汽車制造中底盤懸架作用及輕量化設(shè)計方案,機械工程論文

汽車制造中底盤懸架作用及輕量化設(shè)計方案,機械工程論文本篇論文目錄導(dǎo)航：【】【】【】【】汽車制造中底盤懸架作用及輕量化設(shè)計方案【】汽車底盤論文范文：汽車制造中底盤懸架作用及輕量化設(shè)計方案內(nèi)容摘要：以汽車制造為落腳點，在簡單介紹底盤懸架作用及構(gòu)成的基礎(chǔ)上，從策略、設(shè)計方式方法及發(fā)展方向出發(fā)，圍繞關(guān)鍵部件所適用的輕量化設(shè)計方案展開討論，并得出相應(yīng)結(jié)論。希望提及內(nèi)容能夠給人以啟發(fā)，為汽車企業(yè)乃至行業(yè)發(fā)展提供支持。本文關(guān)鍵詞語：汽車制造；輕量化設(shè)計；底盤懸架部件；底盤懸架質(zhì)量；作者簡介：李巍〔1983-〕，女，蒙古族，本科，工程師，研究方向為汽車底盤輕量化。；由汽車業(yè)發(fā)展現(xiàn)在狀況可知，節(jié)能減排是大勢所趨。在燃油消耗量日益增加的當下，要想搶占市場份額，從事汽車制造及相關(guān)工作的企業(yè)必然將燃油設(shè)計、輕量化設(shè)計提上日程，在確保汽車功能不被影響的前提下，通過減輕部件質(zhì)量的方式，避免燃油被大量消耗。只要落實輕量化設(shè)計，才能推動汽車業(yè)朝著持續(xù)發(fā)展的方向前進，由此可見，本文所討論內(nèi)容有突出的社會價值。1底盤懸架概述底盤懸架是彈性連接車輪和承載系統(tǒng)的裝置，其作用不僅有衰減振動、傳遞載荷，還有緩和沖擊，另外，對處于行駛狀態(tài)的汽車而言，底盤懸架往往可用來調(diào)節(jié)車身位置，避免安全事故出現(xiàn)?，F(xiàn)將其核心功能概括如下：〔1〕向車架傳遞車輪受路面作用所產(chǎn)生應(yīng)力，如支承力、制動力、驅(qū)動力和側(cè)向反力，當然，上述應(yīng)力帶來的力矩同樣經(jīng)過底盤懸架向車架進行傳遞，這點易被忽視；〔2〕緩沖并吸收不平路面給行駛中汽車帶來的沖擊、振動，為車載貨物的安全性提供保證，乘坐體驗也會得到一定程度優(yōu)化；〔3〕確保車輪和車身的關(guān)系始終知足動態(tài)幾何特征，詳細來講，就是車輪根據(jù)特定規(guī)律跳動，車身自然能夠根據(jù)預(yù)期軌跡運動?，F(xiàn)有汽車的底盤懸架，以非獨立懸架較為常見，該懸架主要分為兩部分，由穩(wěn)定桿、減振器等部件組成的前懸架以及由緩沖塊、平衡軸等部件構(gòu)成的后懸架，華而不實，后懸架構(gòu)造以平衡構(gòu)造為主[1].2輕量化設(shè)計探究2.1優(yōu)化策略要想使底盤懸梁到達輕量化設(shè)計所提出的要求，有關(guān)人員應(yīng)著重考慮構(gòu)造、工藝及材料的優(yōu)化，下面將逐一對其進行介紹，希望能夠給人以啟發(fā)。2.1.1構(gòu)造優(yōu)化對于底盤懸架而言，構(gòu)造優(yōu)化既能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化設(shè)計目的，又可使零件質(zhì)量與成本處于平衡狀態(tài)。在計算機技術(shù)浸透到各行各業(yè)的當下，利用計算機對構(gòu)造進行仿真設(shè)計和優(yōu)化成為大勢所趨。隨著尺寸優(yōu)化及形狀優(yōu)化手段被引入，汽車業(yè)可在成本維持不變的前提下，盡量降低構(gòu)造質(zhì)量。經(jīng)過CAE確定材料密度分布優(yōu)化方向，得出符合扭力梁主體需求的方案，通過對尺寸加以優(yōu)化，把握構(gòu)造、管梁厚度的最佳參數(shù)，可使汽車質(zhì)量顯著降低，這也是輕量化設(shè)計被提出的初衷。2.1.2工藝優(yōu)化要想使輕質(zhì)材料得到廣泛運用，其前提不僅僅是保證產(chǎn)品可靠且穩(wěn)定，對制造工藝進行優(yōu)化也很有必要。例如，由于不同部件需要到達的承載力、功能構(gòu)造要求通常有顯著差異，只要運用不同工藝，完成設(shè)計輸入的相關(guān)工作，才能避免不必要問題出現(xiàn)。對鋁合金部件而言，工藝優(yōu)化方向可被概括為：以現(xiàn)有工藝為依托，同步開發(fā)零件承載力與結(jié)合方案，確保設(shè)計工藝優(yōu)勢均可得到充分發(fā)揮，由此而獲得設(shè)計方案，自然可使行業(yè)要求得到最大程度知足[2].2.1.3材料優(yōu)化設(shè)計底盤懸架部件時，出鏡率較高的方式方法是運用輕質(zhì)材料，該法擁有良好的發(fā)展前景，這是由于其既能為汽車運行的可靠性提供保證，還可使底盤質(zhì)量減小。在合金制造技術(shù)趨于完善的當下，以鋁合金、高強度鋼為代表的眾多材料，均已被用來制造汽車，沖焊零件固有優(yōu)勢通?？梢蚨玫匠浞职l(fā)揮。例如，在對B級汽車進行設(shè)計時，有關(guān)人員選擇運用鋁合金制造控制臂及副車架，汽車質(zhì)量降低幅度明顯，與此同時，底盤懸架功能的實現(xiàn)并未遭到影響。由此可見，對中端和低端汽車而言，材料優(yōu)化是輕量化設(shè)計的關(guān)鍵。2.2設(shè)計方式方法2.2.1集成設(shè)計要想使汽車業(yè)具備實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展目的的前提條件，將產(chǎn)品質(zhì)量提升到更高層次水平，前提是對設(shè)計方案加以調(diào)整，現(xiàn)前階段，橡膠懸架、空氣懸架均已得到推廣，二者的優(yōu)勢主要是以懸架承載力到達行業(yè)要求為前提，通過對質(zhì)量進行大幅降低，將制造成本控制在合理范圍內(nèi)。上述提到的橡膠懸架，強調(diào)用橡膠彈簧替代鋼板彈簧，通常由推力桿、平衡梁及橡膠主〔副〕簧組成，其優(yōu)勢往往表如今三個方面，分別是無需維護、舒適性能佳、知足輕量化要求。在落實輕量化設(shè)計的相關(guān)工作時，有關(guān)人員往往將集成設(shè)計作為首選方案，通過細化分工的方式，使部件擁有更為理想的兼容性及實用性。在傳統(tǒng)觀念里，兼用性并非細化分工需要考慮的部分，因而，多數(shù)汽車的底盤部件均有明顯界線，華而不實，界線最為分明的部件主要是前縱梁和彈簧支架，即使空間分布特別緊湊，仍然無法到達輕量化要求[3].而引入集成設(shè)計理念，通常可使上述問題迎刃而解，有關(guān)人員以零件集成應(yīng)用為切入點，通過系統(tǒng)優(yōu)化的方式，獲得集成零件。事實證明，這樣做可使零件質(zhì)量得到有效降低，輕量化設(shè)計初衷隨之實現(xiàn)。2.2.2等邊界設(shè)計事實證明，將等邊界設(shè)計用于底盤懸架部件設(shè)計，對其質(zhì)量的降低有突出效果。由底盤部件所用材料表現(xiàn)出的力學(xué)特征可知，以等邊界條件為前提，參考現(xiàn)有制造工藝，對構(gòu)造進行優(yōu)化，通?？墒馆p量化設(shè)計優(yōu)勢得到充分具體表現(xiàn)出。例如，控制臂適用減重方案，強調(diào)利用高強度鋼材料替代原有材料，通過比對不同車型所用控制臂的方式，確定順利通過驗證的設(shè)計方案，隨著減重設(shè)計得到落實，汽車沿用率往往有所提高。而底盤懸架質(zhì)量減輕所帶來的積極影響還有降低成本和增加效益，這點應(yīng)當尤為注意。2.2.3等應(yīng)力設(shè)計有關(guān)人員考慮到底盤懸架質(zhì)量與設(shè)計效果的關(guān)系，遂決定經(jīng)過等應(yīng)力設(shè)計的方式，在確保底盤懸架有效性的基礎(chǔ)上，對其質(zhì)量進行減輕，通過優(yōu)化構(gòu)造、科學(xué)分布材料等手段，將強度冗余維持在理想范圍內(nèi)，隨著零件位置與構(gòu)造得到約束，設(shè)計效果自然能夠到達預(yù)期。華而不實，最應(yīng)當引起重視的部件是控制臂、轉(zhuǎn)向節(jié)。以轉(zhuǎn)向節(jié)為例，在對其進行設(shè)計時，有關(guān)人員將鑄鋁材料作為首選，在CAE構(gòu)造的輔助下，弱化低應(yīng)力區(qū)域并強化高應(yīng)力區(qū)域，確保零件擁有平衡應(yīng)力，而這樣做所帶來的積極影響，通常表現(xiàn)為：使提高效果的目的成為現(xiàn)實，平衡的零部件應(yīng)力為質(zhì)量降低提供了保證。2.3發(fā)展方向2.3.1引入計算機在汽車業(yè)快速進步的當下，輕量化設(shè)計走入人們視野，怎樣科學(xué)選用輕量化材料與技術(shù)，確保汽車制造及相關(guān)工作得到順利開展，現(xiàn)已成為亟待解決的問題。由上述內(nèi)容可知，對鋁合金、高強度鋼等新型材料加以運用，可使底盤功能得到保證，除此之外，汽車油耗也會隨著質(zhì)量的降低而降低，這與社會倡導(dǎo)的節(jié)能減排理念不謀而合。信息時代的來臨，使計算機技術(shù)呈現(xiàn)出迅猛的發(fā)展勢頭，對底盤懸架進行設(shè)計時，假如條件允許，有關(guān)人員可引入計算機技術(shù)，通過輔助設(shè)計優(yōu)化的方式，使零件質(zhì)量大幅降低，在優(yōu)化制造效率的基礎(chǔ)上，將驗證零件需要投入的成本控制在合理范圍內(nèi)，這樣做可使產(chǎn)品更具競爭力。由實踐經(jīng)歷體驗可知，計算機的運用方向主要有概念設(shè)計、方案設(shè)計等，詳細如下：對概念設(shè)計進行拓撲優(yōu)化，使部件擁有更為理想的空間布置方案及構(gòu)造；以動力學(xué)為切入點，對方案進行設(shè)計并優(yōu)化，確保懸架部件空間與載荷平衡；比對并優(yōu)化構(gòu)造，對設(shè)計成熟度有顯著的提升效果；在汽車進入量產(chǎn)前，運用計算機優(yōu)化已成型工藝，通常能夠賦予產(chǎn)品更為理想的穩(wěn)定性及工藝性[4].2.3.2控制設(shè)計成本研究表示清楚，要想使汽車制造表現(xiàn)出更為理想的經(jīng)濟效益，既要對底盤懸架進行輕量化設(shè)計，還應(yīng)當以制造成本為根據(jù)，通過評估現(xiàn)有方案的方式，確保汽車兼具實用性及經(jīng)濟型。簡單來講，就是全方位、多角度衡量技術(shù)成本和材料成本，確定符合實際需求的方案，通過推動輕量化發(fā)展的方式，為汽車業(yè)注入動力，使其擁有更大的影響力和競爭實力。2.3.3加大產(chǎn)品開發(fā)力度在開發(fā)底盤懸架部件時，有關(guān)人員應(yīng)將輕量化設(shè)計作為指導(dǎo)思想，確保該原則貫穿產(chǎn)品制造的各個環(huán)節(jié)，為產(chǎn)品功能性與安全性提供保證。除此之外，下面內(nèi)容也需要加以了解：以優(yōu)化開發(fā)全經(jīng)過為前提，通過建立開發(fā)標準，確保懸架及其他部件始終處于平衡狀態(tài)，隨后，結(jié)合不同目的所表現(xiàn)出的特征，擬定切實可行的提升方案，通?？色@得事半功倍的效果。3結(jié)論綜上所述，對懸架關(guān)鍵部件進行輕量化設(shè)計，其效果能否到達預(yù)期，主要取決于兩個方面：設(shè)計工作能否貫穿制造及驗證始終；設(shè)計方案能否做到工藝、材料與成本的平衡。只要知足上述要求，才能使設(shè)計目的具備達成的條件，在將來一段時間內(nèi)，上述內(nèi)容仍然是討論的重點，有關(guān)人員應(yīng)對此引起重視。以下為參考文獻[1]劉平義，柯呈鵬，李海濤，等。丘陵山區(qū)農(nóng)用預(yù)檢測主動調(diào)平底盤設(shè)計與試驗[J]農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2020,51〔3〕：371-378.[2]田萌健，李偉鋒，孟德樂，