汽车下控制臂性能优化及轻量化设计

汽车下控制臂需要具备一定的强度和刚度以抵抗挤压、冲击变形,还需要具备较高的固有频率,以避免低频共振,产生噪音。文章以某在研汽车下控制臂为轻量化设计对象,通过仿真分析识别出屈曲力不足的设计风险,综合运用形状、拓扑优化方法重新设计了控制臂,并对新设计进行性能仿真。结果表明,新控制臂消除了屈曲力不足的设计风险,新设计较原设计减重6.6%。文章采用线性优化方法解决高度非线性的屈曲力优化问题,采用拓扑优化识别出载荷的传递路径,为汽车控制臂的屈曲力优化及轻量化设计提供新思路。

麦弗逊悬架下控制臂疲劳寿命分析

基于虚拟仿真研究分析了某城市运动型多用途汽车(SUV)悬架下控制臂疲劳寿命问题,结合三维模型建立整车刚柔耦合动力学模型,利用该模型得到悬架下控制臂力载荷谱以及实际行驶工况下的极限载荷。建立悬架下控制臂有限元模型,以整车极限工况载荷建立下控制臂的边界约束,并运用模态分析证实了模型的可靠性。基于统计分析力载荷谱和Miner累计损伤法则,在疲劳分析软件Ncode中分析计算得到下控制臂的疲劳寿命云图与损伤云图,结果表明,某城市SUV悬架下控制臂的总寿命为4.78×105h,满足使用要求。

全域车悬架下控制臂有限元分析及轻量化设计

为了提高全域车车辆悬架的性能,对全域车悬架下控制臂进行轻量化设计及强度校核。以某全域车悬架下控制臂为研究对象,对悬架下控制臂模态和控制臂在典型工况下的强度进行了有限元分析。设计了悬架下控制臂模态试验系统并进行了模态试验验证。对悬架下控制臂进行了轻量化设计并进行强度校核。首先,综合运用HyperWorks有限元软件建立下控制臂有限元模型,并进行自由模态分析,通过搭建悬架下控制臂模态试验系统对下控制臂构件进行了模态试验验证。其次,在此基础上,通过对全域车悬架下控制臂典型工况分析和归类,参考实际悬架下控制臂工作实况,添加下控制臂实际边界约束条件进行了典型工况强度有限元分析。然后,结合分析结果,选取下控制臂相关位置为信号测量点,在相关测量点位置粘贴应变片传感器,借助液压伺服系统,设计了悬架下控制臂强度试验台,对典型工况全域车下控制臂强度进行试验验证。最后,采用连续体拓扑优化中变密度法对悬架控制臂进行了轻量化设计。结果表明:悬架下控制臂模态仿真分析与模态试验振型一致,固有频率误差在8%之内;强度仿真分析结果与试验结果相对误差在10%以内;下控制臂轻量化后质量减少了19.1%,而最大应力值降低至少4%,保证了悬架下控制臂的强度性能。

基于底盘系统台架验证的下控制臂球头销优化

作为重要的汽车底盘承力零部件,前悬架下控制臂承受和传递自轮胎到车身的路面冲击载荷,其强度及耐久性能表现直接关乎整车的使用寿命和乘员安全。以底盘系统验证过程中下控制臂球头销断裂问题为出发点,从多方面分析及横向对比排查产品本身及载荷强度问题;根据底盘系统试验结果对球头结构及表面热处理工艺等进行了优化,并通过了零部件试验验证。结果表明:控制臂球头销耐久寿命提升至少4.2倍,优化效果明显。

某营运新能源车误用工况前悬架下摆臂的屈曲分析优化及验证

以前悬架下摆臂为研究对象,以满足其屈曲受力要求为目标,通过提取摆臂在极限工况受力状态的载荷值,建立有限元模型进行下摆臂屈曲分析,对应力薄弱部位进行精确补强。经过多轮优化分析,优化后下摆臂的屈曲满足屈曲受力要求且具有高性价比,为后续其他项目的分析优化提供参考。

考虑低幅锻炼载荷的某轿车摆臂载荷谱编制

以轿车摆臂为对象,介绍一种汽车零部件程序载荷谱的编制方法。基于对各目标测点载荷谱的特征统计及伪损伤分析,结合结构的低载强化特性,提出一种考虑具有强化效果载荷的程序载荷谱编制方案,避免对低幅载荷只考虑损伤作用这一传统编谱方法的不足。依据摆臂的损伤特性和低载强化特性,结合损伤载荷之间的等损伤准则,研究强化载荷之间的等强化准则,将强化载荷折算到最佳强化载荷级上去,减少载荷试验频次,试验加速效果明显。台架对比试验结果表明,编制的载荷谱中删除大量无效载荷的同时考虑载荷谱中强化载荷的影响,能够更快速、真实地模拟出汽车零部件的实际受载情况,对汽车零部件耐久性试验失效模式的精确判定和耐久性里程的更精确推断具有重要意义。

基于道路模拟激励的汽车下摆臂多轴疲劳分析

提出了一种道路模拟试验与CAE相结合的汽车耐久性分析方法。采用道路模拟技术复现实际路面状况,迭代得到的轮胎激励信号,作为CAE动力学分析的边界条件。建立整车刚柔耦合模型,仿真获取关键零件连接点的载荷历程。以某汽车的下摆臂作为实例,采用有限元分析的惯性释放法,求得其应力。据此进一步对其载荷状态做二轴性分析,并选择合适的多轴疲劳损伤模型进行多轴疲劳分析。分析结果与路试结果对比表明,该方法可在设计阶段有效预估汽车关键零部件在非比例载荷作用下的疲劳寿命。

单片冲压式汽车下控制臂轻量化优化设计

以某国产车型的焊接型下控制臂为结构轻量化设计对象,综合运用多种优化方法,设计出一款全新的单片冲压型下控制臂.该单片冲压型下控制臂在满足原焊接型下控制臂所需的各项性能的基础上,较原控制臂质量减轻33.3%,轻量化效果显著.

基于制造工艺约束的悬架控制臂拓扑优化

基于拓扑优化理论和有限元方法,对一麦弗逊悬架下控制臂进行了拓扑优化分析,为满足优化结果的可加工性,优化中融入了制造工艺约束。优化结束后,根据优化结果的解读,在CATIA软件中生成控制臂三维CAD模型;并基于可靠性理论计算了优化前、后下控制臂的可靠度,分析了拓扑优化前、后控制臂的强度和固有模态。研究结果表明,在现有材料、工艺条件基本不变的情况下有效减轻了零件的质量,优化后的结构能够满足悬架性能及可靠度要求;该研究方法为拓扑优化技术在机械结构零部件优化设计中的创新应用提供了新思路,具有一定的工程指导意义。

后双横臂独立悬架的下控制臂有限元分析

根据后悬架硬点坐标,建立双横臂独立悬架仿真模型.利用多体动力学理论,在加速和车轮上跳工况下,对下控制臂进行载荷分析;在相应工况下,运用有限元理论,对下控制臂进行有限元分析.分析结果表明,下控制臂满足设计要求.

汽车悬架下控制臂的有限元分析

以某一具体的悬架下控制臂为研究对象,建立悬架控制臂有限元仿真模型。在有限元静力分析过程中,引入惯性释放原理,计算不平衡外力作用下结构的运动(加速度),通过惯性力构造一个平衡的力系,从而消除约束点反力对控制臂结构强度计算造成的应力集中影响。分析汽车悬架控制臂的静刚度特性,对悬架控制臂分别在拉、压工况下进行拉溃力和压溃力有限元分析。分析结果表明,此悬架控制臂满足静刚度特性和强度特性设计要求。

基于实测载荷谱的某全域车悬架下控制臂疲劳寿命研究

基于实测力信号载荷谱研究了某全域车悬架下控制臂疲劳寿命问题。建立下控制臂有限元模型,并通过模态试验证实了有限元模型的有效性。基于某全域车道路载荷谱采集试验,获得了悬架下控制臂力载荷信号,并对信号进行处理及分析,验证了力载荷信号的可靠性。以某全域车实际运行工况建立下控制臂边界约束,以实测力载荷信号为输入对其进行动力学仿真分析。综合动力学分析结果中的应力应变信号、修正后的局部应力应变法及兰德格拉夫损伤准则进行悬架下控制臂疲劳寿命计算,结果表明:某全域车悬架下控制臂总寿命为3.562×10^(5)km,符合设计要求,基于实际行驶载荷谱能够较为准确预估实际行驶疲劳寿命。

电动汽车麦弗逊悬架下摆臂轻量化研究

对某电动汽车麦弗逊悬架下摆臂进行有限元分析。首先对悬架进行运动学分析,得出作用在下摆臂各点的载荷;其次对同等厚度的下摆臂分别赋予钢材料和铝材料,采用惯性释放的方法分别对其进行静力学分析;最后以下摆臂最大变形量为约束条件对采用铝材料的下摆臂进行尺寸优化。结果表明:采用铝材料的下摆臂可以在保证静、动态性能的前提下有效降低自身重量。

基于STM32的低功耗智能定位阀控制器设计

针对工业控制中传统阀门定位器稳定性差、定位精度低、抗干扰能力差、智能化程度低等缺点,以及我国自主研发生产高精度阀门定位器上的不足;设计了以ARM Cortex-M3内核处理器作为核心控制器的低功耗智能定位阀控制系统;设计中采用优化的PID控制算法,并采用齐格勒-尼克尔斯法则,自整定PID参数;通过二线制HART协议实现与外界设备通讯;实践证明自整定PID参数能够更好的适应各种控制现场,控制系统能够稳定、快速的运行实现了阀门位置的精确定位和本安低功耗设计的要求。

基于最优控制的半主动悬架下摆臂疲劳寿命预测

运用多体动力学仿真软件ADAMS和Matlab进行的整车联合仿真结果表明,半主动悬架系统能有效提高车辆的平顺性。通过获取下摆臂的载荷时间历程,结合有限元应力分析结果,在MSC.Fatigue软件中进行下摆臂疲劳寿命计算,得到了其疲劳寿命分布和危险点的寿命值。实车台架试验表明,试验结果与仿真计算结果基本一致。

物流机器人机械手臂自动化控制系统设计

利用传统方法控制物流机器人机械手臂时,存在不同机械手臂关节角度控制时间长及控制误差大的问题。为此,设计了一种新的自动化控制系统。首先,通过设计上位机软件和下位机软件接收工作人员发出的控制命令,从根本上提升机械手臂自动化控制精度;然后,在系统硬件中设计了PLC模块、自动化功能模块及报警功能模块,完成机械手臂自动化整体控制。应用该系统后,对机械手臂不同关节角度的控制时间及控制误差展开测试,实验结果验证了该系统具有控制准确性高和时效性高的优势。

乘用车下控制臂总成道路模拟试验开发

以乘用车下控制臂总成为研究对象,介绍其道路模拟试验方案及开发流程,包括载荷谱采集、道路模拟试验装置开发、台架迭代和耐久性试验等,重点介绍了下控制臂总成道路模拟装置的结构及其解耦原理。迭代及耐久性试验结果证明,下控制臂总成道路模拟试验方案及开发流程是有效的,所开发的下控制臂总成道路模拟试验装置能够成功模拟试验场道路试验。

基于Optistruct脱模约束函数的悬架控制臂拓扑设计

以麦弗逊悬架下控制臂为研究对象,将Adams/car提供的悬架参数为基础在CATIA中建立控制臂原始几何模型并在Hyperworks中建立有限元模型。进行了转向及制动工况中控制臂的受载分析,并在此基础上进行了以最小加权应变能为目标基于脱模方向约束的拓扑优化。根据对优化结果的解读对控制臂进行了重新建模,并进行了模态分析验证。结果表明,该结构能有效地减少控制臂材料,保证刚度,并避免了悬架系统的共振,为控制臂设计提供了一套新的系统化设计方法,具有一定工程指导意义。

分体式衬套下控制臂模态特性研究

为分析汽车悬架下控制臂系统振动引起的整车NVH问题,在模态分析的理论基础上,利用CATIA建立了分体式衬套下控制臂三维模型并导入ABAQUS进行了约束模态分析,获取其前6阶的固有频率和振型,通过分析找出设计薄弱环节进行了研究,为今后的设计提供一定理论依据。

基于拓扑优化的新能源汽车摆臂轻量化设计

为对某新能源车型前悬挂下摆臂进行结构轻量化设计,运用悬挂动力学模型提取摆臂各连接点在各工况下的静载荷,结合拓扑优化分析方法,获得摆臂的最佳传力路径和材料分布,明确轻量化优化方向。优化结果表明,优化后的摆臂强度满足设计要求,质量减小27%。