某车型前横梁结构优化
车身动力总成悬置安装点动刚度分析与优化
３，７００
转速『 ｒ．ｍ－ Ⅱ一
问题与发动机转速有关 ，与变速器档位无关 ，初步 怀疑 为发 动机 振 动直接 通 过悬 置系 统 、排气 系 统
图 １ 地 板 振 动加 速 度 曲线
等传递至车身或与进气系统、排气系统 、车身系统
结构 频率 耦合 共振 产 生 ，对 以上系 统部 件进 行 整
车道路 测试 。 ｌｚ－ｓ．‘ｌＩ 器曩
ｌ ｉ ｉ
Ｄ ０ ０
６ ４ ２ １ ８ ６ ４
从源 、路径 、响应考虑查找 问题原因 ，分别在
发动机悬置支架、排气管吊挂支架 、及车身地板布
置三向加速度传感器 ，运用 ＬＭＳ公司 Ｔｅｓｔ．Ｌａｂ测
试 软件 ，采 用 Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ—Ａｄｖａｎｃｅｄ测 试模
现 ，当发 动 机转 速达 到 ３８００ ｒ／ｍｉｎ时 ，车 内地 板存 在明显振动峰值（图 １），样车为直列 ４缸 ４冲程发 动机 ，发动机 ２阶能量对地板振动贡献较大 ，频率 为 １３０Ｈｚ。从悬置支架的振动加速度与车内地板 振动数 据 中可 以看 出（图 ２），发 动机前 悬置 被动侧 支架 振 动 与 地板 振 动 峰 值相 对 应 的频率 相 近 ，且 能量较大。车型开发前期 ，已对悬置支架模态进行
Ｉ 动力总成系统 ｌ动力 蓥接盘
考 一
一 ／
厂
仿真分析 ，频率在 ５００Ｈｚ以上 ，但悬置支架安装在 前副车架横梁上 ，对此安装位置 、结构进行实车分
ｌ 车身局部 ｌ
析 ，结构较弱 ，将前悬置支架与安装横梁断开后 ，
图 ３ 动 力总 成一悬 置 系统 一车 身模 型
主ｍｉｎ以上前地板振动大受发动机悬 置支架 安装 点影响 ，动力总成振动主要从前悬置位置传递到 车 身 ，引起 车 内地板振 动 。
轿车车身结构修改灵敏度分析
2007年(第29卷)第6期汽 车 工 程A utomo ti ve Eng i nee ri ng2007(V o.l 29)N o .62007118轿车车身结构修改灵敏度分析原稿收到日期为2006年5月22日,修改稿收到日期为2006年8月18日。
高云凯,张海华,余海燕(同济大学汽车学院,上海 201804)[摘要] 建立某国产普通轿车白车身的有限元模型,预测分析其静态弯曲特性和扭转特性,在此基础上对白车身各部件刚度和强度的灵敏度进行分析,并将分析结果应用于板厚优化。
优化结果表明:通过对灵敏部件的板厚修改,白车身的强度和刚度性能得到显著提高,为车身的优化设计提供参考。
关键词:轿车车身;板厚;灵敏度;优化Sensiti v it y Anal ysis on Car Body StructuralM od ificati onGao Yunka,i Zhang Haihua &Yu Ha i y anS c h ool of Auto m obile ,Tongji University ,Shangha i 201804[Abstract] A finite e le m entm ode l for the body -in -w hite of a ho m e -m ade car is set up ,w ith w h i c h the bothstreng th and stiffness for static bending and torsi o n o f a ll its panels are analyzed .The results of ana lysis are t h en ap -plied to thickness opti m izati o n .The result sho w s that by chang i n g the th ickness of sensitive panels the streng t h and stiffness of t h e body -in -w hite have i m proved obviousl y .Th i s prov ides a re ference for the opti m al design of car body .K eyw ords :C ar body ;Panel t hickness ;Sensitivity ;Opti m ization前言汽车车身是否轻量化直接影响整车的生产成本、燃油经济性以及动力性等,因此,如何使车身质量尽量小的情况下满足强度和刚度要求已成为车身设计的重要内容。
浅谈汽车铝合金防撞梁设计应用
浅谈汽车铝合金防撞梁设计应用随着汽车工业不断发展，国家法律法规的不断完善，汽车轻量化已成为汽车发展的主要方向，也是降低汽车排放、降低油耗的有效措施。
防撞梁作为汽车前、后保护装置的重要组成部分，在车辆发生低速碰撞时能有效吸收碰撞能量，保护车辆，降低维修成本。
传统防撞梁多采用高强板冲焊而成，重量较重。
文章主要研究一款铝合金前防撞梁的结构设计，通过对比分析其性能优于高强板件，满足整车低速碰撞等性能要求，且有效降低了产品重量，实现轻量化。
标签：防撞梁；前后端保护装置；低速碰撞；铝合金；轻量化引言防撞梁是汽车前、后端保护装置的重要组成部分，在车辆发生低速碰撞时，防撞梁部分可以将碰撞能量及时传递至左右吸能盒等吸能部件，充分吸收碰撞能量，降低车辆低速碰撞受损程度，起到保护车辆前后端车灯、锁体、冷却系统等主要部件的作用。
传统防撞梁多采用高强板冲焊而成，工序复杂，重量较重。
而铝合金密度仅为钢材的1/3，用铝合金材料代替传统的钢制材料，可有效实现约40%减重率，实现车身系统的轻量化设计。
本文以一款铝制前防撞梁为例，重点介绍了铝制防撞梁的结构设计及优化措施，通过与传统钢制防撞梁的对比分析，得出铝制防撞梁在实现轻量化的同时能满足整车低速碰撞的性能要求。
1 铝合金防撞梁介绍1.1 铝合金防撞梁主要构成车辆的前后保护装置主要包括保险杠总成、防撞梁总成、吸能垫。
防撞梁总成为主要的吸能部件，铝合金防撞梁总成基本构成与传统件相同，主要包括防撞横梁、左右吸能盒、左右安装基板、拖钩套筒及支架类。
各部件间主要通常是通过焊接、螺栓固定两大工艺进行连接（图1）。
其中防撞横梁、吸能盒为主要的吸能部件，其结构设计尤为重要。
1.2 鋁合金防撞梁工艺铝合金防撞横梁主要是将挤压型材经过锯切、弯曲、铣削等工序加工成型后，再进行热处理，最后焊接或螺栓连接而成。
有些产品还会根据外观需要对其进行表面阳极氧化、喷涂等处理，以满足耐磨性和光洁度等要求。
铝合金防撞梁总成具体工艺过程如下：型材坯料——锯切——弯曲成型——冲孔修边——焊接——清洗——时效处理——钻洗切削——焊接/装配——成品检验。
SUV白车身扭转刚度的分析与优化_熊辉
日习则学不忘，自勉则身不坠。
— — —徐干
－ 43 －
３）前轮罩处增加接头布置，形成完整的环状路径， 增大环状结构截面面积，加大结构加强件料厚。
４）关键接头部位增加结构胶和焊点，提升车身扭 转刚度。
通过灵敏度分析以及车身结构优化设计，最终计 算得到白车身扭转刚度是 １７ ８７０ Ｎ·ｍ（／ °），提升量为 ４ ０２１ Ｎ·ｍ（／ °），提升率为 ２２．５%，满足项目设定目标。 同时白车身弯曲刚度提升了 １６．７%，弯曲和扭转模态也 得到了有效的提升。
极大提高产品可靠性。因此针对车身的扭转刚度对白 车身进行准确的有限元建模分析成为设计开发中一项 不可缺少的重要内容。
某款 ＳＵＶ 车型扭转刚度分析思路，如图 ３ 所示［２］， 首 先 把 工 程 设 计 ＣＡＴＩＡ 数 模 导 入 有 限 元 分 析 软 件 ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ，然后进行单个零件网格建模、连接、支撑、
参考文献 ［１］ 高云凯，蓝晓理，陈鑫． 轿车车身模态修改灵敏度计算分析［Ｊ］． 汽车工
程，２００１，２３（５）：３５２－３５５． ［２］ 仇彬． 轿车白车身扭转刚度分析及结构优化设计［Ｄ］． 安徽：合肥工业
大学，２００７：１８． （收稿日期：２０１５－０９－２７）
人能不食十二日，惟书安可一日无。
— ——陆游
考虑到白车身的受力传力复杂性，本次采用的是 详细有限元模型。建模重点过程分为结构优化、单元 选取、单元数量和质量控制、网格布局及连接方式模
步分析，分析各个环的截面和连续性等；然后挑选出各 个环中的关键件并进行简化建模和灵敏度分析，白车 身简化模型图，如图 ７ 所示。灵敏度分析可以迅速找出 对白车身扭转刚度影响的关键部件并分析出贡献量， 为后期设计优化提供重要的支持。
汽车钣金修复与大梁校正
汽车钣金修复与大梁校正00001.尽量采用就位修复工艺5`'?4L/u.v0n整体式车身校正时，应尽可能采取就位修理的方法。
这样在牵拉时，可有效地将周围一些变形部位顺便"带"出，同时也会由于少拆装构件而节省大量的时间。
图1a是一个受到损伤的前杠骨架，该构件为封闭式的箱形截面构件，它是通过螺丝与前纵梁连接在一起的。
通常情况下，很多钣金维修技师会将骨架拆下后矫正，这样其实是不科学的。
前杠骨架在受到撞击后，撞击力的传递将会造成纵梁前部发生变形。
骨架拆下后没有合适固定很难采取一个缓和的矫正力进行修复，另外修复完骨架后还需要对前纵梁进行修复。
所以比较好的方法是进行就位修理，使用拉具对变形部位施加一个与撞击方向相反的缓和的力，然后使用一根合适的撬棒，从边缘的开口部位伸进去对骨架侧边的一些凹陷部位进行修整(图1b)，这样会获得非常好的效果。
]损伤的前杠骨架"r"c*M#T9D#G%Y+g$K2}/Y4D9s'h骨架侧边的一些凹陷部位进行修整_1o9w4^当然，对于非承载式车身结构件很多时候也可以采用这种就位修复的方法。
非承载式车身即传统的大梁式车身，它的车架是一个独立的部件，一般材质较厚，是由"U"型钢或两块"U"型钢反向焊接而形成箱形构件，其具有非常高的强度。
通常可分为边框式车架及梯形车架等类型，通过螺栓与车身连接在一起。
此类车架在受到撞击产生变形时，通常的修复方法是将驾驶室和货厢拆下后再单独对车架进行矫正。
其实此类车架即使在拆除上述构件后也很难有一个好的锚固方法，所以对于有些损伤种类的变形可采用图2a的方法进行就位修理。
车架在受到撞击产生侧向弯曲时，可将一根有足够强度的工字钢(轨道钢)放在车辆的一侧，使用马凳或木块将其垫到与车架水平，使用链条将工字钢与车架的前后部位固定，弯曲部位采用液压顶施加推力的方法进行矫正。
车身轻量化中梁截面优化的研究与实现
研究 了薄壁梁截 面 的形 状 优化 ， 文献 ［ ］ ６ 中对 薄 壁 梁 截 面 形 状 的 优 化 也 做 了 深 入 研 究 。 但 在 这
些 优 化 中 ， 忽 略 了 截 面 的 翘 曲 特 性 ， 化 变 量 都 优
车身梁单元截面设计是 车身 概念设 计 的一项关键 任务 ， 因为截面决定 了梁单元 的实 际性能 ， 从而影 响到车身整体性能。 目前 ， 这项工作主要依靠参照 某具体车型和实验模拟 ， 容易造成截面形状的不合 理和截面厚度盈余过大 ， 从而造成材料浪费和车身
Ｇ ｏＲ ｎ ｉｇ ｕ ｕ ｑｎ ，Ｈｏ ｎ ｉ ， ｉｇ＆ Ｊａ ｇＺ ａ ｊａ ｕＷｅ ｂｎ ＨｕＰ ｎ ｉｎ ｈ ｏｕ ｎ
Ｓｈｏ ｏ ｕ ｍ ｔ ｅ ｎ ｉ ｅ ｎ Ｓａｅ ｅ ａ ｏａ ｒ ｏ Ｓｒｃｕａ Ａ ａｙｉｆｒ ｎｕｔａ ｑｉ ｅｔ Ｄ ｌ ｎＵ ｉ ｒｔ ｏ ｅ ｎｌ ｙ Ｄ ｌ ｎ １６２ ｃｏｌｆＡ ｔ ｏｉ ｇｎ ｒ ｇ， ｔ ｙＬｂｒｔ ｙｆ ｔ ｔ ｌ ｎｌ ｓ ｏ Ｉｄ ｓｉｌ ｕ ｍ ｎ ， ａｉ ｎｖ ｓｙｆ Ｔｃ ｏ ｇ ， ａｉ １０ ４ ｏ ｖ Ｅ ｅｉ ｔＫ ｏ ｕ ｒ ｓ ｒ Ｅ ｐ ａ ｅ ｉ ｈ ｏ ａ
优化算法 ， 进行 了多约束条件下车身梁截面厚度和形状的优化 ； 现了车身 的轻量化 。 实
关键词 ： 截面 属性 ； 比例 向量 ；Ｓ 截面 优化 ； Ｐ Ｏ； 轻量化 Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ Ｉ ｌｍｅ ｔｔ ｎ ｏ ａ Ｓ ｃｉｎ Ｏｐ ｉ ｚ ｔｏ ｓ ａ ｃ ｎ ｍｐｅ ｎ ａｉ ｆＢｅ ｍ ｅ ｔｏ ｔｍｉａｉｎ ｏ ｆｒＶｅ ｉｌ ｄ ｉｈ ｗｅｇ ｔ ｇ ｏ ｈ ｃｅ Ｂｏ ｙ Ｌ ｇ ｔ ｉｈ ｉ ｎ
的方法优化设计截 面， 提高车身概念模型 的可靠性
基于NVH 性能的某车型下车体优化设计
不满足目标要求。 问题1：发动机左悬挂处激励下各点振动
响应：发动机左悬挂处激励下驾驶员座位下 振动响应加速度为490（mm/s^2），不满足要 求，见图1。
问题2：发动机后悬挂处激励下驾驶员座 位处，中排座椅，中后排座椅处振动响应加速 度分别为：450（mm/s^2），1180（mm/s^2） 和700（mm/s^2），不满足要求，见图2。
激励点 3：发动机后悬挂处激励 激励点 4：左后悬架前吊耳处激励
振动响应点 1：驾驶员脚下
振动响应点 4：中后排座椅处
振动响应点 2： 振动响应点 3： 驾驶员座椅处 中排座椅处
振动响应点 5： 后排座椅处
90 AUTO TIME
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在方案二基础上更改：①座椅框后横梁筋条改为交错筋；②后地板横梁二 两端增加连接板焊接到大梁底部。
（公式1） FNmax即：FNmax：振动时传递给基础 作用力的最大值。
η= FT =
1+（cω/k）2
=
1+（2ζω/ωn）2
x =
F0
（1-mω2/k）2+（cω/k）2
u （1-r2/k）2+（2ζλ）2
其中，k：弹簧的刚度，N/m；ω：激振 频率，rad/s；ωn：系统的固有频率，m：集 中质量，kg；ξ：阻尼比，ξ=c/cC；c：粘 性阻尼系数，N•s/m；cc：临界的粘性阻尼系 数，cc.=2mωn；λ：频率比，λ=ω/ωn ； η：力的传递率。
驾驶员脚下响应 80
驾驶员座位下响应 500
1200
中排座椅下响应
70
60
400
50
300
车架刚度及模态的有限元分析与优化
车架刚度及模态的有限元分析与优化马迅，盛勇生（湖北汽车工业学院汽车系，湖北十堰442002）摘要：建立某概念设计阶段的车架有限元模型，利用工程分析软件ANSYS6.l计算出其前五阶固有频率、振型及弯曲和扭转刚度；以总质量为目标，在动静刚度许可的范围内对其纵横梁的截面尺寸进行优化设计。
关键词：有限元法；车架；模态分析；弯扭刚度；优化设计Abstract：In this paper，a finite eIement modeI of a frame，which is on the phase of conceptuaI design，is estabIished using the software ANSYS6.l.The primary five naturaI freguencies and corresponding modaI shapes as weII as the static bending and tor-sionaI stiffness are caIcuIated.Aiming at the minimum totaI mass，the section dimension of the IongitudinaI and cross girders of the frame are optimized in the aIIowabIe range of static and dynamic stiffness.Key words：Finite eIement method；VehicIe frame；ModaI anaIysis；Bending and torsionaI stiffness；Optimization design中图分类号：THl32文献标识码：A文章编号：l006-333l（2004）04-0008-04基于有限元法的车架设计流程为：根据设计任务书并参照同类车型车架确定初步的结构方案；建立车架的实体模型；对实体模型进行网格划分，建立车架的有限元计算模型（用于结构选型的概念性设计阶段，大多采用空间梁单元模拟车架的纵横梁）；确定载荷和约束条件；计算车架的刚度、强度、振动模态等关键性能指标；分析计算结果，将其与设计要求对比，看是否符合要求；将初始结构参数作为设计变量，将一些关键性能指标作为状态变量，以质量最轻或体积最小为目标进行优化设计［l］。
自卸车副车架的分析及优化
ｂｙ １５％ ，ａ ｎ ｄｔ ｈｅｌｏｗｅｓｔｆｕｅｌ ｃｏｎｓｕｍｐｆｉｏｎ ｒａｔｅ ｄｅｃｒｅａ ｓ ｅｄｂｙ２％ ．
图 ３ 副车架有限元模型
收 稿 日期 ：２０１１－０４－０７ 基 金项 目：广西科学研究 与技术 开发项 目（桂科能 １０１０００２６） 作 者简介 ：黄 伟 （１９６３一 ），男 ，广 西人 ，教授 ，工学博 士 ，研究 方 向：机械设计 及理论 ；陆海 漫 （１９８６一 ），男 ，广西人 ，硕 士 ，研 究方
ＭＰａ，材 料 密度 为 ７ ８５０ ｋｇ／ｍ ，松柏 比为 ０－３，屈服 极 载到车架 。自卸车举升时要求平稳的停在路面上 ，因
限为 ２３５ ＭＰａ。
此给副车架纵梁施加 了 ｙ方向的约束 ，对前横梁施
２．３ 有 限元 模 型 网格 划 分
加了 、ｙ 、ｚ方 向的约束 ，对后横梁施加 了 ｙ、ｚ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｕｂｆｒａｍｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｕｃｋ Ｔｒｕｃｋ
ＨＵＡＮＧ Ｗ ｅｉ，ＬＵ Ｈａｉ—ｍａｌｌ，ＯＵ Ｃｈａｎｇ－ｓｏｎｇ，ＹＡＮＧ Ｃｈｕｎ—ｌａｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａ ｎｎｉｎｇ ５３０００４，Ｃｈｉｎａ）
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇａｓｏｌｉｎｅ ｅｎｇｉｎｅ；ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ；ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｕｐｅｒｃｈａ ｒｇｅｒ
某微型乘用车后面碰撞结构安全优化设计
摘 要 ：为 提 高 某微 型 车 后 面碰 撞 安 全 性 能 ， 结合该 车型 Ｅ Ｃ Ｅ Ｒ３ ２法规 达 标 性 能 开发 ， 利 用 有 限元 分析 方 法 ， 分 析 了车 身 结 构 改进 设 计 方 案 对 碰 撞 过 程 中侵 入 量 的 改 善 效 果 ， 并 结合 实车 碰 撞 试 验进 行 验 证 ， 结果 表 明 改进 方 案 对 后 面 碰 撞 侵 入 量 的 改善 效 果 明 显 ， 优 化 方 案 可行 ； 参 照该 车 型 后 面碰 撞 安 全性 能 开发 ， 认 为 乘 用 车后 部 车 身 结 构 安 全 性 能 开 发 设 计 也 应 遵 循 逐 级 变形 压 溃 的 原
公 路 与 汽 运
总第 １ ５ ９ 期
Ｈｉ ｇ ｈ ｗａ ｙ ｓ ＆ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ａｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ
５
某微 型 乘 用 车后 面碰 撞 结构 安全 优 化 设 计
颜 先华 ，施卢丹 ，王纯 ，刘卫 国 ， 周 大永 ＇ ２ ，潘之 杰 ，冯擎峰
统计 资料 表 明 ， 后 面 碰撞 是 中 国城 市 道 路 交 通
的 主要事 故形 态 之一 ， 其 事故 数 量 及 造 成 的伤 亡 人 数仅 次 于正 面和 侧 面碰 撞 事 故 ， 而 由后 面 碰 撞 导 致 的直 接 财产损 失 比例 高于 正 面 和侧 面 碰撞 事故 ； 且
车 辆前 排乘 员颈 部挥鞭 伤及 燃 油系 统完整 性 保护 等