某純電動汽車后副車架安裝點剛度分析與優化設計

賀鑫 汪躍中 董華東

摘 要：在某款純電動汽車的設計開發過程中，為滿足NVH及整車安全要求，提高乘車舒適性及滿意度，利用CAE軟件建立含后副車架安裝點的白車身有限元模型，并進行剛度分析，根據CAE分析結果提出優化方案，再對優化方案進行剛度分析，最終找出有效提高后副車架安裝點剛度的最佳方案，滿足性能要求，節約產品開發成本、縮短產品開發周期，同時為后副車架結構改進和優化設計提供重要依據。

關鍵詞：后副車架;剛度分析;優化設計;CAE

中圖分類號：U463.32 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）06-19-05

Abstract： In the design and development process of a blade electric vehicle， in order to meet the safety requirements of NVH and the whole vehicle and improve the comfort and satisfaction of the vehicle， the finite element model of the white body with the installation point of the rear sub-frame is established by CAE software， and the stiffness analysis is carried out. Based on the analysis results of CAE， the optimization scheme is put forward， and then the stiffness score of the optimization scheme is made. Finally， find out the best scheme to effectively improve the stiffness of the installation point of the rear sub-frame， meet the performance requirements， save the cost of product development， shorten the product development cycle， and provide an important basis for the improvement and optimization design of the rear sub-frame structure.

Keywords： Rear subframe; Stiffness analysis; Optimum design; CAE

CLC NO.： U463.32 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）06-19-05

前言

后副車架作為汽車底盤結構的關鍵零部件，可以支撐前后車橋、懸掛[1]，可以顯著提升駕駛操作性、乘坐安全性及舒適性等整車性能要求[2]。而后副車架安裝點剛度作為評價整車操穩性能的重要指標，為滿足NVH及整車安全要求，提高乘車舒適性及滿意度，需要對后副車架安裝點進行剛度分析。

本文首先利用Hypermesh前處理軟件建立某款純電動汽車含后副車架的白車身有限元模型，轉換格式后導入Nastran軟件進行剛度分析，最后再根據HyperView軟件考察在產品設計初期是否滿足設計需求，針對CAE分析結果提出五種優化方案，最終找出能有效提高后副車架安裝點剛度的最佳方案，滿足性能要求，節約產品開發成本、縮短產品開發周期，同時為后副車架結構改進和優化設計提供重要依據。

1 理論分析

1.1 CAE分析簡介

CAE（計算機輔助工程）是計算機技術和工程分析技術相結合的技術，主要用計算機對產品進行性能與安全可靠性分析，通過模擬工作狀態發現設計過程中存在的缺陷，并針對性優化以保證滿足性能和安全可靠性要求[3]。

1.2 剛度分析理論基礎

根據表8可知，原始方案后副車架后安裝點Y、Z方向剛度均小于目標值，不滿足要求;五種優化方案后副車架后安裝點Y、Z方向剛度均相對原始方案有所提升，其中優化方案1-4后副車架后安裝點Y方向剛度小于目標值，不滿足要求;優化方案5后副車架前、后安裝點X、Y、Z方向剛度均大于目標值，滿足要求。因此在和設計人員討論后，考慮采用優化方案5。

4 結論

（1）利用CAE分析軟件建立含后副車架安裝點的白車身有限元模型，進行剛度分析后發現不滿足要求，需要進行結構優化。

（2）根據原方案的分析結果，提出五種優化方案，均相對原方案剛度值有所提升，且優化方案5最佳，滿足性能要求。

（3）通過CAE技術對含后副車架安裝點的白車身有限元模型不斷優化，最終確定最佳方案，為后副車架安裝點的改進和優化設計提供重要依據。

參考文獻

[1] 董恒，高峰，姚曉鵬.轎車后副車架的結構改進[J].汽車與配件，2013 （44）：44-45.

[2] 張明珠，程云，胡光山，等.低壓鑄造鋁合金后副車架的組織與性能[J].特種鑄造及有色合金，2019，39（03）：283-286.

[3] 朱顏.CAE技術在汽車輕量化設計中的應用[J].農業裝備與車輛工程，2008（10）：31-34.

[4] 韓冬雪，韋學麗，丁曉明.基于RADIOSS的某車型手剎安裝點剛度分析及優化設計[J].企業科技與發展，2014（09）：18-20.

[5] 龐劍.汽車噪聲與振動—理論與應用[M].北京：北京理工大學出版社2006.

[6] 孫玉洲，王金橋，汪躍中，等.基于座椅安裝點剛度提升的低速行駛抖動優化[J].內燃機與配件，2018（12）：27-28.

[7] 劉成強，林連華，徐海港.電動車輛前艙蓋剛度分析技術研究[J].農業裝備與車輛工程，2017，55（10）：31-33.

[8] 袁余星，鄭松林，李應軍，劉向東.某商用車儀表板橫梁模態和靜剛度分析[J].機械設計與制造，2016（05）：75-78.

[9] 童世偉，白亞鵬，張永生.基于MSC.NASTRAN的一種載貨車車架設計[J].汽車實用技術，2016（12）：68-69+77.