汽車拱形連接組件的輕量化設計
2016-01-13 03:54:12
汽車文摘 2015年4期
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汽車拱形連接組件的輕量化設計
為了減輕汽車質量，汽車廠商已將鋁合金材料I型梁應用于汽車的底盤構造，而不是傳統的鋼質圓梁。大眾公司在途觀SUV上已應用鋁合金材料連接件（圖1）以減輕質量，采用的就是用I型梁替代傳統的中空鋼結構梁。在研究中，為了設計結構更輕、剛度更大的底盤部件，將鋁合金材料和鋼鐵材料的底盤部件進行對比，提出了一種新的弧形連接件結構，即在I型梁的基礎上增加縱肋，進行試驗參數設計，比較兩者在可靠性和部件質量上的差異。提出采用新的部件生產工藝即液態金屬鍛造工藝，該工藝能夠減少縮孔、氣泡和鑄件氣孔，與低壓模鑄相比，生產部件具備更強的機械特性。
底盤連接件要求能夠承受6向載荷，并在其整個生命周期內保持承載能力。但是，I型梁在承受各項應力時可能存在缺陷。為克服缺陷，在I型梁基礎上增加縱肋，以提高其承載能力和強度。采用CAE進行仿真時，以質輕和結構剛度2個指標為設計標準，設置9個設計參數。對9個設計參數和2個指標采用完全析因設計，借助有限元分析軟件，對影響結構的質量、最大von-Mises應力和剛度進行分析。通過偏差分析，確定了在連接件設計時，影響剛度和質量指標最重要的3個參數，即連接件的壁厚、縱肋剛度和縱肋數量。
對弧形連接件應用有限元軟件進行了優化設計，以期獲得將鋁合金應用于SUV后部底盤連接件，以及滿足穩定性和輕質化需求的結構。獲得的鋁連接件質量是最初鋼連接件質量的59%。而經優化的鋁質弧形連接件的剛度在全負荷下要高于鋼質連接件。
刊名：International Journal of Precision Engineering and Manufacturing（英）
刊期：2013年第8期
作者：Jun-Hyub Park et al
編譯：李天齊
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