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发表于 2020-4-26 09:17:42 | 显示全部楼层 |阅读模式

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轻卡车架纵梁及车架总成性能研究

吴成平,程远浩
(浙江吉利新能源商用车发展有限公司,浙江 杭州 311200)
【中国汽车材料网】摘 要:文章首先对通过对某轻卡车架进行模态分析,结果显示仿真与试验吻合,验证仿真模型准确;然后,对YC系列纵梁截面的车架总成进行对比分析并选出性能优越的方案,可为工程实践提供有效参考。
关键词:轻卡;纵梁;断面尺寸;刚度;性能

[size=1em]车架是载货汽车关键重要件之一,不仅对安装于其上的零部件起支撑作用,而且还要承受来自地面的各种复杂载荷。其直接影响乘员乘坐舒适性、整车的可靠性及安全性[1][2][3]。国内外轻卡车架多采用槽形纵梁断面[4][5]。本文针对目前各典型断面轻卡车架抗弯及抗扭性能进行了对比分析,可为工程实践提供有效参考。
2 某轻卡车架总成模态分析

[size=1em]模态分析通常用来分析零部件或系统的振动特性。车架总成可以看成是由多个自由度组成的振动系统,有其固有的振动频率及振型,因此为了避免共振需要对其进行模型分析。本文通过试验与仿真两种方式对某轻卡车架进行了模态分析,且两者相对误差小于10%(由表1 可知),表明实验及有限元分析结果准确有效。

[size=0.8em]表1 试验与仿真模态分析结果对比
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3 系列化车架性能分析

[size=1em]本文以某能源轻卡车架总成为基础,通过对其纵梁、横梁进行尺寸缩放而得到系列化车架模型,其中包含了主流轻型载货车辆车架典型断面。基于评价不同纵梁断面对车架性能的影响对比分析,本文定义:1)比弯曲刚度B=KB/m,单位N.m/kg;2)比扭转刚度T=KT/m,单位N.m/°/kg。比弯曲刚度值与比扭转刚度值越大,可初步从刚度角度判断该车架轻量化效果越好[6]。

[size=0.8em]表2 YC 系列纵梁断面的车架总成性能对比
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[size=0.8em]图1 比刚度

[size=1em]由表2 及图1 所示结果可以得出:

[size=1em](1)YC 系列纵梁断面车架的抗弯性能由比弯曲刚度B决定,从轻量化效果来看,由好到坏依次为YC07(IS)>YC06-1>YC03-2(Gd)>YC05-2>YC06-2>YC03-3(Gs)>YC05-1>YC02-2>YC02-1>YC03-1(g)>YC04>YC01,由结果可知,车架翼面高度对弯曲刚度起主要作用。

[size=1em](2)YC 系列纵梁断面车架的抗扭性能由比扭转刚度T决定,从轻量化效果来看,由好到坏依次为 YC06-2>YC03-3(Gs)>YC05-1>YC07(IS)>YC02-1>YC03-2(Gd)>YC04>YC03-1(g)>YC06-1>YC05-2>YC01>YC02-2,由结果可知,车架纵梁的厚度起主导作用。

[size=1em](3)对相同翼面高度及上下翼面宽度的纵梁断面对比可知:①局部加强刚度提升效果明显(其弯曲刚度提升更为突出),如YC03-2(Gd)(局部加强)比YC03-1(g)(单层)弯曲刚度值提升60.8%,扭转刚度值提升41.2%;同时,比弯曲刚度值提升26.3%,比扭转刚度值提升11.8%。②双层梁相比单层梁刚度值提升明显(相比局部加强扭转刚度的提升更为明显),双层梁YC03-3(Gs)相比单层YC03-1(g)弯曲刚度值提升76%,扭转刚度值提升77.8%,比弯曲刚度值提升20.1%,比扭转刚度值提升21.3%。

[size=1em](4)表2 中以YC01(165×60×5)纵梁断面车架的抗弯、抗扭效能最差,同时轻量化效果也最差,该车架在实验时出现严重变形也能由此得到解释。

4 结论

[size=1em]本文分析了目前主流轻卡车架总成性能,结论如下:

[size=1em](1)局部加强刚度提升效果均比较明显,其中以弯曲刚度及比刚度值提升更为突出,说明从轻量化考虑,局部加强对改善弯曲性能效果明显。

[size=1em](2)双层梁相比单层梁刚度值均提升明显,两者基本相当;相比局部加强双层的扭转刚度及比扭转刚度的提升更为明显,比弯曲刚度相对提升值反而降低(由26.3%下降到20.1%),从弯曲刚度判定其轻量化效果变差。

[size=1em]由于载货汽车车架弯曲刚度起主导作用,因此,在设计过程中,同时考虑轻量化效果,推荐采用关键部位局部加强车架。



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