基于Abaqus的某越野车悬架安装梁强度分析及优化.docxVIP

基于Abaqus的某越野车悬架安装梁强度分析及优化

宋起龙

（东风汽车公司技术中心，武汉，430058）

摘要:本文以某越野车悬架安装梁为分析对象，系统介绍了越野车底盘结构零部件的六个静

态强度计算工况，说明了悬架安装梁强度分析建模方法及评价指标。基于悬架安装梁初步的

强度分析结果，对原安装梁的设计方案进行了改进，再次分析表明，优化方案满足强度要求，

避免了在越野工况中，引起零部件开裂或塑性变形等现象。

关键词:优化悬架安装梁强度分析

Abstract:Thispapertakesthesuspensionmountingbeamofanoff-roadvehicleasanobjectof

analysis，Thesixstaticstrengthcalculationconditionsofthechassisstructureofoff-roadvehicle

areintroduced,andthestrengthanalysismodelingmethodandevaluationindexofthe

suspensionmountingbeamareexplained.Preliminarystrengthanalysisresultsbasedon

suspensionmountingbeams,Thedesignschemeoftheoriginalinstallationbeamhasbeen

improved.Theanalysisagainshowsthattheoptimizationschememeetstherequirementsof

strengthandavoidsthecrackingorplasticdeformationofthepartsduringthecross-country

operation.

Keyword:Optimizationinstallationbeamstrengthanalysis

1前沿

在部分越野车承载式车体中，悬架安装梁是汽车的基体，其主要的功用是支撑和连接汽

车底盘上的各总成，例如：三角臂，减速器总成等，使各总成之间保持正确的位置，并且承

受来自底盘悬加系统和车轮的各种冲击和振动。安装梁强度性能的好坏，直接影响到整车行

驶的安全性。

所以在设计开发初期，结合先进的CAE仿真分析技术，开展对悬架安装梁总成方案的强

度及刚度分析，寻求符合目标的最佳产品设计，进而缩短开发周期和降低开发费用。

本文以某款越野车悬架安装梁总成为例，系统介绍了有限元建模、工况定义、仿真分析的

过程，基于初次强度仿真分析结果，对安装梁的原方案进行优化结构，再次分析表明，改进

方案满足强度使用要求。

2安装梁模型的建立

悬架安装梁总成结构较为复杂，主要由纵梁、横梁、挂板和弹簧支座等组成，各零部

件之间通过焊缝焊接，安装梁本体与车身形成刚性连接。在安装梁建模的过程中，厚度均匀

的钣金零部件，采用二维壳单元建立有限元模型，对于非均匀厚度零部件及铸造件（例如：

挂板）等，采用三维实体单元建立有限元模型。各钣金件之间的螺栓孔采用RBE刚性连接。

悬架安装梁本体的材料为D590DP，材料的屈服极限为500MP，材料的屈服极限如图1所示。

图1材料D590DP应力应变曲线

本文基于越野车底盘悬架静强度分析六工况，通过多体软件Adams计算悬架系统硬点载

荷，以惯性释放方法分析车体及悬架安装梁的强度，首先将建立完成的悬架安装梁通过RBE

单元刚性的连接在白车身上，因纵向安装梁及挂板为强度分析的关键件，对该总成进行网格

细化。发动机、变速器、主副油箱、冷却系统及传动轴等与实际设计质量相符，各总成通过

质量点的形式刚性连接在车身上，所建立的有限元模型如图2所示。

悬架挂板

连接板

纵梁

图2悬架安装梁有限元模型

3工况加载

在汽车行驶的过程中，悬架系统主要受到来自地面的冲击，同时将载荷传递到悬架安装

梁和车身总成，依据越野路面状况，车身和悬加安装梁强度可分为六种工况进行分析即为：

静态稳定工况、垂直跳动工况、驱动垂直跳动工况、制动工况、驱动转向工况及转向工况。

在有限元分析的过程中，悬架安装硬点载荷依据以上六工况，通过多体软件Adams计算

所得。因该越野车为三轴车型，共有前中后三套悬架总成，载荷分别施加在上下三角臂安装

点，弹簧安装点等共计30处硬点位置，左右对称，且前中后悬架安装方式相同，取前悬架

载荷施加位置为例，其左侧硬点如图3所示。

弹簧安装硬点

上三角臂安装硬点

下