2mm，出件后回彈嚴重，四角回彈區域在檢具上的S 面間隙超差，中部翻邊面不平正回彈，總成激光焊接間隙超差，如圖1 所示，直接影響整個車架總成的焊接尺寸，屬于整車安全不可接受缺陷。
圖1 前副車架上部主體件回彈示意圖
前副車架上部主體件回彈成因分析
我們在成因分析時，首先確認工藝設計合理性，再通過掃描分析，確認起皺對回彈的影響，確認最終產品變化趨勢，結合試制出件狀態，考慮實際出件狀態，分析變化趨勢，確定影響因素。
⑴工藝分析。工藝排布設計中，為了更好的保證制件的形狀與尺寸滿足設計要求，拉延模具設計成淺拉延結構，修邊為一次性外部修邊完成，翻邊整形同時進行，各個角度沖孔分為兩序完成，左右兩側對稱，前后兩側不對稱。
⑵實際出件掃描分析。
展開 
基于HyperWorks 的某轎車副車架模態分析及優化
副車架是影響汽車舒適性的重要因素之一。為了使副車架不與發動機產生共振，其
一階模態頻率必須高于發動機引起的2 諧次激勵頻率。本文以某轎車副車架為研究對象，
運用HyperWorks 分析并優化一階模態使其滿足目標值，降低產生振動噪聲的風險。
陳華_基于Hyperworks的某轎車副車架模態分析及優化_陳華.pdf
2006年會msc.fatigue論文--副車架疲勞臺架試驗的有限元模擬
副車架疲勞臺架試驗的有限元模擬
1.JPG
副車架疲勞臺架試驗的有限元模擬.pdf
副車架疲勞臺架試驗的有限元模擬.pdf
@設計工程師：7分鐘完成后副車架快速仿真，設計迭代快人一步！
</p><p><br></p><p>本文以底盤關鍵部件后副車架為應用案例，完整展示零CAE基礎的設計工程師，如何在CATIA V5中實現MODSIM設計仿真一體化，借助SmartCAE完成從模型導入到報告輸出的全流程，全程僅需7分鐘，即可完成多工況一鍵仿真，大大提升仿真效率與設計精度。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202604/imgs/ea0f6f9f96bb4be69c676f47483fb7d7"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202604/imgs/58105840f4024ea5b2eb792712877eb3" height="30" width="26"> 本案例取材自往期直播，全程Live Demo演示，步驟/效果/數據真實可考，歡迎掃碼回顧完整直播（17：27直達本案例）。</p><p><br></p><p><strong>應用實例：7分鐘完成后副車架快速仿真</strong></p><p><br></p><p><strong>#1</strong></p><p><strong>模型一鍵導入，無需復雜預處理（1分鐘）</strong></p><p>傳統仿真模型修復與預處理耗時久，達索MODSIM SmartCAE大幅簡化前置操作。在CATIA環境中，設計工程師無需具備仿真經驗，僅需確保模型數據規范，即可開始仿真：</p><ul><li>進入模型庫，選擇“底盤部門”—“副車架”類別；</li><li>選中目標“后副車架模型”，點擊“下一步”完成導入；</li><li>全程無需手動調參數，前置準備時間顯著縮短。
展開 基于simsolid的某車型副車架模態分析案例分享
本人在上一篇用摩托車車架驗證了simsolid和主流有限元分析軟件的模態分析誤差對比，證實了該軟件的有效性和快捷性。本次繼續分享一個參與企業項目，該項目需要對該目標車輛副車架進行輕量化優化。
由于simsolid的操作簡單易于上手，本案例就不對詳細操作步驟進行累述。在利用主流分析軟件對該車架進行輕量化分析前本人利用了simsolid來初步了解該車架的模態和應力變化情況，借此已期望能夠更快更好地制定優化方案。
首先對該車架賦予材料屬性。如圖1
圖1
緊接著按裝車要求賦予約束點。如圖2
圖2
然后選擇模態分析模塊，不到30秒時間便可查看所需要的各種模態、形變、力和位移數據結果。如圖3、圖4
圖3
圖4
總結：利用simsolid軟件在對零部件，特別是大型復雜機械進行模態分析時在保證誤差范圍內操作更簡單，效率更高，普遍可以為工程師節約80%的工作時間。
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