车身前副车架安装结构设计

张雪娟，阚洪贵

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

设计研究

车身前副车架安装结构设计

张雪娟，阚洪贵

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

本文对车身前副车架安装点的典型结构类型、安装点的结构组成、安装点结构技术要求等进行了介绍，针对副车架安装点结构的受力分析及开裂模式，提出了前副车架安装点的结构设计要点。结构设计包含CO2保护焊结构设计、螺柱/螺纹套管及与之焊接的钣件的材质及料厚设计、防锈结构设计。

前副车架；安装结构；设计；开裂模式

CLC NO.:U463.8Document Code:AArticle ID:1671-7988(2015)07-01-03

引言

汽车副车架是支撑前后车桥/悬挂的支架，使车桥/悬挂通过它与车身连接，具有阻隔振动和噪音的作用[1]。汽车副车架一般通过螺栓固定在车身上,成为车身承载结构的一部分，起到提高刚度和承载能力的重要作用。同时，作为底盘系统的主要安装平台，副车架直接承受和传递路面的各种载荷，对其连接区域车身结构有较高要求，因此副车架在车身上的安装结构设计及连接方式设计就显得尤为重要。

1、车身前副车架安装点的定义

前副车架安装点是指车身上用来固定前副车架的安装结构，通常在车身上焊接螺柱或者螺纹套管，用于固定副车架。车身前副车架安装点通常为4个，极少数设置6个。图1为4安装点示意图，图2为6安装点示意图。

2、车身前副车架安装点的组成

车身前副车架安装点结构一般包括:安装螺柱/螺纹套管、固定板、上固定板（支架）、发舱纵梁（或纵梁连接板）等板件构成。图3为前副车架安装点结构示意图。

通常情况下，安装螺柱与螺纹套管组合或全为螺纹套管组合均普遍使用，图4为螺柱与螺纹套管组合示例，图5为螺纹套管组合示例。

3、车身前副车架安装结构技术要求

车身前副车架安装结构首先要满足副车架安装功能，车体上要焊接螺柱/螺纹套管，其螺纹规格、机械强度等要根据副车架分组要求设计；同时，车体安装结构要满足前副车架及安装其上的发动机、变速器等承载需求。

4、车身前副车架安装结构设计

前副车架安装结构一般由安装螺柱/螺纹套管、固定板、上固定板（支架）、发舱纵梁（或纵梁连接板）等板件构成。螺柱/螺纹套管焊接一般采用CO2保护焊，固定板及其他钣金件采用点焊。下图6为某型车的副车架螺柱/螺纹套管焊接的示意图。

4.1 受力分析

副车架安装点中，受力最恶劣的是螺柱型安装点结构。如右图7所示，路面与悬架系统给予螺柱一个绕其固定中心（CO2保护焊接部位）的扭矩M和一个上下往复的力F。实际过程中，螺柱受到的是二者的交变载荷。

4.2 开裂模式

一般断裂有连接点处断裂和非连接点处断裂两种模式。

车身连接点处断裂表现为焊点（或者弧焊焊接处）撕裂、开裂、焊接处以及螺纹连接处开裂、断裂等，该种开裂由于连接点的强度偏弱导致；

车身非连接点处开裂表现为板件面开裂、断裂等，该种开裂由于板件的自身强度不足导致。

目前，自主品牌设计公司CO2保护焊一般为人工，焊接质量不稳定，焊接缺陷多。

4.3 CO2保护焊结构设计

副车架安装螺柱/螺纹套管一般与上下固定板（支架）间采用CO2保护焊焊接，如下图8所示。

由于螺柱/螺纹套管为机加工件，为避免焊接缺陷，与之焊接的板件的厚度应在2mm以上，焊接后薄板的熔深控制在0.15t～0.3t,焊珠应具备一定的余高[2]，如下图9所示。

4.4 料厚及材质设计

为确保车体副车架安装点具有足够的结构强度，与螺柱/螺纹套管产生焊接关系的板件料厚需要根据CAE分析及标杆结构（下表1所示）综合分析后设定。如前所述，参与CO2保护焊焊接的板件的料厚要在2mm以上。

对于螺柱/螺纹套管，其机械强度等级一般要求为10.9级/10级，根据GB/T3098.1相关条款规定，其材料一般选用低碳合金钢[3]，如35CrMo，同时需要热处理[4]。

4.5 防锈结构设计

车体副车架安装点一般构成封闭空腔，因此，要在腔体结构中设计排水/气的特征，一般为排气筋，如下图10所示。

5、小结

车身前副车架安装点的设计不仅要考虑好的结构设计，还要分析副车架安装点的受力分析及开裂模式。本文对车身前副车架安装点的典型结构类型、安装点的结构组成、安装点结构技术要求等进行了介绍，并针对副车架安装点结构的受力分析及开裂模式，提出了前副车架安装点的结构设计要点。正确的副车架安装结构设计可以起到提高刚度和承载能力的重要作用。

[1] 李建如．副车架与车身连接接头设计 上海汽车．2014

[2] 江淮汽车公司.Q/JQ 16088-2014 —白车身CO2弧焊质量评价要求．合肥:江淮汽车公司.

[3] GB/T 3077－1999 合金结构钢．

[4] GB/T 3098.1－2010 紧固件机械性能 螺栓, 螺钉和螺柱．

Installation Structure Design of Front Subframe of Car Body

Zhang Xuejuan, Kan Honggui
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）

This article mainly discusses typical structure type of front subframe installation、the made of installation structure and the structure technology of installation,according force analysis and crack patterns of front subframe installation structure,it informs structure design key point of front subframe.Structure design include CO2 welding design、material and thickness design of stud/theaded casing and welded plate、rust proofing.

Front subframe; Installation structure; design; Crack patterns

U463.8

A

1671-7988(2015)07-01-03

张雪娟，车体设计主管工程师，就职于安徽江淮汽车股份有限公司技术中心车身电子研究院。