基于ANSYS軟件對某重型汽車板簧固定支架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)

鄒 衍

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

板簧固定是重型汽車懸架系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部件，它在汽車懸架中起承載作用，受力較大，如果板簧固定支架的強(qiáng)度不能滿足使用要求，會使懸架系統(tǒng)承載能力失效，影響車輛行車安全[1]。

此外，隨著科技的不斷發(fā)展，重型汽車輕量化也越來越重要。因此，板簧固定支架需在保證強(qiáng)度滿足要求的前提下，盡可能的做到輕量化。

本文基于 ANSYS軟件對板簧固定支架進(jìn)行有限元分析，并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使板簧固定支架在滿足使用強(qiáng)度要求的同時(shí)達(dá)到輕量化。

1 使用工況

圖1 板簧固定支架安裝示意圖

某重型汽車板簧固定支架的裝配示意圖如下，該件使用板簧懸架中，支架開檔與板簧相連，垂直面通過緊固件與車架大梁相連[2]。圖示支架裝配在車架縱梁上，通過M14的螺栓固定。

2 靜力工況設(shè)定

分析時(shí)將支架與大梁連接，固定約束車架大梁周邊，裝配板簧的開檔處施加載荷：

工況一：方向向上、向前，各施加30000N。

工況二：方向向上、向左，各施加30000N。

工況三：復(fù)合工況，三個(gè)方向各施加30000N。

圖2 靜力工況設(shè)定

3 疲勞工況設(shè)定

分析時(shí)固定與大梁連接的裝配面以及3×Ф12.5孔與2×Ф12.5孔，裝配板簧的開檔處施加豎直方向載荷，按正弦曲線變化，峰值為最大60000N，最小30000N，設(shè)計(jì)壽命1×107次。

圖3 疲勞工況設(shè)定

4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

圖4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

5 有限元分析

5.1 靜力計(jì)算

圖5 靜力計(jì)算—工況一

圖6 靜力計(jì)算—工況二

圖7 靜力計(jì)算—工況三

5.2 疲勞分析

圖8 疲勞壽命對比

圖9 疲勞安全系數(shù)對比

6 分析結(jié)果

表1 靜力分析結(jié)果對比

表2 疲勞分析結(jié)果對比

7 結(jié)論

（1）靜載工況下，優(yōu)化后結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力大于原結(jié)構(gòu)，但采用了更高性能材料，安全系數(shù)更高，強(qiáng)度性能更好。

（2）疲勞工況下，優(yōu)化前后結(jié)構(gòu)均預(yù)測不會發(fā)生疲勞失效，疲勞壽命均達(dá)到1×107次。

（3）綜上，該優(yōu)化結(jié)構(gòu)可以滿足設(shè)計(jì)及裝車使用。

[1] 王望予.汽車設(shè)計(jì);機(jī)械工業(yè)出版社,2003.

[2] 申晉憲,王鐵.載貨汽車總體設(shè)計(jì)分析,中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2013.