汽車制造中底盤懸架作用及輕量化設(shè)計(jì)方案,機(jī)械工程論文

汽車制造中底盤懸架作用及輕量化設(shè)計(jì)方案,機(jī)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(jì)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(jì)方案內(nèi)容摘要：以汽車制造為落腳點(diǎn)，在簡(jiǎn)單介紹底盤懸架作用及構(gòu)成的基礎(chǔ)上，從策略、設(shè)計(jì)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(jì)方案展開(kāi)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(yǔ)：汽車制造；輕量化設(shè)計(jì)；底盤懸架部件；底盤懸架質(zhì)量；作者簡(jiǎn)介：李巍〔1983-〕，女，蒙古族，本科，工程師，研究方向?yàn)槠嚨妆P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(shì)所趨。在燃油消耗量日益增加的當(dāng)下，要想搶占市場(chǎng)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(jì)、輕量化設(shè)計(jì)提上日程，在確保汽車功能不被影響的前提下，通過(guò)減輕部件質(zhì)量的方式，避免燃油被大量消耗。只要落實(shí)輕量化設(shè)計(jì)，才能推動(dòng)汽車業(yè)朝著持續(xù)發(fā)展的方向前進(jìn)，由此可見(jiàn)，本文所討論內(nèi)容有突出的社會(huì)價(jià)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(dòng)、傳遞載荷，還有緩和沖擊，另外，對(duì)處于行駛狀態(tài)的汽車而言，底盤懸架往往可用來(lái)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(dòng)力、驅(qū)動(dòng)力和側(cè)向反力，當(dāng)然，上述應(yīng)力帶來(lái)的力矩同樣經(jīng)過(guò)底盤懸架向車架進(jìn)行傳遞，這點(diǎn)易被忽視；〔2〕緩沖并吸收不平路面給行駛中汽車帶來(lái)的沖擊、振動(dòng)，為車載貨物的安全性提供保證，乘坐體驗(yàn)也會(huì)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(dòng)態(tài)幾何特征，詳細(xì)來(lái)講，就是車輪根據(jù)特定規(guī)律跳動(dòng)，車身自然能夠根據(jù)預(yù)期軌跡運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)有汽車的底盤懸架，以非獨(dú)立懸架較為常見(jiàn)，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(shí)，后懸架構(gòu)造以平衡構(gòu)造為主[1].2輕量化設(shè)計(jì)探究2.1優(yōu)化策略要想使底盤懸梁到達(dá)輕量化設(shè)計(jì)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(duì)其進(jìn)行介紹，希望能夠給人以啟發(fā)。2.1.1構(gòu)造優(yōu)化對(duì)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(jì)目的，又可使零件質(zhì)量與成本處于平衡狀態(tài)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)浸透到各行各業(yè)的當(dāng)下，利用計(jì)算機(jī)對(duì)構(gòu)造進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)和優(yōu)化成為大勢(shì)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(guò)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(guò)對(duì)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(jì)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(yùn)用，其前提不僅僅是保證產(chǎn)品可靠且穩(wěn)定，對(duì)制造工藝進(jìn)行優(yōu)化也很有必要。例如，由于不同部件需要到達(dá)的承載力、功能構(gòu)造要求通常有顯著差異，只要運(yùn)用不同工藝，完成設(shè)計(jì)輸入的相關(guān)工作，才能避免不必要問(wèn)題出現(xiàn)。對(duì)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(kāi)發(fā)零件承載力與結(jié)合方案，確保設(shè)計(jì)工藝優(yōu)勢(shì)均可得到充分發(fā)揮，由此而獲得設(shè)計(jì)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(jì)底盤懸架部件時(shí)，出鏡率較高的方式方法是運(yùn)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(yùn)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(dāng)下，以鋁合金、高強(qiáng)度鋼為代表的眾多材料，均已被用來(lái)制造汽車，沖焊零件固有優(yōu)勢(shì)通?？梢蚨玫匠浞职l(fā)揮。例如，在對(duì)B級(jí)汽車進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，有關(guān)人員選擇運(yùn)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(shí)，底盤懸架功能的實(shí)現(xiàn)并未遭到影響。由此可見(jiàn)，對(duì)中端和低端汽車而言，材料優(yōu)化是輕量化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。2.2設(shè)計(jì)方式方法2.2.1集成設(shè)計(jì)要想使汽車業(yè)具備實(shí)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(duì)設(shè)計(jì)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(shì)主要是以懸架承載力到達(dá)行業(yè)要求為前提，通過(guò)對(duì)質(zhì)量進(jìn)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(qiáng)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(shì)往往表如今三個(gè)方面，分別是無(wú)需維護(hù)、舒適性能佳、知足輕量化要求。在落實(shí)輕量化設(shè)計(jì)的相關(guān)工作時(shí)，有關(guān)人員往往將集成設(shè)計(jì)作為首選方案，通過(guò)細(xì)化分工的方式，使部件擁有更為理想的兼容性及實(shí)用性。在傳統(tǒng)觀念里，兼用性并非細(xì)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(shí)，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(wú)法到達(dá)輕量化要求[3].而引入集成設(shè)計(jì)理念，通?？墒股鲜鰡?wèn)題迎刃而解，有關(guān)人員以零件集成應(yīng)用為切入點(diǎn)，通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化的方式，獲得集成零件。事實(shí)證明，這樣做可使零件質(zhì)量得到有效降低，輕量化設(shè)計(jì)初衷隨之實(shí)現(xiàn)。2.2.2等邊界設(shè)計(jì)事實(shí)證明，將等邊界設(shè)計(jì)用于底盤懸架部件設(shè)計(jì)，對(duì)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(duì)構(gòu)造進(jìn)行優(yōu)化，通常可使輕量化設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)得到充分具體表現(xiàn)出。例如，控制臂適用減重方案，強(qiáng)調(diào)利用高強(qiáng)度鋼材料替代原有材料，通過(guò)比對(duì)不同車型所用控制臂的方式，確定順利通過(guò)驗(yàn)證的設(shè)計(jì)方案，隨著減重設(shè)計(jì)得到落實(shí)，汽車沿用率往往有所提高。而底盤懸架質(zhì)量減輕所帶來(lái)的積極影響還有降低成本和增加效益，這點(diǎn)應(yīng)當(dāng)尤為注意。2.2.3等應(yīng)力設(shè)計(jì)有關(guān)人員考慮到底盤懸架質(zhì)量與設(shè)計(jì)效果的關(guān)系，遂決定經(jīng)過(guò)等應(yīng)力設(shè)計(jì)的方式，在確保底盤懸架有效性的基礎(chǔ)上，對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行減輕，通過(guò)優(yōu)化構(gòu)造、科學(xué)分布材料等手段，將強(qiáng)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(jì)效果自然能夠到達(dá)預(yù)期。華而不實(shí)，最應(yīng)當(dāng)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(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，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(qiáng)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(lái)的積極影響，通常表現(xiàn)為：使提高效果的目的成為現(xiàn)實(shí)，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(jì)算機(jī)在汽車業(yè)快速進(jìn)步的當(dāng)下，輕量化設(shè)計(jì)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(kāi)展，現(xiàn)已成為亟待解決的問(wèn)題。由上述內(nèi)容可知，對(duì)鋁合金、高強(qiáng)度鋼等新型材料加以運(yùn)用，可使底盤功能得到保證，除此之外，汽車油耗也會(huì)隨著質(zhì)量的降低而降低，這與社會(huì)倡導(dǎo)的節(jié)能減排理念不謀而合。信息時(shí)代的來(lái)臨，使計(jì)算機(jī)技術(shù)呈現(xiàn)出迅猛的發(fā)展勢(shì)頭，對(duì)底盤懸架進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，假如條件允許，有關(guān)人員可引入計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過(guò)輔助設(shè)計(jì)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(yàn)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(jìng)爭(zhēng)力。由實(shí)踐經(jīng)歷體驗(yàn)可知，計(jì)算機(jī)的運(yùn)用方向主要有概念設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)等，詳細(xì)如下：對(duì)概念設(shè)計(jì)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，使部件擁有更為理想的空間布置方案及構(gòu)造；以動(dòng)力學(xué)為切入點(diǎn)，對(duì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)并優(yōu)化，確保懸架部件空間與載荷平衡；比對(duì)并優(yōu)化構(gòu)造，對(duì)設(shè)計(jì)成熟度有顯著的提升效果；在汽車進(jìn)入量產(chǎn)前，運(yùn)用計(jì)算機(jī)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(jì)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(jì)效益，既要對(duì)底盤懸架進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，還應(yīng)當(dāng)以制造成本為根據(jù)，通過(guò)評(píng)估現(xiàn)有方案的方式，確保汽車兼具實(shí)用性及經(jīng)濟(jì)型。簡(jiǎn)單來(lái)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(shí)際需求的方案，通過(guò)推動(dòng)輕量化發(fā)展的方式，為汽車業(yè)注入動(dòng)力，使其擁有更大的影響力和競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。2.3.3加大產(chǎn)品開(kāi)發(fā)力度在開(kāi)發(fā)底盤懸架部件時(shí)，有關(guān)人員應(yīng)將輕量化設(shè)計(jì)作為指導(dǎo)思想，確保該原則貫穿產(chǎn)品制造的各個(gè)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(kāi)發(fā)全經(jīng)過(guò)為前提，通過(guò)建立開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，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(shí)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(duì)懸架關(guān)鍵部件進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，其效果能否到達(dá)預(yù)期，主要取決于兩個(gè)方面：設(shè)計(jì)工作能否貫穿制造及驗(yàn)證始終；設(shè)計(jì)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(jì)目的具備達(dá)成的條件，在將來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，上述內(nèi)容仍然是討論的重點(diǎn)，有關(guān)人員應(yīng)對(duì)此引起重視。以下為參考文獻(xiàn)[1]劉平義，柯呈鵬，李海濤，等。丘陵山區(qū)農(nóng)用預(yù)檢測(cè)主動(dòng)調(diào)平底盤設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2020,51〔3〕：371-378.[2]田萌健，李偉鋒，孟德樂(lè)，