框架结构在汽车软轴支架上的应用

王其云　倪冬

摘 要：框架结构是一种刚性极佳的结构，其广泛应用于建筑、桥梁等设计。在汽车软轴固定支架设计中，通过应用框架结构，有效解决了支架刚度不足和空间受限问题。关键词：框架结构;软轴;支架中图分类号：U463  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）11-72-02

Abstract： Frame structure is a kind of structures with excellent stiffness， which is widely used in the design of buildings and bridges. In the design of automobile flexible shaft bracket， the problem of bracket stiffness and space is effectively solved by using frame structure.Keywords： Frame structure; Flexible shaft; BracketCLC NO.： U463  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）11-72-02

前言

框架結构是一种刚性极佳的结构，被广泛应用于建筑、桥梁等设计。汽车软轴支架起到固定选、换档软轴的作用，为确保汽车具有良好的选换档性能，软轴支架的刚度和强度非常关键。然而，在产品开发实践中，软轴支架设计受到变速器的选换档臂和发动机的启动机布置影响，无法设计加强板或加强筋，影响支架的刚度和强度。本文应用框架结构的设计理念，依靠支架的构件形成一种框架式结构，有效解决了软轴支架刚度不足和空间受限问题。

1 软轴支架设计

依据车型开发要求的发动机、变速器，选定合适的汽车选、换档软轴，按照相关设计原则，将它们的装配关系进行布置（如图1所示），从而获得软轴支架的设计硬点和约束边界，应用框架结构的设计理念完成软轴支架结构设计。

如图2所示，软轴支架的本体100、选档支架200及换档支架300之间采用焊接连接。

2 框架结构在软轴支架上的应用

如图2所示，在软轴支架中，本体100上设计有上弯折部120和下弯折部110，上弯折部120、下弯折部110相对于本体100底面设计有高度差;选档支架200焊接在下弯折部110上，用于固定选档软轴500;换档支架300焊接在上弯折部120上，用于固定换档软轴600。

由于上弯折部120和下弯折部110相对于本体100底面的高度不一致，可以使选档支架200、下弯折部110及上弯折部120之间通过焊接形成一种框架式结构，从而提升了软轴支架的整体刚度，而无需设计加强板或加强筋。

如图1所示，高低设计的上弯折部120和下弯折部110的下表面因无加强板或加强筋，从而为启动机700的安装提供空间，避免了干涉问题发生。

如图2所示，上弯折部120和下弯折部110之间可以设计有开口400，以避免应力在上弯折部120和下弯折部110之间过于集中而造成板件开裂。

100-本体 110-下弯折部 120-上弯折部 200-选档支架 210-第一卡槽

220-弧形翻边 300-换档支架  310-第二卡槽 320-加强板

400-开口 500-选档软轴 600-换档软轴 700-起动机

3 软轴支架的强度和刚度CAE分析

软轴支架本体100采用6mm厚的热轧Q235钢板，选档支架200和换档支架300采用4.5mm厚的热轧Q235钢板。将本体110两安装孔固定，在第一卡槽210和第二卡槽310表面分别施加1.5倍软轴最大工作拉力，运用Hypermesh对软轴支架进行CAE分析，最大应力34.7MPa，最大应变0.14mm，见图3和图4。

4 结论

（1）该软轴支架通过CAE分析，满足设计要求，已通过样车试验验证并实现批量生产;

（2）在不更改发动机、变速器的情况下，该软轴支架避免了与发动机启动机干涉;

（3）因应用框架结构设计理念，该软轴支架已获得国家实用新型专利（CN 209426571 U）。

参考文献

[1] 安徽江淮汽车集团股份有限公司.江淮轻型卡车设计规范.第一版，合肥：安徽江淮汽车集团股份有限公司，2006年6月.

[2] 刘惟信.汽车设计.北京：清华大学出版社，2001.

[3] 王钰栋Hypermesh&Hyperview应用技巧与高级实例.机械工业出版社，2012.