底盘结构件强度分析报告后桥制动器摆臂副车架等.docx
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底盘结构件强度分析报告后桥制动器摆臂副车架等
编号:
QQ-PD-DP-017
底盘结构件强度分析报告
项目名称:
QQ458321486
编制:
日期:
校对:
日期:
审核:
日期:
批准:
日期:
QQ汽车有限公司
2012年6月
目录
1任务来源1
2分析目的1
3前悬模型分析1
3.1模型简化1
3.2前悬模型简介1
4前悬分析工况介绍2
4.1最大铅垂力工况(1.75倍静载)2
4.2最大制动工况2
4.3最大侧向力工况2
5前悬分析结果2
6后悬分析模型6
6.1后悬分析模型简化6
6.2后桥模型简介6
7后悬分析工况介绍6
7.1最大铅垂力工况(1.75倍静载)7
7.2最大制动力工况7
7.3最大侧向力工况7
8后悬分析结果7
9结论10
1任务来源
根据QQ车型设计开发协议书及相关输出要求,QQ车型要求对其前后悬架进行强度分析。
2分析目的
QQ的前后悬架多为借用,且QQ现在已经加重,需要对前后悬架在新设计的QQ上的强度进行计算,分析其强度条件是否满足。
3前悬模型分析
3.1模型简化
QQ车前悬是麦弗逊式悬架,根据各部件之间的联接关系对模型进行相应的简化。
简化后的前悬模型由以下几个部件组成,分别是:
左右减震器外筒、转向节、下摆臂、转向横拉杆,纵向推力杆,减震器安装支架等。
在abaqus中建立有限元仿真模型(见图1)。
图1前悬运动学模型
3.2前悬模型简介
由于前悬中的部分部件形状较为复杂,比如转向节、纵梁推力杆等,对于六面体分网有一定难度。
为保证项目进度,且又不失仿真结果的精确性,对这些部件采用了比较密集的四面体网格划分,且在abaqus中,赋予C3D10M二次四面体修正单元。
该类型单元可以用于接触等分析类型,且精度较高。
其他部件采用六面体分网,赋予C3D8I非协调六面体单元。
该类型单元同样具有较高的仿真精度,同时不存在沙漏现象。
各部件之间的联接关系按照实际情况,同时也参考了adams中麦弗逊悬架各部件间的运动学关系。
4前悬分析工况介绍
初始条件:
满载前轴载荷:
785kg
前轴簧下质量:
56kg
簧上质量:
729kg
轮胎滚动半径:
286mm
单侧轮胎接地点受力:
3846.5N
4.1最大铅垂力工况(1.75倍静载)
最大铅垂力工况模拟在1.75倍的满载状态下前悬的受力情况,单侧转向节上的载荷如下:
垂向力:
6731.375N
4.2最大制动工况
最大制动工况模拟了车辆在摩擦系数为0.8的路面下的制动情况,且摩擦力完全充当制动力。
该分析也同时考虑车辆在制动情况下的轴荷转移情况,即制动点头,前悬分析时计入1.2的轴荷转移系数。
单侧转向节上的受力情况如下:
垂直力:
4615.8N
切向力:
3692.64N
切向力引起的制动力矩:
1056095.04N.mm
4.3最大侧向力工况
最大侧向力工况模拟车辆在侧滑与侧翻两种工况同时发生的情况,当然每种车辆的侧滑与侧翻所对应的侧向加速度的阀值是不一样的,且在不同的路面附着条件等因素情况下,侧滑与侧翻发生的先后顺序也不一致。
但作为一种极限工况,本分析报告中考虑了这种情况。
如果侧滑与侧倾同时发生,只有单侧车轮承受整车重力,同时也只有单侧车轮能提供与离心力相平衡的地面摩擦力。
单侧转向节上的受力情况如下:
垂直力:
7693N
侧向力:
6154.4N
由侧向力引起的弯矩:
1760158.4N.mm
5前悬分析结果
图2最大铅垂力工况
图3最大铅垂力工况减震器外筒
图4最大铅垂力工况转向节
图5最大铅垂力工况减震器安装支架
图6最大铅垂力工况下控制臂及纵向推力杆
图7最大制动力工况
图8最大制动力工况减震器外筒
图9最大制动力工况转向节
图10最大制动力工况减震器安装支架
图11最大制动力工况下控制臂及纵向推力杆
图12最大侧向力工况
图13最大侧向力工况减震器外筒
图14最大侧向力工况转向节
图15最大侧向力工况减震器安装支架
图16最大侧向力工况下控制臂及纵向推力杆
6后悬分析模型
6.1后悬分析模型简化
后悬的板簧由于片数很多,且非线性程度较高,同时由于后桥载荷主要由桥壳承受,为了保证分析的进度,本次分析只针对桥壳进行了强度的分析。
在abaqus中建立后桥的分析模型如下图所示:
图17后桥壳强度分析模型
6.2后桥模型简介
后桥的模型通过大量的C3D10M二次四面体修正单元进行离散,对几何结构比较规整的模型使用C3D8I进行离散。
焊接使用abaqus中的tie约束方式进行处理,此种焊接处理简单有效,同时不会增加整个模型的刚性,但焊接的失效,用tie不能进行处理。
本分析本着对部件结构强度的分析,重点不是焊接,所以,模型如此简化还是具有可行性。
7后悬分析工况介绍
在4节中,已经对各工况的意义进行了阐述,这里不再作说明,下面列出后桥的载荷信息以及各工况下的载荷情况。
这里对后桥的边界条件进行说明:
在板簧安装位置进行全约束,在轮心位置所受的纵向力、横向力以及垂向力通过桥壳法兰下面的深沟球轴承进行传递。
而扭矩与弯矩则通过法兰上的四颗螺栓进行传递。
初始条件:
满载后轴载荷:
1025kg
后轴簧下质量:
102kg
簧上质量:
923kg
轮胎滚动半径:
286mm
单侧轮胎接地点受力:
5022.5N
7.1最大铅垂力工况(1.75倍静载)
垂直力:
7914.7N
7.2最大制动力工况
垂向力:
3618.2N
切向力:
3214.4N
切向力引起的制动力矩:
919318.4N.mm
7.3最大侧向力工况
垂向力:
9045.4N
侧向力:
8036N
侧向力引起的弯矩:
2298296N.mm
8后悬分析结果
图18最大铅垂力工况
图19最大铅垂力工况板簧安装支架
图20最大铅垂力工况桥壳后段
图21最大铅垂力工况法兰
图22最大铅垂力工况桥壳中段
图23最大制动力工况
图24最大制动力工况板簧安装支架
图25最大制动力工况桥壳后段
图26最大制动力工况法兰
图27最大制动力工况桥壳中段
图28最大侧向力工况
图29最大侧向力工况板簧安装支架
图30最大侧向力工况桥壳后段
图31最大侧向力工况法兰
图32最大侧向力工况桥壳中段
9结论
通过分析,可知前悬架在最大侧向力工况时,应力较大,而最大制动力和1.75倍满载情况下,结构强度还基本能够满足;后桥在最大制动力工况时,板簧安装支架与桥壳的焊接面的应力较大,而其他工况结构强度基本满足要求。
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