底盤設計與性能分析的案例
懸架設計對底盤性能的要求
固有頻率按下式計算：
式中：g-重力加速度； f-懸架垂直變形（撓度） M-懸架簧載質量
C(=Mg/f)-懸架剛度是指懸架產生單位垂直壓縮變形所需加于懸架上的垂直載荷 從固有頻率公式可以看出，在懸架垂直載荷 一定時，懸架剛度越小，固有頻率就越低
但懸架剛度越小，載荷一定時懸架設計垂直變形就越大。這樣若無有足夠大的限位行程，就會使撞擊限位塊的概率增加。若固有頻率選取過低，很可能會出現制動點頭角，轉彎側貨角，空載和滿載車身高度變化過大。一般貨車固有頻率是1.5～2Hz，旅行客車1.2～1.8Hz，高級轎車1～1.3Hz。另外，當懸架剛度一定時，簧載質量越大，懸架垂直變形也愈大，而固有頻率越低。空車時的固有頻率要比滿載時的高。簧載質量變化范圍大，固有頻率變化范圍也大。為了使空載和滿載固有頻率保持一定或很小變化，需要把懸架剛度做成可變或可調的。
影響汽車平順性的另一個懸架指標是簧載質量。簧載質量分為簧上質量與簧下質量兩部分，由彈性元件承載的部分質量，如車身、車架及其它所有彈簧以上的部件和載荷屬于簧上質量。車輪、非獨立懸架的車軸等屬于簧下質量，也叫非簧載質量M。如果減小非簧載質量可使車身振動頻率降低，而車輪振動頻率升高，這對減少共振，改善汽車的平順性是有利的。非簧載質量對平順性的影響，常用非簧載質量和簧載質量之比m/M進行評價，此比值越小越佳。
影響汽車平順性的另一重要指標是阻尼比Ψ，它表達為： k-代表懸架阻尼元件的阻力系數。
Ψ值取大，能使振動迅速衰減，但會把路面較大的沖擊傳遞到車身，Ψ值取小，振動衰減慢，受沖擊后振動持續時間長，使乘客感到不舒服。為充分發揮彈簧在壓縮行程中作用，常把壓縮行程的阻尼比Ψ設計得比伸張小。
懸架的側傾角剛度及前后匹配是影響汽車操縱穩定性的重要參數。
展開 2024年RecurDyn優秀案例競賽作品分享：核探測機器人底盤設計與越障性能仿真驗證
摘要：為減少核輻射對工作人員身體的損傷，設計了一款可用于強輻射環境的、具有較好通過性和地形適應能力的附有減震系統的核環境探測機器人。該機器人搭載多種探測傳感器并對關鍵驅控部分進行了輻射屏蔽，可在強輻射環境下完成探查、巡檢作業；該機器人的履帶移動底盤設計采用驅動輪與地面具有一定角度的離地角同時使誘導輪接地的方法以保證機器人具有較好的越障性能和地形適應能力；底盤設計了減震結構以減少機器人震動對探測器造成的影響。通過理論分析，確定了移動底盤相關參數并通過三維繪圖軟件SolidWorks建立了機器人三維模型，利用動力學仿真軟件RecurDyn對機器人底盤越障能力進行了仿真分析，得出了機器人在越障過程中其質心與驅動扭矩的變化關系，驗證了底盤越障可靠性，為實驗樣機的研制奠定了理論基礎。
關鍵詞：核探測機器人；履帶移動底盤；越障性能；動力學仿真
一、研究背景及目的
受核環境強電離輻射、毒性、污染控制的限制，對于有強放射物的反應堆、輻照裝置、核退役設施等建筑體內的處置任務，因工作人員無法進入事故現場進行事故處置工作，給核環境作業現場狀況分析和緊急處理帶來了極大困難。以核輻射環境機器人系統為代表的高性能、強適應、高效率的遙操作型危險作業高技術裝備，對開展核環境應急偵察、救援、處置等工作有極強的現實意義。核電站運行最關鍵的一環就是保證核電的安全利用，但涉核的地方往往都具有一定的輻射性，為避免輻射對工作人員的安全造成損傷，核環境作業機器人則是目前最優的選擇。由于我國對核電機器人技術的研究起步較晚，對相關技術的研究還不夠成熟，所以目前核電機器人在工業上的應用還受到很大的限制。
核環境的機器人不僅要能夠承受高強度的輻射，還要具有較好的越障與機動性能。
展開 汽車底盤襯套靜態性能分析步驟 ￥5
汽車底盤襯套靜態性能分析步驟1.pdf
集度汽車：高精度駕駛模擬技術加速電控底盤性能開發 | 蓋世汽車2021中國汽車智能底盤大會
由蓋世汽車主辦的2021中國汽車智能底盤大會將于11月18-19日在上海汽車城瑞立酒店舉辦。
嘉賓信息
舒進 博士
集度汽車整車集成總監
舒進女士畢業于北京理工大學車輛工程專業，工學博士
從業17年，主要從事車輛性能開發，底盤及整車架構開發，電控懸架及轉向系統開發，智能底盤相關產品研發等；
負責過上汽通用多個自主車型及整車架構的整車動力學性能及底盤架構開發；獲得多項上汽集團及中國汽車工業科學技術獎等重要獎項，并有多個專利及論文發表。
汽車底盤智能化設計分析系統的研發
，已應用在 實際的底盤開發項目中，產品設計工程師在項目 選型階段，即可對底盤零部件進行快捷 CAE 分析， 對產品結構進行快捷評估和結構優化，設計分析 系統界面如圖 3 所示。
汽車底盤懸架關鍵部件輕量化設計分析
例如，由于不同部件需要達到的承載力、功能結構要求通常有顯著差異，只有運用不同工藝，完成設計輸入的相關工作，才能避免不必要問題出現。對鋁合金部件而言，工藝優化方向可被概括為：以現有工藝為依托，同步開發零件承載力與結合方案，確保設計工藝優勢均可得到充分發揮，由此而獲得設計方案，自然可使行業要求得到最大程度滿足。
2.1.3 材料優化
設計底盤懸架部件時，“出鏡率”較高的方法是運用輕質材料，該法擁有良好的發展前景，這是因為其既能為汽車運行的可靠性提供保證，還可使底盤質量減小。在合金制造技術趨于完善的當下，以鋁合金、高強度鋼為代表的諸多材料，均已被用來制造汽車，沖焊零件固有優勢通常可因此而得到充分發揮。例如，在對B 級汽車進行設計時，有關人員選擇運用鋁合金制造控制臂及副車架，汽車質量降低幅度明顯，與此同時，底盤懸架功能的實現并未受到影響。由此可見，對中端和低端汽車而言，材料優化是輕量化設計的關鍵。
2.2 設計方法
2.2.1 集成設計
要想使汽車業具備實現持續發展目標的前提條件，將產品質量提升到更高水平，前提是對設計方案加以調整，現階段，橡膠懸架、空氣懸架均已得到推廣，二者的優勢主要是以懸架承載力達到行業要求為前提，通過對質量進行大幅降低，將制造成本控制在合理范圍內。上述提到的橡膠懸架，強調用橡膠彈簧替代鋼板彈簧，通常由推力桿、均衡梁及橡膠主（副）簧組成，其優勢往往表現在三個方面，分別是無需維護、舒適性能佳、滿足輕量化要求。在落實輕量化設計的相關工作時，有關人員往往將集成設計作為首選方案，通過細化分工的方式，使部件擁有更為理想的兼容性及實用性。在傳統觀念里，兼用性并非細化分工需要考慮的部分，因此，多數汽車的底盤部件均有明顯界限，其中，界限最為分明的部件主要是前縱梁和彈簧支架，即便空間分布十分緊湊，仍然無法達到輕量化要求。
展開 【JY】淺析基于性能的抗震分析方法——性能設計
【寫在前文】
在閱讀此文前，可先看下以下文章：
【JY】基于性能的抗震設計（一）
【JY】基于性能的抗震設計（二）
【JY|理念】結構概念設計之(設計理念進展)
【性能設計】
建筑結構通常使用彈性分析進行抗震設計，主要目的是為了將復雜的非線性問題，簡化為易于分析理解的線彈性問題，進而借助反應譜、彈性時程分析等快速對建筑結構進行分析設計。然而，大多數建筑物在大地震下都會經歷顯著的非彈性變形。基于性能的設計分析方法也隨著算力的增強而出現。
現代基于性能的設計方法是確定結構在某種條件下的實際行為的方法。在計算技術及算力的進步和可用測試數據的支持下，非線性分析為計算彈性范圍以外的結構響應提供了手段，包括與非彈性材料行為、接觸非線性行為和大位移相關的強度和剛度退化等等。因此，非線性分析可以在新建建筑的設計或既有建筑物的加固改造中發揮著重要作用。
非線性分析需要付出更多的精力、時間與算力，并且應該考慮到具體的目標。在結構地震工程實踐中應用非線性分析的典型實例是：
(1)評估和設計既有建筑的抗震改造解決方案;
(2)設計采用不符合現行建筑規范要求的結構材料、系統或其他特征的新建筑;
(3)根據特定的業主/甲方等，要求評估建筑的安全性能。
建筑物的抗震性能通常與建筑物結構、圍護結構、隔墻、天花板、暖通/電氣系統和內容物的損壞有關。
雖然建筑物的性能是連續的，但出于設計目的，可以方便地確定對建筑物功能、財產保護和安全有重大影響的主要結構和其他建筑部件的離散性能水平。
展開 車輛動力學與底盤性能開發（視頻）
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10290
設計仿真 | MSC Nastran非線性分析用于無人機的起落架性能設計
因此，研發團隊決定選擇非線性靜態分析以確保得到最佳設計。
在開始設計和分析之前，研發團隊進行了初步研究，以評估懸臂模型還是支撐梁模型更適合。根據兩種模型結果對比分析，工程師們決定選擇支撐梁模型。
三輪車車架設計的力學性能分析
研究人員沒有對水平沖擊情況進行疲勞強度分析，因為這不是（希望如此）一個連續條件。
在穩定踩踏的情況下，車座和水平管的相交處存在超出材料彈性極限的臨界區域。這在意料之中，因為騎行者的重力會在這些區域造成壓縮。其他需要注意的區域是水平管和下管與保持架的相交處。
穩定踩踏的情況。紅色表示 von Mises 應力超過材料彈性極限的區域（左）以及應力超過材料抗疲勞極限強度的區域（右）。
對于這種情況的疲勞評估，當一個區域（從車座與下管相交處延伸至車架前部）受到立管后面的靜載荷作用時會失效。這種靜載荷時有時無，因此是疲勞失效的潛在因素。
在水平管和下管與保持架的相交處也存在類似的薄弱區域。仿真結果表明，其他臨界區域位于加強管接頭、后橋前面的保持架區域，以及頭管和下管相交處。
加速載荷工況與穩態工況的疲勞區域相同，但覆蓋區域相對較小。然而，有一點不同的是，頭管和下管相交處有一個臨界區域，略大于穩定踩踏的情況，一直延伸到下管底部。
加速踩踏的情況。紅色表示應力超過材料抗疲勞極限強度的區域。
團隊在檢查該載荷工況下的車架前叉區域時發現，該區域的表現與整個車架類似。結果表明，當前叉受到沖擊力作用時，只有少量區域會發生變形，如下圖所示。盡管如此，由于前叉區域在疲勞分析時失效，可能需要進行重新設計。
水平沖擊情況下的前叉區域。紅色表示 von Mises 應力超過材料彈性極限的區域。
三輪車的性能提升還需進一步研究
研究人員通過不懈的努力收集了許多有用的信息來幫助改進三輪車車架設計的力學性能。例如，簡單的疲勞分析表明，盡管大部分車架都能承受靜載荷，但在長期耐久性方面卻會受到影響。因此，需要對三輪車車架進行加強設計。
展開 汽車底盤設計研發流程
汽車底盤設計研發流程
Moldex3D模流分析之大型圓籃優化參數設計與性能驗證
大綱
本研究利用Moldex3D對置物用之大型圓籃進行優化分析，旨在通過縮減產品厚度和優化參數設計，來改善翹曲變形與體積收縮率。產品經優化設計后，肋厚尺寸從原本3mm降至2.5mm，翹曲變形量降低20%與體積縮收率減少7%，仍能承受35kg載重需求，成功實現優化設計目標。
挑戰
? 設計最薄肋片結構，降低肋厚，同時解決體積收縮率與翹曲變形。
? 在維持與原產品相同重量荷載的前提下，節省射出成本與時間。
解決方案
虎尾科技大學團隊使用Moldex3D專家模塊確定最佳解決方案，并結合Abaqus有限元素軟件仿真產品的承重能力，最后通過射出成型結果進行相互驗證。
效益
? 提高產品質量，降低翹曲變形量及體積縮收率
? 符合荷載重量規格
? 降低生產成本及天數
案例研究
本案例首先將大型圓籃之肋厚尺寸從原始設計3mm縮減至優化設計2.5mm (如圖一所示)，經Abaqus結構分析對大型圓籃內部施加35kg分布力，原始設計的應力為22.7 MPa，縮減后36.3MPa，皆未超過材料降伏應力，確認為安全設計，縮減后體積與質量減少22.75%，圖二展示3mm及2.5mm肋厚Abaqus分析結果。
圖一 大型圓籃肋厚尺寸從原始設計:3mm變更為優化設計:2.5mm
圖二 大型圓籃Abaqus應力分析結果 (a) 肋厚3mm (b) 肋厚2.5mm
了進一步降低翹曲變形并找出最佳成型參數，虎尾科技大學團隊運用Moldex3D專家模塊，以總位移及體積收縮率作為質量因子，目標為越小越好。
展開 基于整車NVH性能要求的懸置系統設計分析案例
目前國內做懸置設計的大都參照GM的標準，大部分做解耦分析，做做工況計算！然后校核一下懸置零件的模態、剛度強度以及仿真分析橡膠結構件的剛度，再進一步的要求就必須主機廠去提了，比如做做系統的敏感性穩健性，優化一下總傳遞力或者動反力的。再有就是基于動力總成質心位移最小的優化等等，但從整車的NVH性能直接去做要求的很少。
而近期看了一份日系車的懸置系統分析報告，覺得比較有新意，它是這樣提要求的：
提了如下4個要求，1）怠速振動（地板）；2）加速轟鳴和地板振動；3）Engine Shake；4）動力總成最大轉角。
一般國內對3）Engine shake要求不多，但我們具體調試的時候經常會去試這個工況，看是否還有過坎余震。
它這個最大的特點，把設定的目標計算出來，這個需要比較確定的傳遞函數（比如NTF、VTF這些），有了這些，再有了發動機的激振力，就可以做計算了。
目前很多主機廠在項目開發階段已經具備獲取發動機激振力以及計算獲取車身NTF和VTF的能力，其實完全可以按日系車那樣進行計算了。以下把鈴木某款車型的一份懸置計算報告共享出來供大家參考。分析報告內容來自華南理工大學上官老師。
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汽車NVH云講堂
發布汽車NVH行業專家原創PPT，以懸置系統NVH為主，兼顧動力總成NVH,變速器NVH，進排氣NVH，聲學包及密封NVH，車身NVH，風噪NVH，胎噪NVH，空調NVH，新能源NVH，懸架NVH,轉向NVH等。
展開 MSC Nastran非線性分析用于無人機的起落架性能設計
通用航空公司擁有眾多數十年行業經驗的研發人員，通過使用飛機分析和設計的先進工程方法，該公司為農業和應急響應部門提供先進的無人機設計和開發解決方案。
在任何飛行器的設計過程中，無論是載人還是無人駕駛，起落架都是最關鍵的組件，因為它直接影響整機的強度、耐久性和結構完整性。按照民航總局（DGCA）的安全和操作認證標準，飛行器必須具備以下要求：從13英寸的高度跌落時，滿足結構的強度設計指標，可以接受結構發生屈服，但不允許結構失效。當起落架使用塑性材料時可確保滿足這項要求。
挑戰
對起落架進行物理測試不僅增加成本，而且比較耗時。因此，研發團隊決定選擇非線性靜態分析以確保得到最佳設計。
在開始設計和分析之前，研發團隊進行了初步研究，以評估懸臂模型還是支撐梁模型更適合。根據兩種模型結果對比分析，工程師們決定選擇支撐梁模型。當受到時間期限挑戰時，工程師經常面臨既要做線性靜態分析，也要做非線性靜態分析，所以為了節省時間，使用同一套有限元模型能幫助他們最快完成分析和設計工作。
解決方案
混合的非線性靜態分析
研發團隊決定對支撐梁模型進行非線性靜態分析。使用MSC Nastran的靜力學分析求解器SOL 101和隱式非線性分析求解器SOL 400，研發團隊可以進行線性和非線性靜力學分析。一個通用的有限元模型既可以進行線性分析，也可以進行非線性分析。工程師可以使用MSC Nastran提供的高級接觸建模技術中的各種內置選項進行操作。
第一步是確定整機的重量。結構的重量是通過材料密度定義，其他的重量是通過定義部件重心位置處的集中質量。
下一步是通過殼單元和體單元建立有限元模型。部件間的緊固連接通過剛性單元和彈簧單元模擬連接的近似剛度。在例子中，接頭不是機械連接的位置，而是使用了接觸設置。
展開 新能源汽車底盤輕量化設計思路
表面處理
汽車零件的防護性電鍍由原來單一的鍍鋅鈍化工藝，向耐蝕性能更好且具有耐熱、低氫脆性、良好加工性能及環保性能的鋅合金鍍層及無鉻達克羅工藝發展。在鍍層的耐腐蝕性能獲得很大提高的同時，正向鍍層耐熱性能好、低摩擦系數方向發展。
環保要求
在底盤領域，隨著對環保要求的不斷提高，目前，世界各大汽車公司正在集中開發環境友好的零件，如低滾動阻力輪胎、綠色輪胎、不含鉛的車輪平衡塊、不含六階鉻的新零件涂層技術、電動轉向系統等，相信不久的將來，底盤技術一定會朝著保護環境的方向越走越廣闊。
現代汽車底盤電子化
隨著各種汽車電子輔助功能在底盤上的應用，明顯提高了汽車的主動安全性和駕駛舒適性，這些系統包括ABS/ASR/ESP集成控制系統、自適應巡航控制系統（ACC）、泊車輔助系統（PLA）、車道偏離和駕駛員警示系統、胎壓監測系統（TPMS）、可調阻尼控制系統（ADC）等。隨著底盤電子控制系統越來越向電子化、智能化、網絡化方向發展。
底盤設計要求
底盤設計考慮的關鍵在于滿足整車性能的各項指標。汽車應當具備的基本性能可概括為動力性、經濟性、制動性、操穩性、平順性、安全性和耐久性。一般所說的底盤工程包括前后懸架、轉向系、制動系和車輪的設計配置。與這些系統直接相關的整車性能有制動性、操穩性和平順性。底盤的懸架部件本身要足夠牢固，而其設計是否到位直接影響車架車身的受力大小，同時底盤設計也和耐久性相關。
新能源車的底盤設計特點
新能源車的底盤設計跟傳統燃油車有很大區別。首先車身設計自由度更大，現在的底盤越來越趨于平面化，為了空氣流動性好，下面一般都是平的。車身與它分離，所以車身的設計自由度變大。第二，內部空間增加。
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