轿车前副车架设计及优化

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车架的改造与副车架的设计

车架的改装主车架是汽车底盘上各总成及专用工作装置安装的基础，改装时受到的影响最大，因此，要特别引起注意。

主车架是受载荷很大的部件，除承受整车静载荷外，还要受到车辆行驶时的动载荷，为了保持主车架的强度和刚度，原则上不允许在主车架纵梁上钻孔和焊接，应尽量使用车架上原有的孔。

如果安装专用设备或其它附件，不得不在车架上钻孔或焊接时．应避免在高应力区钻孔或焊接。

主车架纵梁的高应力区在轴距之间纵梁的下冀面和后悬的上冀面处。

因为这些部位纵梁应力较大，钻孔容易产生应力集中。

对于主车架纵梁高应力区以外的其余地方需要钻孔或焊接时，应注意以下事项：1)尽量减小孔径，增加孔间距离，对钻孔的位置和孔径规范，应满足图和表的要求。

主车架钻孔的孔径和孔间距2)在纵梁翼面高应力区外的其它部位钻孔，只能在中心处钻一个孔，如图所示。

3)在纵梁的边、角区域亦禁止钻孔或焊接，所示的区域即为不允许钻孔和焊接加的部位。

因为在这些部位进行钻孔或焊接，极易引起车架早期开裂。

主车架纵梁禁止钻孔区主车架纵梁禁止焊接区4)严禁将车架纵梁或横梁的男面加工成缺口形状。

本课题中由于主车架与副车架之间的连接选用止推连接板形式，故主车架不用考虑钻孔，只需考虑焊接的位置得当。

主车架的加长设计因专用汽车法布置的需要，对主车架有时要进行加长。

例如厢式零担货物运输车和轻泡货物运输车，若用普通汽车底盘改装．则需要将轴距加大，改装长货厢来提高运输效率，此时要将车架在其中部断开后再加长。

也有将车架后悬部分加长的改装设计。

车架加长部分应尽量采用与原车架纵梁尺寸规格一样、性能相同的材料。

车架的加长部分与车架的连接一般采用焊接。

首先在纵梁腹板处，按与纵梁轴线成夹角45。

或90。

的方向把纵梁断开，然后把切口断面加工成坡口形状，如图3-4所示。

最后将加部分与车架纵梁对接起来。

为了获得v型焊缝对接接头的最佳强度，防止焊缝起点出现焊接缺陷，应朱用引弧焊法或退弧焊法。

焊接时应根据纵梁的材料选择合适的焊条型号、直径及焊接规范。

副车架脱落研究与结构优化设计

2023年第6期53doi:10.3969/j.issn.1005-2550.2023.06.011 收稿日期：2023-09-05副车架脱落研究与结构优化设计曹春虎，张略，熊辉，常信平（奇瑞汽车股份有限公司，芜湖 241000）摘要：为了在汽车碰撞过程中让副车架前点或后点与车身脱落，使得发动机下沉间接增加碰撞空间，实现降低整车加速度，更好的保障驾驶员的生命安全，对前副车架连接点的脱落设计进行了分析研究，优化了前副车架后安装座及加强板的安装孔设计。

根据整车碰撞试验数据，该设计方案对于降低整车碰撞加速度、减少防火墙的变形量具有良好的效果。

关键词：前副车架；脱落设计；发动机下沉；碰撞加速度中图分类号：U463.83 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2023）06-0053-06Subframe Shedding Research and Structural OptimizationDesignCAO Chun-hu, ZHANG Lue, XIONG Hui, CHANG Xin-ping(Chery Automobile Co., Ltd, WuHu 241000, China)Abstract: In order to make the front or rear point of the subframe fall off from the body during the collision process, so that the engine sinks indirectly to increase the collision space, reduce the acceleration of the whole vehicle, and better protect the life safety of the driver, the design of the connection point of the front subframe is analyzed and studied, and the mounting hole design of the rear mount and the reinforcement plate of the front subframe is optimized. According to the vehicle crash test data, the design scheme has a good effect on reducing the vehicle crash acceleration and reducing the deformation of the firewall.Key Words: Front Subframe; Shedding Design; Engine Sinking; Collision Acceleration1 前言面对高速发展的汽车产业，以及日益严重的交通事故现象，交通安全问题已成为世界性的大问题。

副车架设计规范-----------新能源汽车

图1-14内部支撑套管
为便于简化后期焊接工艺，外部安装套管类零部件设计过程中，一定要保证在上下颠倒焊接时可互换通用，一般需注意上下表面公差要求相同、两端倒角相同等，且凸出高度推荐大于6mm，套管与钣金件留有（0-0.5）mm间隙。
图1-15 某车型外部安装套管
4.12副车架平台化设计
副车架设计之初就应考虑需搭载此副车架的所有车型的平台化设计，前副车架主要考虑不同动力总成、两四驱、左右舵等因素影响，如某车型共搭载4款动力总成，在此基础上需同步开发两四驱、左右舵车型，在副车架设计过程中，需考虑满足所有动力总成的最大包络要求、右舵转向器、四驱分动器等零部件的安装要求。
4.3 副车架与车身安装点、定位点设计
副车架与车身安装点一般为4个或者6个，且左右两侧相互对称，，4个安装点设计位置一般位于副车架的4个边角处，如图1-3、1-4、1-5所示，6个安装点设计方式相对4个安装点方案一般在下摆臂安装点之间采用焊接支架的形式增加2个对称的安装点，如图1、2所示，安装点设计完成后需进行装配可行性、可维修性校核，特别是位于下摆臂之间的副车架安装点，摆臂设计过程中应对其安装点进行避让，且此安装点装配可行性校核时需将下摆臂跳动到下极限状态进行校核，如图1-1所示。
动力学性能分析部
NC阶段
5
前后悬架系统疲劳分析
可靠性工程研究院
NC阶段
6
前后悬架系统焊点及焊缝疲劳分析
可靠性工程研究院
NC阶段
6.2 副车架CAE分析所需输入
1、副车架设计数模及悬架系统数据；
2、各钣金件材质明细清单；
3、悬架系统运动硬点列表；
4、悬架系统所有弹性元件（包括副车架衬套等）刚度曲线；
5、最新副车架数据相对上版数据具体变更点。

汽车底盘车架设计中的空间布局优化

汽车底盘车架设计中的空间布局优化无论是乘用车还是商用车，底盘车架作为汽车的骨架，承担着承载车身、发动机、变速器以及悬挂和制动等重要部件的作用。

在设计底盘车架时，空间布局的优化是一个重要的考虑因素，能够直接影响到汽车的性能和车内空间的利用率。

空间布局的优化旨在最大限度地利用底盘车架空间、提高车内空间利用率、提升乘坐舒适度和安全性。

下面将详细介绍一些在汽车底盘车架设计中的空间布局优化方面的关键考虑因素和方法。

首先，考虑发动机布局对空间利用的影响。

发动机通常放置在车架前部，根据不同发动机类型的特点，可以有多种布置方式。

传统的纵置后驱发动机布局可以提供后驱车辆的优越操控性能，但由于发动机位置的限制，车内空间利用率较低。

横置前驱发动机布局则可以最大限度地利用车身前部空间，提供更大的前排乘坐空间，适用于家庭轿车和小型SUV等。

此外，还可以选择中置发动机或电动机布局，以进一步提高空间利用和安全性能。

其次，优化座舱空间布局。

为了提供良好的乘坐舒适度和人体工程学设计，座椅的位置和布局至关重要。

在设计过程中，应充分考虑乘客的人体工学特征和不同乘客之间的空间需求。

合理布局座椅位置和角度，优化腿部和头部空间，提供舒适的乘坐体验。

此外，车内储物空间也是重要的考虑因素，合理利用门板、中控台和后备厢等空间，为乘客提供充足的储物空间。

第三，优化悬挂系统布局。

底盘车架的设计还需兼顾悬挂系统的布局，以提供稳定的悬挂和操控性能。

合理选择前后悬挂的类型和位置，考虑到悬挂元件的尺寸和位置对乘坐舒适度的影响。

例如，选择多连杆独立悬挂系统可以提供较好的悬挂效果和乘坐舒适度，但对空间的需求较大。

而扭力梁或半独立悬挂系统则可以在保证性能的同时，减小空间占用，适用于一些紧凑型车型。

此外，还需考虑底盘车架的刚度和重量。

底盘车架需要足够的刚度来承受车身和发动机的重量，并且能够有效地分散和吸收来自路面的冲击和振动。

通过合理选择材料、设计结构和加强加固部位，可以提高车架的刚度，从而提高整车的操控性和安全性能。

汽车副车架强度模态分析及结构优化

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｃｏｔｓｕｂ－ｆｒａｍｅ。ｔｈｅｎｉｒｅｅｌｅｍｅｔｎｍｏｄｅＺａｎｄｍｕｌｔｉ－ｂｏｄｙｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅＺｔｉｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂａｓｅｄｏｓｏｆｔｗａｒｅＣＡＴＩＡａｎｄＨｙｐｅｒＷｏｒｋｓｎｄａｏｔｈｅｒｓｏｊ￣ｗｏ３ｅ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｆｏｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｍｏｄｌａａｂｏｕｔｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．ｈｅＴｎａａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｅｎｔｈｇｆｓｏｕｂ－ｌａｆｍｅｉｓｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｂｕｔａｍｏｄｌｆａｒｅｑｕｅｎｃｙｆｓｏｕｂ－ｒｆａｍｅｓｉｃｌｏｓｅｔｏｔｈｅｅｘｃｈｔａｏｎｉｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｅｎｇ￣ｎｅ，ａｎｄｔｈｕｓｍａｙｐｒｏｄｕｃｅａｒｅｓｏｎａｎｃｅｐｈｅｎｏｅｎｍｏｎ．Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｓｉｐｒｏｂｌｅｍ，ａｄｏｐｔｓｔｈｅｕｓｅｏｆｖａｒｉａｂｌｅｄｅｎｓｉｔｙｔｏｐｏｌｏｇｙｏｐｔｉｍｉｚｔａｉｏｎｅｔｍｈｏｄｓ，ｅｓｔｂｌａｉｓｈｉｎｇｔｈｅｖｅｏｒａｇｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｅｔｍｈｏｄｄｅｉｎｆｅｄｏｅｃ￡西ｅｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｖｏｌｕｍｅｒａｆｃｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｅｓｓｆｏｒｔｈｅｔｏｐｏｌｏｇｙｏｐｔｉｍｉｚｔａｉｏｎｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｉｄｅｔｈｔａｔｈｅｍｏｄｌａｆｏｓｕｂ — ｆｒａｅｍｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｌａｃｕｌｔａｅｄａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｌａｉｓｖｅｒｙｓｍａｌｌｈｅＴｏｎｅｍｏｄｌｆａｒｅｑｕｅｎｃｙｆｓｏｕｂ－ｒａｆｍｅｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄａｎｄｉｎｖｏｌｖｅｓｔｈｅｂｅｓｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏｎｉｆｏｍａｔｅｉｒ１．ａＡｆｔｅｒｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇａｍｏｄｌｆａｒｅｑｕｅｃｉｎｅｓｉｔＣｎａｖｏｏｉｄｅ嚼船ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｃｙｎ，ｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｖｌｉａｄｉｔｙｆｔｏｈｅｓｕｂ－ｆｒａｍｅ．

基于拓扑优化设计方法的轿车副车架轻量化研究的开题报告

基于拓扑优化设计方法的轿车副车架轻量化研究的开题报告一、选题背景随着汽车工业的发展，汽车的轻量化问题日益突出。

副车架作为汽车重要零部件之一，其质量对整车重量和燃油经济性有着重要的影响。

因此，如何在保证副车架性能的前提下实现轻量化是目前汽车制造企业和科研机构研究的重点之一。

拓扑优化设计方法作为一种新型的结构优化方法，已经被广泛应用于汽车结构轻量化领域，并取得了很大的成功。

二、研究目的和意义本文旨在研究基于拓扑优化设计方法的轿车副车架轻量化，探究在满足副车架承载能力和刚度的前提下，通过优化设计使副车架质量尽量减轻，从而提高汽车的燃油经济性和环保性能。

通过研究，可以为实现汽车轻量化提供理论参考和实践基础，促进汽车工业的可持续发展。

三、研究内容和方法1.对副车架的结构、工作原理、设计要求和轻量化技术进行研究和分析。

2.研究拓扑优化设计方法的基本理论和应用方法，设计并建立数学模型。

3.通过有限元分析软件进行副车架的模拟计算，建立副车架的有限元模型。

4.通过拓扑优化设计方法对副车架进行优化设计。

根据优化结果，利用CAD软件生成优化后的副车架模型，进行有限元分析和验证。

5.对比分析优化前后副车架的质量、刚度和承载能力等参数，并对优化结果进行评价和优化。

四、预期成果1.通过对副车架轻量化的研究和分析，得出副车架轻量化的可行性和优点。

2.通过拓扑优化设计方法对副车架进行优化设计，得到优化后的副车架模型。

3.通过对比分析，证明优化后的副车架在满足设计要求的前提下，质量得到了明显降低，且具备良好的刚度和承载能力。

4.为轿车副车架的轻量化提供理论依据和实践参考，为汽车工业的可持续发展做出贡献。

五、进度安排第1-2周：文献综述与调研；第3-4周：副车架的结构和轻量化技术分析；第5-6周：拓扑优化设计方法理论研究；第7-8周：建立副车架的有限元模型；第9-10周：拓扑优化设计并求解；第11-12周：CAD建模和有限元分析；第13-14周：对比分析和评价；第15-16周：撰写论文和答辩准备。

副车架的发展趋势

副车架的发展趋势副车架是指附着在车辆底盘上的结构，用于支撑和传递车身荷载的构件。

随着汽车制造技术的不断进步和车辆使用需求的变化，副车架的发展趋势也在逐渐变化。

以下是对副车架发展趋势的探讨。

1. 材料的优化：随着材料科学技术的不断发展，副车架材料的选用也在不断优化。

传统的副车架一般采用钢材制造，但随着高强度钢和复合材料的广泛应用，未来的副车架很可能会采用更轻、更坚固的材料，以提高车辆的整体性能。

2. 结构的优化：副车架结构的设计也会面临改进的要求。

目前，大多数副车架采用的是刚性结构，但刚性结构存在重量大、造价高等缺点。

未来，随着汽车发动机、传动系统等技术的不断发展，柔性副车架有望得到更广泛的应用，以提高车辆的操控性能和舒适性。

3. 制造工艺的创新：随着先进制造技术的快速发展，副车架的制造过程也将发生重大变革。

例如，3D打印技术的应用将使得副车架的设计更加个性化，同时还能提高生产效率和降低生产成本。

4. 智能化技术的应用：未来的副车架有望加入更多的智能化技术。

例如，通过传感器和控制系统，副车架可以实现对车身姿态的实时监测和调节，提高行驶稳定性和安全性。

5. 轻量化设计：副车架是车辆的重要组成部分之一，其重量直接影响着整车的燃油经济性和操控性能。

未来的副车架设计将更加注重轻量化，通过使用轻质材料、结构优化等手段，减轻副车架的重量，提高整车的能效性能。

6. 环保性能的提升：副车架的制造和使用过程中会产生大量的二氧化碳和污染物。

因此，未来的副车架设计将更加注重减少对环境的影响。

例如，采用可再生材料、提高制造工艺的能效、优化废弃物的处理等方式，降低副车架的环境负荷。

总之，未来副车架的发展趋势将集中在材料的优化、结构的优化、制造工艺的创新、智能化技术的应用、轻量化设计以及环保性能的提升等方面。

这些趋势将有效提高副车架的性能和安全性，同时也能满足消费者对汽车的更高要求。

探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化

探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化摘要：随着社会上经济的发展汽车成为人们出行的必备交通工具，而汽车也在社会上变得越来越普及。

现在就以轿车的副车架为研究的对象，在很多的软件当中建立起来的模型模拟，然后对这些结构进行新型的分析，在进行分析的过程中采取的方法主要就是对强度和自由度进行的分析，在进行分析之后，得出的结果也说明了，汽车的副车架本身的强度是符合要求的，并且汽车的副车架跟发动机之间是有一定的联系，针对这样的问题也有相应的解决方法进行解决。

关键词：汽车的副车架的结构；强度化分析；拓扑结构优化前言：随着人们经济水平的提高，人们对于吃、穿、住、用、行等方面的要求也在不断的提高，随着科技的发展和技术水平的进步，大多数人对汽车的品牌、汽车的舒适度和安全性能还有一系列有关车方面的要求也变得越来越高，而在这其中汽车舒适度和安全性能这两个方面是相互影响、相互制约的，汽车的副车架是现在大部分汽车底盘的最主要的承载件，使用的越来越普及，因为它在使用的过程中比较的频繁，所以应该具有较好的强度和动态特性。

目前，世界上的很多人认为，在使用频率作为优化目标进行优化的过程中进行了很多方面的研究，而且在研究的过程中取得了很多的成果。

在相关的书籍中曾经有过记载，在选择使用轻型车车架的频率来当作拓扑结构优化的主要目标，在这当中进行多部拓扑结构进行优化以此来得到副车架横梁的最佳的拓扑结构。

还有在相关的书籍中记载里，在对汽车的副车架进行频率的拓扑结构的优化时，根据所得到的密度的图纸进行相关数据方面的分析，他的分析出来的计算的结果和实验的数值的数据一致，使得本来应该拥有的频率得到应有的优化，这样也就让更多的人们对汽车的副车架有了更多的了解。

一、汽车的副车架在有限模型方面的建立汽车的副车架在制作的过程中采用的原材料的形成过程是非常复杂的，在汽车的副车架和车架之间，应用四个轴向竖直的橡胶衬套相互连接在一起，纵臂上下摆臂，以及其他的后悬架零部件安装在汽车的副车架上。

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本科毕业设计（论文）轿车前副车架设计

全日制本科生毕业设计（论文）承诺书本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下，严格按照学校和学院的有关规定由本人独立完成。文中所引用的观点和参考资料均已标注并加以注释。论文研究过程中不存在抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。如若出现任何侵犯他人知识产权等问题，本人愿意承担相关法律责任。承诺人（签名）：日期：

轿车前副车架设计摘要汽车轻量化设计是现代汽车产业发展的必然趋势，本课题围绕Roewe轿车前副车架采用镁合金的轻量化设计，实现平衡轿车驾驶的操控性和舒适性的目标。通过对轿车前副车架功能的分析，确立前副车架的设计方案，建立三维模型和有限元分析模型，并对前副车架采用镁合金材料强度分析，并对于结构薄弱的位置提出优化思路。研究过程中，首先了解了汽车轻量化设计的目的和方法，并学习前副车架的相关知识，明确其在汽车中的作用，前副车架的发展历史，功能设计要求，结构特点，型式，与车身连接方式，材料等，本课题的前副车架采用镁合金，文中也分析了镁合金的特性优点以及在汽车制造上的应用。然后建立了前副车架的三维模型。接着对前副车架进行结构强度的理论分析，包括所受到的载荷类型和强度理论，确定载荷工况，为之后的有限元分析奠定基础。在学习有限元分析理论和了解有限元分析法在汽车行业中的应用之后，利用有限元分析软件hypermesh对前副车架的三维模型进行简化处理，网格划分，施加刚性连接和载荷工况，完成前副车架有限元分析模型的建立。在对前副车架进行强度分析后得出应力云图，并对其结构薄弱的位置提出优化思路。本课题的研究工作，无论在设计上还是分析上，都对汽车行业零部件现代化开发提供了参考。

关键词: 前副车架汽车轻量化镁合金有限元方法

DESIGN OF FRONT SUB-FRAME OF ROEWE CAR ABSTRACT Automotive lightweight design is an inexorable trend of the development of modern auto industry. In this paper, magnesium alloy is used to design the front sub-frame of Roewe car by lightweight technology to achieve the balance of control and comfort during the car driving. By analysing the function of front sub-frame, the design scheme is established, as well as the 3D model and the finite element model. Strength analysis is carried out to the front sub-frame of magnesium alloy and optimized idea is suggested to the weak link of the structure.

In the process of research, first, the intention and method of automotive lightweight design are comprehended. The related knowledge of the front sub-frame has been learned, and also the function, the development ,the design requirement, the shape ,the type ,the connection with the car body and the material have been confirmed. In this paper, the character and the application in the automotive manufacture of magnesium alloy is also analyzed. After that, a 3D model of front sub-frame is built. Strength theoretic analysis is carried out to the front sub-frame, including load type and strength theory. Load cases are confirmed and ADAMS dynamics model is introduced in order to set the base of finite element analysis.

After learning finite element analysis theory and knowing the application in the automotive manufacture, hypermesh software is used to simply dispose the 3D model, and also mesh shell, add rigid joint, load cases so that a finite element analysis model can be established. Then the hypermesh optistruct function is used to get the stress nephogram, and the optimized idea is brought forward to the position of weak structure.

The results showed that the dynamic characteristics of designed front sub-frame of magnesium alloy meet the front sub-frame use requirements.

Key Word: Front sub-frame，Automotive lightweight design，

Magnesium alloy， Finite element method

目录中文摘要 ABSTRACT 第一章绪论---------------------------------------------------- 1 1.1 课题研究意义--------------------------------------- 1 1.2 课题研究背景--------------------------------------- 1 1.3 本课题研究的主要内容------------------------------- 2 第二章前副车架总体方案设计----------------------------------- 3 2.1 前副车架简介--------------------------------------- 3 2.1.1 副车架的作用--------------------------------- 3 2.1.2 汽车前副车架的发展历史----------------------- 3 2.2 前副车架设计方案----------------------------------- 3 2.2.1 副车架功能设计要求--------------------------- 4 2.2.2 前副车架形状--------------------------------- 4 2.2.3 前副车架型式的选取--------------------------- 4 2.2.4 前副车架工艺分析----------------------------- 5 2.2.5 前副车架与车身的连接方式--------------------- 5 2.2.6 前副车架材料的选取--------------------------- 6 2.2.7 前副车架主要部件----------------------------- 7 2.2.8 前副车架几何建模----------------------------- 7 2.2.9 前副车架结构特点----------------------------- 8 第三章结构强度分析理论--------------------------------------- 9 3.1 强度理论------------------------------------------- 9 3.2 前副车架所受载荷概述------------------------------- 11 3.3 前副车架计算工况选择------------------------------- 11 第四章前副车架有限元分析------------------------------------- 13 4.1 有限元分析理论及应用------------------------------- 13 4.1.1 有限元分析理论------------------------------- 13 4.1.2 有限元分析法在汽车行业中的应用--------------- 13 4.2 有限元分析模型建立--------------------------------- 14 4.2.1 Hypermesh软件介绍--------------------------- 14 4.2.2 前副车架有限元建模过程----------------------- 15 4.2.3 单元的选用和网格划分------------------------- 16 4.2.4 前副车架有限元模型--------------------------- 16 4.2.5 设置材料特性和单元属性----------------------- 16 4.2.6 施加刚性连接和载荷工况----------------------- 17 4.3 前副车架有限元计算--------------------------------- 18 4.4 前副车架优化设计思路------------------------------- 20 第五章总结与展望--------------------------------------------- 21 参考文献------------------------------------------------------- 22 致谢----------------------------------------------------------- 23