[发明专利]一种基于CAE的卡车前桥轻量化设计方法

说明书

本发明公开了一种基于CAE的卡车前桥轻量化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：强度分析；对车架进行轻量化，进行模型简化处理和工况定义；强度计算方法如下所述：基于现有结构设计的CAD模型，搭建前桥系统CAE有限元模型，并进行强度分析，卡车前桥CAE模型含转向节、前桥；两零件之间的接触表面间用有限元软件中的刚体单元进行连接，轮胎接地点和转向节转轴通过刚性单元刚性连接，强度求解时，载荷施加在轮胎接地点，载荷施加根据按如下3个工况进行。该专利技术在卡车新车开发中，有效地实现降低零件重量，实现了车辆续航里程的提高、零部件成本的降低，从而实现产品竞争力的提升。

技术领域

本发明属于新能源汽车结构优化设计领域，具体的，是基于计算机辅助工程(CAE)技术对卡车前桥结构进行优化设计。

背景技术

新能源卡车提升续航里程及降低电能损耗是提升产品竞争力的重要手段。通过结构优化设计，实现轻量化，对提升续航里程、降低电能损耗及降低零部件材料成本具有重要意义。

现有前桥设计技术路线通常如下：参考竞品车进行结构设计，然后进行有CAE强度校核分析，满足强度则设计完毕。因此缺乏非常好的技术手段来对产品结构进行优化，实现轻量化。

本专利介绍一种前桥CAE驱动结构优化技术，即保证强度性能不变进行结构优化减重，在本领域具有重要意义。

该专利技术在卡车新车开发中，有效地实现降低零件重量，实现了车辆续航里程的提高、零部件成本的降低，从而实现产品竞争力的提升。

该专利涉及3块技术：1、CAE强度分析技术；2、拓扑优化技术；3、基于morph的尺寸优化技术。

发明内容

为解决上述问题，本发明主要目的在于，提供一种卡车前桥轻量化设计方法。

一种基于CAE的卡车前桥轻量化设计方法，包括以下步骤：

1.强度分析；要对车架进行轻量化，强度分析涉及的模型简化处理和工况定义等核心技术。

强度计算方法如下所述：

基于现有结构设计的CAD模型，搭建前桥系统CAE有限元模型如图1、2，并进行强度分析，CAE模型含转向节、前桥。两零件之间的接触表面间用有限元软件中的刚体(刚性)单元进行连接。轮胎接地点和转向节转轴通过刚性单元刚性连接(此处省略了轮胎的详细建模，可以节省大量的时间)，强度求解时，载荷施加在轮胎接地点，本分析研究重点是车桥，引入前桥的主要目的是方便强度求解时模拟真实载荷边界条件(在轮胎接地点施加载荷)。载荷施加根据按如下3个工况进行：

1.1垂直2.5g冲击工况

约束：车桥与钢板弹簧连接处左侧约束12356，右侧约束1356；

载荷：满载前轴荷：P1＝2405(kg)*9.8kg/m.s^2；按满载轴荷计算：车轮接地点加垂直载荷(单侧)：F1＝F2＝2405/2*2.5*9.81N，该载荷在轮胎接地点Z向加载。

1.2紧急转向工况

约束：车桥与钢板弹簧连接处左侧约束12356，右侧约束1356；

载荷：宽体满载前轴荷：P1＝2405*9.81N；按满载轴荷计算(右转向工况)：左侧车轮接地点加垂直载荷(单侧)：Fz1＝2405*9.81N；

y向附着载荷：Fy1＝Fz1*0.4。左转向工况，在右侧车轮接地点施加相应载荷；

1.3.紧急制动工况

约束：车桥与钢板弹簧连接处左侧约束12345，右侧约束1345