某輕卡車型的前橋設計及應用研究

張學斌 曾憲波

摘 要：文章提出一種基于理論計算分析和ANSYS分析相結合的方法，對某輕卡車型的前橋進行設計和校核，并最終確認方案的可行性。

關鍵詞：前橋;理論計算分析;ANSYS

中圖分類號：U463.218+.5? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）22-65-04

Abstract： In this paper， a method based on theoretical calculation and ANSYS analysis is proposed to design and check the front axle of a light truck model， and finally confirm the feasibility of the scheme.

Keywords： The Front Axle; Theoretical calculation; ANSYS

CLC NO.： U463.218+.5? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）22-65-04

前言

在汽車行駛系統中，除車架、懸架、車輪外，車橋也是起到非常關鍵的不可替代的作用，特別是需要具備較強的承載能力、承扭能力。在輕卡行業領域中，以日本五十鈴的品牌優勢在國內知名度高，其主流的中體、寬體車型產品均采用的發動機前置后驅設計，與之相匹配的前懸采用整體式轉向梯形結構，因此其前橋在結構上屬于非斷開式從動橋[1]。

驅動橋殼作為底盤最重要的承載部件，應有足夠的強度和剛度，在本文所論述的輕卡前橋設計中，根據項目輸入選定了前橋的結構及相關關鍵參數的設定，如材料、質量、噸位設定等，以此進行相關的設計分析，并確認滿足設計需求。

1 某車型的設計輸入及校核

1.1 車型參數

某車型擬開發重載車型，總布置輸入的設計參數，具體見表1。

1.3 理論校核結論及優化對策

通過對前橋受力分析計算和強度校核，驗證了前橋工字梁應力均小于許用應力，所以該前梁滿足汽車使用要求。其中，氣剎前橋垂直彎曲失效系數略顯不足，為規避風險可考慮加大前橋工字梁高度進而提高前橋安全系數，加大超載能力。

2 前橋結構強度CAE分析

2.1 概述

為了對前橋的理論分析進行同步驗證，前期將采用ANSYS分析軟件，對前橋的各種工況進行相關CAE分析，以便滿足使用要求。

該軟件是ANSYS公司發布的有限元分析軟件，是世界范圍內特別在汽車行業領域應用較為廣泛的工程輔助軟件，其主要特點是能與其它多數計算機輔助設計（CAD，computer Aided design）軟件接口，實現數據的共享和交換。ANSYS功能強大，操作簡單方便，現在已成為國際最流行的有限元分析軟件在本文所述中，主要是應用其處理數值、圖像處理技術，以便從枯燥的、雜亂無章的數字中尋求解決方法。

2.2 CAE模型信息描述

為了盡可能模擬和對比實際使用工況，以便在前期設計符合設計要求，設定的工況如下。

2.3 工況描述

2.3.1 施加的約束工況

2.3.2 載荷加載

2.4 前橋CAE分析結論

2.4.1 前橋CAE分析結果

2.4.2 結論及建議

通過以上對前橋的CAE分析，結果具體見表6。

根據工程推薦的許用應力為0.6～0.8倍內的的抗拉應力，以上各個計算應力均小于許用應力，則此款前橋結構強度滿足要求。

2.5 轉向節CAE分析結論

3 結束語

本文通過對某輕卡車型的前橋進行選型及理論受力分析，并結合基于ANSYS的CAE強度、模態計算軟件，來達到模擬整車使用工況的目的，并且為后續整車平臺化設計提供了一種新的思路和方法，特別是在新車型的前橋研發中，起到參考設計作用。

參考文獻

[1] 武田信之.載貨汽車設計[M].北京：人民交通出版社，1997.

[2] 劉鴻文.材料力學[M].北京：高等教育出版社2004.

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[4] 曹艷子，蒲思奇，趙丹，秦治金.板焊前軸殼結構設計及強度校核研究[J].汽車實用技術，2020，（05）， 102-103+132.

[5] 黃志新，劉成柱. ANSYS WORKBENCH 14.0超級學習手冊[M].北京：人民郵電出版社，2013.