車架
關注創建者：汽車知識小助手 創建時間：2021-07-13
車架的視頻教程
Hyperworks底盤副車架從網格劃分到靜剛度、靜強度、模態頻率及振型及安裝點動剛度仿真分析實例視頻教程
本課程主要包含一下幾點內容： 1、底盤副車架本體的網格劃分，包括焊縫建模； 2、副車架支架安裝點靜剛度仿真分析，包括局部坐標系建模、約束、加載及后處理讀取； 3、副車架本體靜強度仿真分析，即在loadcase載荷工況下，利用慣性釋放法來仿真計算副車架本體的強度應力； 4、副車架本體模態頻率及振型的仿真分析； 5、副車架各安裝點動剛度的仿真分析，方法為IPI原點法，分析類型為頻響分析，包含各卡片的設置以及
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基于hypermesh的【整車模型搭建2】——行駛系-副車架和懸架（附k文件）
副車架： 1 前后車橋的組成部分，用來安裝懸架。承載式車身的汽車，可以把懸架先組裝在副車架上，組成一個總成，再一起安裝到車身上，降低了裝配成本。 2 提高懸掛剛度。 3 減輕震動，增加舒適性。 懸架： 1 連接車輪輪轂和車身，減緩行駛中汽車產生的震動。 2 支撐車身。如果說車輪是汽車的腳，懸架就是汽車的腿。
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車架的實例教程
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 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 車架一般由縱梁和橫梁組成。其形式主要有邊梁式和中梁式兩種，邊梁式車架由兩根位于兩邊的縱梁和若干根橫梁組成，用鉚接法或者焊接法將縱梁與橫梁連接成堅固的剛性構架。
縱梁橫梁
縱梁通常用低合金鋼板沖壓而成，斷面形狀一般為槽型，也有的做成Z形或箱型。根據汽車形式的不同和結構布置的要求，縱梁可以在水平面內或縱平面內做成彎曲的，以及等斷面或非等斷面的。
橫梁不僅用來保證車架的扭轉剛度和承受縱向載荷，而且還可以支撐汽車上的主要部件。通常載貨車有5~6根橫梁，有時會更多。邊梁式車架的結構特點是便于安裝駕駛室、車廂及一些特種裝備和布置其他總成，有利于改裝變型車和發展多品種汽車，因此被廣泛用在載貨汽車和大多數特種汽車上。
中梁式車架
中梁式車架的結構如圖2所示。
我們在選擇舊車時，對于車架號的檢查可以說是最為重要的一項，當我們消費者沒有準確的把握經驗，必須要找一個懂得維修的人來進行幫忙，對于我們消費者來說，檢查車架可以識別出是否為事故車。
由于在經過試車以后，大部分的事故車會在車架號上留下一定的痕跡，這必須要我們進行詳細的觀察才可以進行準確的判斷。特別是在轎車一般車架號都可以采用整體車身的結構來進行構架，所以車身以及車架的整體設計上來說，很多的貨車或是說SUV型的車都會采取單獨的車身處理，車架式在設計上也以單獨的方式進行處理，對于公路型或是城市型的SUV型車也會采取整體的車身設計，也就是我們通常所說的轎車底盤設計的車型。
如果當車架受到一定的損傷以后，車輛在行駛的過程中會發生一些不良的影響，如果在轉向的過程中存在不穩定的情況時，由于直行車輛的車輪會有一定的聲音，輪胎會存在一定的磨損痕跡，轉向是側面時會產生不均勻的現象或是存在跑偏等問題，這都是與車架的彎曲度有很大的關系，如果是這樣就說明已經出現過相應的交通事故，這車就不能購買。
展開 摘要：建立了某貨車車架簡化模型，分別在滿載彎曲、滿載扭轉、緊急制動三種工況下，對車架施加相應的邊界約束和載荷約束，進行了靜力響應分析，獲得了其應力應變圖；同時計算了其在自由狀態下的振動特性，獲得了前6階固有頻率。本文所分析的車架特點為車身與車架全部使用螺釘連接，所以車架上有非常繁多的螺栓結構，由于Simsolid軟件可以自動識別螺栓結構，且不用畫網格，這大大節省了整個靜態分析的時間，可以十分快速的根據靜力分析獲得的結果，找出車架薄弱部分。
1. 車架模型的建立
車架由若干縱梁和橫梁構成，橫、縱梁都是結構復雜的板橋體，且厚度不同。將Creo Parametric 5.0創建的車架模型導入Simsolid中，利用其自動識別特征功能，快速識別出該車架的數量繁多的螺栓結構；創建自動連接，注意到該車架由上下板件組成，兩板之間的連接方式為sliding，做一下更改；賦予車架參數屬性即完成建模。其材料采用寶鋼B550L鋼板，泊松比為0.3，彈性模量為210 GPa，密度為7850 kg/m3。Simsolid自帶材料數據庫中并沒有與之對應的材料，經查閱鋼材性能參數的相關資料，自行創建了該材料的數據庫。有限元模型如圖1所示。
圖1 車架有限元模型
模型信息如圖2所示。
圖2 模型信息參數
2. 模態分析
在Simsolid中對其有限元模型進行自由模態分析，得到前6階固有頻率，如表1所示。
展開 摘 要：采用Nx Nastran軟件對公鐵兩用半掛車車架的初始方案進行有限元計算，并對超過許用應力的區域(結構)進行了原因分析，提出相應的優化改進措施，最終優化后的方案強度滿足相關標準要求，文章最后對公鐵兩用半掛車車架設計提出相應建議，為同類型的車架設計提供了參考。
關鍵詞：公鐵兩用半掛車車架;有限元分析;強度;優化;
公鐵兩用貨車是公路掛車加裝鐵路專用鉸接式走行單元，通過取消鐵路平車車體，將半掛車直接與轉向架相連，即可在鐵路上運行；脫離連掛即成普通半掛汽車，可在公路上運行的多式聯運模式。公鐵兩用車因其具有自重系數低，轉運快捷、投資小、經濟環保等優勢，作為半掛車多式聯運的一大分支，發展出多種形式，是理想的“門到門”多式聯運的工具，前景廣闊，開創了“門到門”多式聯運新紀元。中車眉山車輛有限公司研發了一種載重28 t的公鐵兩用半掛車，在半掛車車架設計過程中，基于Nx Nastran有限元仿真軟件對車架鋼結構進行了靜強度預測評估與結構優化。
1 主要結構及計算工況
1.1 主要結構
公鐵兩用半掛車車架為全鋼焊接結構，主要板材采用T700高強度鋼。車架主要由前端梁、牽引縱梁、邊梁、大梁組成、橫梁、前端連接裝置、后端梁等組成，如圖1所示。
圖1 半掛車車架組成(初始方案)示意圖
1.2 計算工況
公鐵兩用半掛車公路運輸時，汽車行駛的典型工況是在高速道路、強扭轉道路、一般道路和彎曲道路上的彎曲、扭轉、緊急制動和急轉彎等4種工況。對于車架有限元靜態分析來說，通常情況下靜強度只分析彎曲、扭轉2種工況[1]。另外，車架應具有足夠的抗彎剛度，通過車架的撓跨比考核。
剛度工況：在靜載和勻速行駛狀態下，零部件均依照安裝位置進行加載，在此情況下考核車架彎曲變形。
展開 
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@設計工程師：7分鐘完成后副車架快速仿真
焊接與鉚焊：為大型結構件（如車架、殼體）提供穩定的焊接平臺。通過T型槽上的夾具固定工件，可以有效控制焊接過程中的熱變形。
電機與車輛測試：在新能源汽車等領域，用于固定電機、減速器、動力總成等測試設備，保證測試過程中的穩定性和同軸度。
選型時需要關注的關鍵參數
精度等級：通常分為0、1、2、3級。
概述
汽車控制臂（Control Arm）是懸架系統的關鍵部件，其核心作用是將車輪與車架連接，并在車輛行駛過程中承受并傳遞來自車輪的多方向力和力矩。拓撲優化的目標是在給定的設計空間、材料和工況下，找到材料的最優分布，使結構在滿足多種性能要求（如剛度、強度、頻率）的同時，實現輕量化。
從實際應用案例來看，HyperMesh的優勢更具說服力：Stard公司借助HyperMesh優化 Rally賽車空間框架設計，在確保安全與性能的前提下，將車架重量降低20%，同時縮短了開發周期、減少了物理測試成本；Sunlux公司利用HyperMesh完成碳吸收裝置的仿真分析，其仿真結果與實測數據吻合度超過90%，實現“一次設計成功”，大幅縮短了產品上市周期。
研究核心：
當路譜數據不再“被簡化”
01
PART
本研究聚焦于兩款填充天然橡膠副車架襯套。研究人員沒有將其承受的載荷簡化為幾個代表性的循環，而是直接采用了在11種不同典型駕駛工況下（如不同路面、操控動作），通過六分力傳感器在原型車上實測得到的多通道（X, Y, Z方向力與力矩）全時程路譜數據。
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。
地軌T型槽配合可移動測試臺架，實現電機與測功機的快速對接，測試效率可提升約40%
工程機械裝配：挖掘機、起重機等大部件裝配時，重達30噸的車架沿地軌平移至裝配工位，工裝通過T型槽螺栓固定，確保車架與動臂、回轉機構的同軸度
船舶分段建造：船舶構件體積龐大，重型地軌可拼接成超長軌道，用于分段構件的裝配與焊接定和位
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仿真技術的價值在這支冠軍車隊身上得到了極致體現：在Ansys仿真軟件的支持下，車隊對賽車的傳動系統、空氣動力學套件、輕量化車架結構、電池熱管理系統及底盤電控邏輯進行了迭代優化，大幅縮短了研發周期，降低了試錯成本。
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