轻量化管状扭力梁横梁研究

介绍了扭力梁横梁应用现状,并从结构、工艺和材料3个方面介绍具有良好轻量化效果的管状扭力梁横梁,包括封闭截面结构,内高压成形、热压成形、钢管冷冲压等成形工艺,热处理工艺及高强钢、热成形钢和差厚管等先进材料的应用。

横梁截面形状对扭力梁扭转刚度影响分析

横梁是构成扭力梁总成最重要的零件,它直接影响扭力梁总成的扭转刚度。文章通过对扭力梁横梁形状和设计参数的研究,找出满足扭力梁扭转刚度的最佳的横梁结构,为设计类似扭力梁提供参考。通过CATIA软件建立3D扭力梁模型,并采用CATIA软件分析模块工具,分析不同横梁顶部半径R、横梁中间空间面积S、横梁中间高度差Z等对扭力梁刚度影响情况,总结出横梁形状优化的方法。经不同横梁形状参数计算结果表明,该方法对扭力梁横梁优化设计很有效,对设计管状扭力梁有很好的指导作用。

扭力梁悬架静动态性能分析与轻量化设计

为了校核某扭力梁悬架的静动态性能是否符合设计要求,基于扭力梁的有限元模型对它进行动态特性分析,其前4阶固有频率均处于发动机工作频率范围之外,满足动态性能要求,与此同时进行自由模态试验,测试值与仿真值几乎一致。然后建立后悬架动力学模型,获取扭力梁在极限工况下的载荷,并对它进行静态强度分析,分析结果表明其应力水平均低于材料屈服极限,满足设计要求。再基于集成平台对扭力梁进行轻量化设计,分析结果表明优化之后其静动态性能均符合设计要求,并且成功减重9.3%,整体优化效果比较明显。最后对扭力梁进行台架试验和道路试验,试验结果表明它未发生异响和开裂,因此整个分析方法具有较高的可靠度。

基于横梁结构改进的乘用车扭力梁轻量化设计

为实现某乘用车扭力梁轻量化目标,本文将其横梁的原开口截面改变为封闭截面,并建立和验证其有限元模型,综合考虑质量、刚度、强度等约束,对改为封闭截面的横梁进行初始设计和尺寸优化。最终实现扭力梁减重13.95%,取得较好的轻量化效果。

扭转梁悬架碳纤维复合材料横梁结构优化

鉴于碳纤维增强复合材料(CFRP)轻质高强的特点,本文中将某乘用车扭转梁悬架原钢质横梁用碳纤维复合材料替代,并进行结构优化设计。首先,通过碳纤维增强复合材料层合板力学性能试验获得材料力学参数,建立悬架扭转梁有限元模型,并对扭转梁中的碳纤维复合材料横梁截面进行改进设计。在此基础上,综合考虑横梁质量、刚度和工艺约束,对CFRP横梁进行铺层厚度、角度和铺层顺序的多层次优化。优化后,在满足各项性能指标的情况下,碳纤维增强复合材料横梁比原钢质横梁轻量79.34%,取得显著的轻量化效果。

汽车轻量化研究

汽车轻量化是实现节能减排的重要措施之一,轻量化技术的应用对汽车工业可持续发展具有重要意义。分别运用拓扑优化技术和新型液压成型技术对客车车身和乘用车扭力梁进行轻量化设计,并应用虚拟仿真技术对优化前后的客车车身和扭力梁进行对比分析。仿真结果表明,经过轻量化设计的客车车身和扭力梁性能没有降低,部分性能还得到提升。由此得出,应用恰当的优化方法和制造工艺可以在保证性能不降低的前提下,实现汽车零部件轻量化。