[发明专利]一种用于悬架与副车架零部件结构的优化方法

说明书

本发明公开了一种用于悬架与副车架零部件结构的优化方法。所述优化方法考虑左右侧悬架，副车架，稳定杆，以及衬套的非线性刚度，得到的铰接点载荷为悬架和副车架零部件的优化设计，有限元分析及拉压溃试验提供边界加载条件和参考依据。本发明考虑到左右侧悬架运动的相互影响，不单独对某一侧悬架进行铰接点载荷计算，而将左右侧悬架与副车架及稳定杆作为系统整体进行铰接点载荷计算。本发明考虑了衬套的非线性特性，采用八段分段线性对衬套刚度曲线进行拟合，能更加真实地反映各铰接点的受力状况。本发明得到的铰接点载荷与软件仿真得到的结果对比，误差较小。避免了在多体动力学软件中繁琐的建模过程，提高了效率。

技术领域

本发明涉及车辆底盘零部件结构优化设计及强度分析领域，特别涉及一种用于悬架与副车架零部件结构的优化方法。

背景技术

在整车工业发展的过程中，汽车零部件是其重要的基础。然而整车工业总体衰退使得汽车数量的增长量下降，从而加剧了零部件整体市场的竞争。悬架零部件与副车架作为汽车零部件的重要组成部分，如何提升悬架零部件与副车架的质量受到汽车零部件企业的关注。悬架零部件与副车架的设计过程中，需要考虑零部件的强度及疲劳等性能，而在疲劳及强度分析过程中需要依靠准确的载荷边界条件。铰接点处的载荷为悬架和副车架零部件的优化设计，有限元分析及拉压溃试验提供了重要的边界加载条件和参考依据。因此，准确的铰接点载荷能够为悬架与副车架零部件的结构设计提供保障，从而提升产品质量。由于悬架与副车架系统结构相对复杂，零部件铰接点传感器安装困难，通过试验来获取铰接点载荷相对困难，所以在实际工程中，大都是通过软件仿真或理论计算的途径获取悬架与副车架的铰接点载荷。

软件仿真计算根据仿真模型可分为两个层面，即悬架系统层面和整车层面。悬架系统层面模型可以是利用ADAMS搭建的多体动力学模型，或者是利用HyperMesh、ABAQUS创建的有限元模型，模型一般为单独的前悬架或者后悬架子系统。外界载荷的加载方式是在轮心或者轮胎接地点加载，输入的载荷可以是轮心载荷谱或者是静载荷。整车层面模型是在多体动力学ADAMS软件中，搭建前后悬架子系统、车身子系统、动力总成子系统、转向子系统，再装配成整车模型，加载方式是让整车在虚拟路面运行，然后提取悬架铰接点的载荷时间历程。

理论计算一般依据简化后的悬架系统数学模型，且多为车辆的1/4模型，往往不考虑衬套的非线性刚度及副车架的影响，计算出的载荷无法真实反应悬架与副车架系统零部件受载情况。

The Multibody systems approach to vehicle dynamics(Michael B,DamianH.The Multibody systems approach to vehicle dynamics[M].NewYork:ElsevierButterworth-Heinemann,2004.)中提出了将控制臂与车架(车身)的衬套连接简化为线约束和球铰连接。以双横臂前悬架系统为例，建立悬架零部件的力及力矩平衡的线性方程组，求解该线性方程组得到了悬架铰接点处的载荷。该简化模型没有考虑衬套非线性特性对铰接点载荷的影响，不能准确反映衬套连接处的实际受载情况。

考虑衬套非线性特性的悬架系统中铰接点载荷的计算方法及程序开发(代林.考虑衬套非线性特性的悬架系统中铰接点载荷的计算方法及程序开发[D].华南理工大学，2013.)中讨论了悬架系统中铰接点的衬套非线性，将衬套刚度曲线，采用分段的形式，用五段不同的刚度及力—位移修正项进行表示，基于多体动力学原理建立起了悬架的数学模型。该模型只针对一侧悬架进行计算，无法真实反映副车架在汽车底盘系统中对铰接点载荷的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种用于悬架与副车架零部件结构的优化方法，该优化方法考虑左右侧悬架，副车架，稳定杆，以及衬套的非线性刚度，得到的铰接点载荷为悬架和副车架零部件的优化设计，有限元分析及拉压溃试验提供边界加载条件和参考依据。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。