P086-悬架下横臂强度分析
汽车理论习题及答案
目录第1章汽车动力性 (1)第2章汽车的燃油经济性 (9)第3章汽车动力装置参数的选择 (12)第4章汽车的制动性 (13)第5章汽车的操纵稳定性 (19)第6章汽车平顺性 (25)第7章汽车的通过性 (28)综合题 (29)第 1 章 汽车动力性第1章 汽车动力性1.1 简述汽车动力性及其评价指标。
1.2 汽车行驶阻力是怎样形成的？1.3 试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理和作用形式。
1.4 滚动阻力系数与哪些因素有关？1.5 汽车的滚动阻力可以分为哪几种？1.6 能否在汽车受力分析图上画出滚动阻力，为什么？1.7 某轿车总质量m =1200kg ，前轮载荷占整车载荷的60%；车轮侧向力系数k α=1800kg/rad ，前束角β=2°，该轿车两前轮互置前束角β后产生相应行驶阻力F v ，如图1-1所示。
（1）设轿车前进时侧向力与前束角的关系为F V =k αβ，试求因前束引起的行驶阻力；（2）若该轿车滚动阻力系数f =0.015，试求整车的滚动阻力F f ；（3）试比较前束引起的行驶阻力与滚动阻力。
1.8 转弯时滚动阻力的大小取决于行驶速度和转向半径R ， 转弯时的滚动阻力系数f R =f +Δf 。
设转弯时在离心力F C 作用下，前、后轮均有侧偏角，分别是α1和α2，质心距前、后轮的距离分别是l a 和l b ，转向时用两轮模型分析侧向力引起的滚动阻力如图1-2所示。
试推导出附加滚动阻力系数()2a 1b 2sin sin ααl l gRLu W F f +=Δ=Δ的表达式（提示：先求出由F Y1和F Y2所引起的附加阻力ΔF ）。
1.9 用受力图分析汽车从动轮在平路加速或减速行驶时的受力情况，并推导切向力方程式。
1.10 用受力图分析汽车驱动轮在平路加速或减速行驶时的受力情况，并推汽车理论习题集导切向力方程式。
1.11解释汽车加速行驶时质量换算系数的意义。
汽车旋转质量换算系数由哪几部分组成？与哪些因素有关？1.12汽车轮胎半径增大，其他参数不变时，对汽车的加速性能和爬坡性能有何影响？说明理由。
基于刚弹耦合多体动力学仿真的沙滩车下横臂疲劳寿命预测
； ｓ （ Ｎ Ｉｙ ｎｔ ａｔ ｅ１ｅ ｏ ， ｉ ｓｔ ｄ ｒｅｎ ｒｔｓ ｃｒ ｓｎ ｙｓ ｓ ２ ｓ） ｄｈ ｌｄｉ ． ｗ ｃｒｎ ｉ ｆｅ ｅｏｔ ｒｔａｄ ｉ ｉ — ａ ｌｉａ ｅｏ ｃ，ｃ ｅ ｈｈｅ ｈｐ ｅｅｒｃｆ ｅ ｕｌｅｇ ａ ｍ ｔ ｒ ｕ ｉ ｕ
ｓ ｏ ｅｅｓ ｎｉ ａｔ ｆ ｕｐ ｔｉ ｌ Ａ Ｖ ｉｄ ｎ ｉｐ ｐ ｒ ａｅ ｎｓｆ ａｅＮ Ｓ Ｒ ＮＴ ｅ ｉ ／ ｔ ｓｅ ｔ ｌ ｔ ｏ ｓ ｓｅ，ｏ ｏ ｌ Ｔ ｏｅｉ ｔ ｓ ａ ｅ ｂ ￣ｄｏ ｔ ｒ Ａ Ｔ Ａ ．ｈ ｎａ ｓ ｒｈ ａｐ ’ ｓ ｎ ｆａ ｓ ｎ ｈ ｏｗ
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中图分类 号 ：Ｈ１ ，Ｐ ９ ． 文献标 识码 ： Ｔ ６Ｔ ３ １ ９ Ａ
ｌ ｌ 商 了Ｉ 下横臂是沙滩车的关键 部件之 ． 其工作条件 比较恶劣 ， 要 承 各种交变载荷 ， 使其产 生损坏 ， 甚至断裂。 这就需要在保持合 的几何结构基础上提高下横臂 的抗疲劳 能 ，要在设训‘ 初期 ， 利用计算机模拟仿真 ， 对结构 的疲 劳寿命进 行分 忻预测 ， 有纠对 性 的进行设计 的改进 ， 具有较夫 的现实意 义 构件在规定 的使用期 限内能安全使用 。 基于有限元分析预测疲劳寿命首先根据载倚和几何结构计
３２ 下横 臂有 限元分 析 ．
冈结构的阻尼很小 ， 固有频率和振 型的影响很小 ， 对 可忽略
不计 取载荷 厂 为 ０则求解下横臂结构的动力学特性方 为： ． （） ，
Ｍ Ｋｘ ０ ＋ ： （ 、 １
（ 只要模态截断合理 ） 子结构（ 单冗 ） 超 的动力学特征是 由苴
奥迪A8 空气悬架(SSP292)
目录
页次
简介 基 本 原 理 ． ． ． ．． ． ． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４ 新技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４
+ 25 mm “ｌｉｆｔ”（提升）模式： ＋ ２５ 盘 ：
“ａｕｔｏｍａｔｉｃ”（自动）模式：
底盘高度与标准底盘的“ｄｙｎａｍｉｃ”（动态）模式是一样的，以运动性为主并配有与之相适应的减振特
5
操纵和显示
车 辆 底 盘 类 别
Ａ８车有两种底盘：一种是标准底盘（自适应空气悬架），另一种是运动底盘（运动型自适应空气悬架）。
标准底盘：
可 以 手 动 或 自 动 选 择 下 列 程 序 ： “ａｕｔｏｍａｔｉｃ”（自动）模式 基 本 高 度 底 盘 ， 以 舒 适 性 为 主 并 配 有 与 之 相 适 应 的 减 振 特 性 曲 线 。 在 车 速 超 过 １ ２ ０ ｋ ｍ ／ ｈ 的３０秒钟后， 底盘会下沉２５ｍｍ （高速公路底盘下沉）。底盘下沉可以改善空气动力学性能并降低燃油消耗。
操 纵 和 显 示 车辆底盘类别．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．６ 操纵和显示系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．９
重要！
新！
说明！
3
简介
基本原理 空气悬架的基本原理在自学手册ＳＳＰ２４２和ＳＳＰ２４３ 中已经介绍过了，这些基本原理同样也适用 于 Ａ ８ 车上使用的悬架系统。
汽车理论题目
汽车理论题目整理任务分配：417 简答题1—10419 简答题11—20420 辨析题1—7其余归418明天晚上10点之前整理好汇总到世杰那里考试题型：填空题（20%）单项选择题（20%）名词解释（15%）计算题（16%）辨析题（12%）简答题（17%）名词解释动力因数P21汽车牵引性能的主要指标。
是剩余牵引力（总牵引力减空气阻力）和汽车总重之比。
此值越大，汽车的加速、爬坡和克服道路阻力的能力越大。
同步附着系数P111 前后轮同时抱死时的地面附着系数称为同步附着系数（β线与I 曲线交点处的附着系数）挂钩牵引力P263 车辆的土壤推力FX 与土壤阻力Fr 之差I 曲线P109前、后车轮同时抱死时前、后轮制动器制动力的关系曲线——理想的前、后轮制动器制动力分配曲线C 曲线P85 燃油经济性—加速时间曲线通常大体上呈C 形。
制动跑偏P102 制动时汽车自动向左或向右偏驶。
f 线组P111 后轮没有抱死，在各种φ值路面上前轮抱死时的前、后地面制动力关系曲线 r 线组P111 前轮没有抱死而后轮抱死时的前、后地面制动力关系曲线。
比功率P75 单位汽车总质量具有的发动机功率。
滑移率P92 车轮接地处的滑动速度与车轮中心运动速度的比值。
侧滑P102 制动时汽车的某一轴或两轴发生横向移动。
稳定性因数KP147 【公式】表征汽车稳态响应的一个重要参数，单位s2/m2不足转向P147K>0，【公式】分母大于1，横摆角速度增益s r δω比中性转向时要小，s r δω不再与车速成线形关系，a s r u -δω是一条低于中性转向的汽车稳态横摆增益线，后来又变为向下弯曲的曲线过多转向P147K<0，【公式】分母小于1，……大，a s r u -δω曲线向上弯曲。
中性转向P147 K=0，L/u s r =δω，横摆角速度增益与车速成线形关系，斜率为1/L 传动系的最小传动比P78普通汽车没有分动器或副变速器，若装有三轴变速器且以直接挡作为最高挡时，就是主传动比i0；如变速器的最高挡为超速挡，应为变速器最高挡传动比与主传动比的乘积传动系的最大传动比P79就普通汽车而言,imax 是变速器1挡传动比ig1与主减速器传动比i0的乘积。
麦弗逊悬架的下控制臂在汽车行驶过程中主要承受加速制动过坎时
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Adams悬架模型： 1.确定连接关系 2.建立转向系统模型 3.轮胎模型的选用 4.弹簧等特性参数的确定
输入：轮胎的极限工况 载荷 输出：控制臂连接副处 的载荷
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控制臂介绍
载荷确定
HyperMesh学习 后续工作展望
汽车控制臂概述
范凯杰 2014.11.10
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1
控制臂介绍
载荷确定
HyperMesh学习 后续工作展望
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悬架系统：汽车 车架与车桥或车轮 之间的一切传力连 接装置的总称。
功用：把路面 作用于车轮上的垂 直反力、纵向反力 和侧向反力以及这 些反力所造成的力 矩传递到车架上， 以保证汽车的正常 行驶。
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结构可靠性优化设计：
目标函数：轻量化； 约束条件：与结构失效模式 相关联的可靠性要求（刚度、 强度、固有频率等）； 设计变量：与刚度等有关的 变量，如单元位移等。
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麦弗逊悬架的下控制臂在汽车行驶过程中主要承受 加速、制动、过坎时纵向力、转向时侧向力。 典型极限工况： 1.最大减速度前进制动工况 2.最大减速度倒车制动工况 3.最大加速度驱动工况 4.最大侧向加速度转向工况 5.双侧轮下凹坑工况 6.双侧轮上凸包工况 7.对角离地工况 8.特殊横向载荷工况
整车-35_前下摆臂强度分析规范V1.0版
编号：LP-RD-RF-0035 文件密级：机密前下摆臂强度分析规范V1.0编制：日期：编制日期审核/会签日期批准日期修订页编制/修订原因说明：首次编制原章节号现章节号修订内容说明备注编制/修订部门/人参加评审部门/人修订记录：版本号提出部门/人修订人审核人批准人实施日期备注目录1 简介 (2)1.1分析背景和目的 (2)1.2软硬件需求 (2)1.3分析数据参数需求 (2)1.4分析的时间节点 (2)2 模型前处理 (3)2.1模型准备 (3)2.2模型检查 (3)2.3模型处理 (3)2.4约束及载荷 (3)3 有限元分析步骤 (5)3.1 分析步设定 (5)3.2 分析文件输出 (6)4 分析结果处理及评价 (6)4.1分析结果查看 (6)4.2评价指标 (6)5 附录 (7)前下摆臂强度分析规范1 简介1.1分析背景和目的前下摆臂对悬架具有导向和支撑作用，其变形影响车轮定位，降低行车稳定性。
前下摆臂与副车架通过衬套进行连接，一定程度衰减路面传递的冲击载荷。
前下摆臂设计性能要求中有前下摆臂失稳、强度、失稳等。
本规范定义了前下摆臂强度分析，考察前下摆臂失稳仿真分析结果是否满足设计要求。
在汽车行驶状态下，它承受着多变的冲击载荷，因此要求其具有很高的强度。
针对底盘元件强度耐久分析，需要提取汽车行驶过程中的一些典型工况（可分为强度工况、疲劳工况），借助多体动力学软件ADAMS仿真得到底盘元件每种工况下各个硬点在三个方向的力和力矩，以此作为输入，经NASTRAN、ABAQUS等有限元软件计算其强度，针对疲劳工况借助于疲劳分析软件nCode DesignLife计算疲劳工况下的损伤以及累计损伤。
1.2软硬件需求软件前处理：Altair Hypermesh；后处理：Altair Hyperview；求解器：abaqus、nastran、ncode；硬件前、后处理：HP或DELL工作站；求解：HP服务器、HP或DELL工作站。
客车车架减重分析优化
客车车架减重分析优化作者：石磊戈宏伟罗辑来源：《时代汽车》2021年第16期摘要：車架作为车辆的主要支撑部分，对车辆的使用性能以及乘客的舒适性有着极大的影响。
本文主要是通过对客车常见的三段式车架进行有限元分析，建立了一个三维模型，主要是分析了三段式车架在弯曲和扭转条件下的位移应力分布及其位移关系。
通过分析，找到应力最大点和位移最大点，对其周围结构和零件进行分析。
发现其应力过大和位移较大的原因是零件的形状设计不合理，以及结构的不合理。
通过将零件的截面由原来的槽钢改变为具有桁架结构的零件，这样，不仅减小了车架的重量，还优化了零件的性能。
对于车身结构，主要优化为在行李架处添加一个支撑件。
通过以上两个改进，降低了车身的最大应力以及最大位移量。
对车架结构的性能已经乘客的乘坐舒适性都有极大的改善。
关键词：车架减重优化Analysis and Optimization of Weight Loss of Passenger Car FrameShi Lei Ge Hongwei Luo JiAbstract：As the main support part of the vehicle， the frame has a great impact on the performance of the vehicle and the comfort of passengers. In this paper， through the finite element analysis of the common three-segment frame of passenger cars， a three-dimensional model is established， which mainly analyzes the displacement stress distribution and the displacement relationship of the three-segment frame under bending and torsion conditions. Through analysis， the article finds the maximum stress point and the maximum displacement point， and analyzes the surrounding structure and parts. It is found that the reason for the excessive stress and large displacement is the unreasonable shape design of the parts and the unreasonable structure. Changing the section of the part from the original channel steel to a part with a truss structure， not only reduces the weight of the frame， but also optimizes the performance of the part. For the body structure， the main optimization is to add a support at the luggage rack. Through the above two improvements， the maximum stress and maximum displacement of the car body are reduced. The performance of the frame structure has greatly improved the ride comfort of passengers.Key words：frame， weight reduction， optimization1前言车架是车的主要载体。
双横臂独立悬架设计
目录中文摘要 ............................................................................. 错误！未定义书签。
英文摘要 ............................................................................. 错误！未定义书签。
前言 (III)1悬架的基本知识 (1)1.1认识悬架 (1)1.2国内外发展状况 (2)1.3悬架对汽车的影响 (3)1.3.1对汽车行使平顺性的影响 (3)1.3.2对汽车操纵稳定性的影响 (3)1.4独立悬架的优点 (4)1.5独立悬架的缺点 (4)1.6悬架的设计要求 (4)1.7独立悬架的分类 (5)1.7.1麦弗逊式独立悬架 (5)1.7.2多连杆式独立悬架 (5)1.8本章小结 (5)2独立悬架的组成及其相关计算 (5)2.1弹性元件的选择 (5)2.1.1螺旋弹簧的分类和选择 (7)2.1.2圆形截面圆柱螺旋压缩弹簧的参数设计 (8)2.2减振器的选择和计算 (10)2.2.1减振器的选择 (10)2.2.2汽车对减振器的要求 (11)2.2.3减振器的工作原理 (11)2.2.4减振器的参数计算 (12)2.3横向稳定杆 (17)2.4悬架的上、下横臂 (18)2.5悬架的导向机构 (19)2.5.1悬架的导向机构的设计要求 (19)2.5.2导向机构的布置参数 (20)2.5..3导向机构的布置方案 (21)2.5..4上下横臂的长度的确定 (22)2.6悬架的连接件轴销的校核 (23)2.7本章小结 (23)3 独立悬架的一些重要参数 (23)3.1簧载质量与非簧载质量 (23)3.2悬架的静挠度和动挠度 (24)3.3悬架的弹性特性 (25)3.3.1悬架的线性弹性特性曲线 (25)3.3.2悬架的非线性弹性特性曲线 (25)3.3.3悬架的刚度计算 (26)3.4悬架的上、下横臂的确定 (26)3.5悬架的其他一些参数的确定 (27)3.6本章小结 (29)4总结 (29)致谢 (30)参考文献 (31)双横臂独立悬架设计摘要汽车悬架是连接车架和车桥的装置，其作用是缓冲地面对于车身的冲击，并衰减由此产生的振动，提高乘客的舒适度。
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悬架下横臂强度分析
瞿元 张林波 黄鹏程 张宏波 张关良 张宏涛
奇瑞汽车有限公司汽车工程研究院CAE部 安徽省汽车NVH与可靠性重点实验室
悬架下横臂强度分析
Strength Analysis of the Lower Arm of
the Suspension
瞿元张林波黄鹏程张宏波张关良张宏涛
（奇瑞汽车有限公司汽车工程研究院CAE部）
（安徽省汽车NVH与可靠性重点实验室）
摘要：基于MSC Patran & MSC Nastran，根据MSC ADAMS/CAR模块得到的悬架下横臂连接点的载荷，分析比较了三种不同约束处理的应力结果，为下横臂的零部件级分析提供合适的分析方法。
关键词：MSC Patran，MSC Nastran，悬架，下横臂，强度，约束方法
Abstract:Based on MSC Patran & MSC Nastran, the loads of the mounting points are got from the MSC ADAMS/CAR, which are used to analyze the lower arm with three different methods. And then, the appropriate analysis methods of the lower arm are given.
Keywords: MSC Patran，MSC Nastran，S uspension, Lower arm, Strength, Constraint Method
1前言
对于双横臂式悬架，下横臂连接副车架、转向节和减震机构。
路面对车轮的垂直载荷依次通过转向节、下球头销、下横臂和减震机构传递到车身和车架上；而纵向力、侧向力与力矩均由转向节和导向机构－上下横臂和球头销传递，因此，下横臂在该悬架类型的载荷传递上具有相当重要的意义。
对这样一个重要的部件，强度校核时采用不同的分析方法，可能得到不同的分析结果。
那么，分析方法的选择，对分析人员来说就显得尤为重要。
本文拟比较三种不同的处理方法，分析结果的差异性，建立该结构零部件级分析的方法。
典型的双横臂悬架如图1所示。
2模型
为了计算下横臂的应力分布情况和数值，用二阶四面体网格建模，模型如图2所示。
材料为线弹性钢（弹性模量210Gpa，泊松比0.3，密度7800Kg/m^3）。
三种分析方法采用相同
的网格模型，共计60837个单元，10多万个节点，单元基本尺寸4mm
D
C A
图1 典型的双横臂悬架 图2 有限元模型
3 工况载荷
运用MSC ADAMS/CAR整车模拟，可以得到控制臂各连接点的载荷。
为了比较不同方法的差异，这里选取了4种工况进行对比，各工况具体参数如表1所示。
表1各工况荷载
F(N) M(Nmm)
X Y Z X Y Z
A -1.08E+04 1.34E+044011 310.8 24.03 -8.206
B 125.6 -1.09E+04-690.8 310.8 24.03 -8.206
C -1182 880.1 -1.03E+04 2.84E+044468 622.4
CASE1
D 1.18E+04 -3437 7037 0.00015720 -0.0002785
A 1.57E+03 7.79E+025427 556.2 50.55 29.77
B 8.151 8.41E+02758.6 556.2 50.55 29.77
C -2781 6233 -1.79E+04 4.83E+04 1.92E+04 -1.77E+04
CASE2
D 1.20E+03 -7899 1.18E+040.00026750 0
A 2.16E+03 -1.08E+043582 444 40.84 27.05
B 8.978 4.97E+02608.7 444 40.84 27.05
C -2050 3603 -1.53E+04 4.01E+04 1.04E+04 -2.60E+03
CASE3
D -1.16E+02 6704 1.12E+040.00022180 0
A 4.91E+03 -3.83E+032156 60.46 5.177 15.35
B -186.8 4.57E+03718.3 60.46 5.177 15.35
C -692.8 -1157 -7.72E+03 5.26E+03 1.45E+03 -9.94E+02
CASE4
D -4.03E+03 419.6 4.93E+030.00010350 0
4 分析方法
该下横臂有四个连接点，这里采用三种方法来对比分析，分别是1)惯性释放、2)约束A、B和C三点以及3)约束A、B和D。
根据处理不同，分别施加相应的载荷，可以得到不同的分析结果。
5 分析结果
对于结果的比较，主要从两个方面，一是应力水平，二是应力分布。
图3-6为使用方法1—惯性释放的应力云图。
图7-10为方法2的应力云图，方法3的云图分布同方法1。
图3 方法1 CASE1应力云图 图4 方法1 CASE2应力云图
图5 方法1 CASE3应力云图 图6 方法1 CASE4应力云图
图7 方法2 CASE1应力云图 图8 方法2 CASE2应力云图
图9 方法2 CASE3应力云图 图10 方法2 CASE4应力云图
与采用约束的方法不同，惯性释放分析不引入附加约束，其载荷通过一组平动和转动加速度来平衡，该加速度来自于结构的体力。
这种分析可以得到准静态的应力结果和变形。
在MSC ADAMS/CAR整车模拟中得到的硬点载荷其实并不是完全平衡的，其模拟过程中存在很小的加速度。
运用惯性释放分析时，软件内部处理会补偿这样的不完全平衡性。
图11-14为三种分析方法在四种工况下的应力水平的比较。
从图中可以看出，方法1和方法3的结果非常相近，而方法2的结果相差的比较大，四种工况下，三种工况结果偏大，第四种工况下结果偏小。
由于方法1采用的是惯性释放，而载荷根据MSC ADAMS/CAR模拟得到，可以认为该方法获得的结果比较准确可靠，相应的，方法3也可以达到基本相同的应力水平。
图11CASE1 应力结果比较 图
12CASE2 应力结果比较
图13 CASE3 应力结果比较图14 CASE4 应力结果比较
从应力分布上比较，可以发现方法1和方法3的云图分布相同（由于云图相同，这里未给出方法3的结果），而对于方法2，总体应力分布同方法1，局部不同，其中在CASE3工况下，最大应力出现的位置略有不同。
方法1的最大应力出现在减震器连接部位的上缘筋肋上，而方法2的最大应力出现在下缘筋肋上。
6 结论
在汽车底盘结构强度分析上，有基于总成的系统级分析方法，也有基于单个零部件级别的分析方法，各种方法各有侧重。
零部件级别的分析可以详细考察零部件的应力分布，具有分析时间短，可多次分析的优点。
建立底盘结构零部件级别的分析方法，具有十分重要的意义。
通过上文的分析比较可以知道，运用惯性释放法分析结构，结果比较准确，方法3采用的约束可以得到相同的分析效果，而方法2的结果在应力分布上大致相同，但是在应力水平上与其他两种方法有比较明显的差别。
7 参考文献
[1] 黄鹏程 张林波 瞿元 张关良等编《有限元分析在汽车底盘开发中的应用》奇瑞汽车内部资料 2006
[2]陈家瑞 主编 《汽车构造》下册 人民交通出版社 2001
[3] MSC Nastran 2005 Quick Reference Guide:Volume1/2。