某乘用车型后悬控制臂力学性能仿真和试验研究

2020-10-28刘敏

汽车实用技术 2020年18期

刘敏

摘要：后悬控制臂是底盘系统的关键承载部件对整车性能有重要影响文章针对某乘用车型后悬控制臂进行了CAE强度和疲劳分析并进行了台架刚度测试和疲劳测试 CAE分析和台架试验结果表明该车型后悬控制臂零件的力学性能满足目标要求。

关键词：后悬;控制臂;力学性能

中图分类号：U467 文献标识码：B 文章编号：1671-7988（2020）18-136-03

Abstract： The rear suspension control arm is the key load-bearing component of the chassis system， which has an important impact on the vehicle performance. In this paper， CAE strength and fatigue analysis are carried out for the rear suspension control arm of a passenger vehicle， and the bench stiffness test and fatigue test are carried out. The results of CAE analysis and bench test show that the mechanical properties of the rear suspension control arm of the vehicle meet the target requirements.

Keywords： Rear suspension; Control arm; Mechanical properties

CLC NO.： U467 Document Code： B Article ID： 1671-7988（2020）18-136-03

1 引言

随着国家经济高速发展人民的生活水平日益提高乘用车销量也得到快速发展与此同时人们对于整车的舒适性要求也越来越高。控制臂作为悬架系统的導向和传力元件用于支撑车身、减震器并且缓冲行驶中的振动将作用在车轮各种力传递给车身同时保证车轮按照一定轨迹运动[1-2] 故研究后悬控制臂的力学性能具有重要的价值和意义。

本文研究源于某款新乘用车型S需开发后悬控制臂部件需确保其结构强度和疲劳性能满足设计目标要求通过有限元方法基于Hyperworks及Ncode软件对后悬控制臂进行了强度和疲劳CAE分析结合台架试验进行了刚度测试和台架疲劳试验 CAE分析结果和台架测试结果表明此后悬控制臂刚强度性能及抗疲劳性能满足目标。

2 后悬控制臂CAE分析

2.1 后悬控制臂FEA模型

本文采用有限元软件Hyperworks对某乘用车型后悬控制臂系统进行了建模网格大小为5mm 对应材料为QSTE 460-TM和20#钢其对应屈服强度分别为460和245MPa 有限元模型如图1所示。

2.2 后悬控制臂CAE强度分析

本文分析了某乘用车后悬前后下控制臂强度力学性能强度工况为：静态工况制动工况转弯工况采用惯性释放法进行强度计算模型无约束输入载荷为ADAMS计算输出的载荷。

根据设计规范进行的某乘用车型后悬控制臂强度分析结果表明前下控制臂和后下控制臂最大应力都出现在转弯工况最大应力分别为158.1MPa和348.1MPa 都小于对应材料屈服强度满足设计要求汇总结果如表1所示。

2.3 后悬控制臂台架疲劳CAE分析

本文对某乘用车后悬控制臂进行了台架疲劳CAE分析根据试验规范工况为Bracket Load X向加载1g 循坏次数30000次评价标准为损伤值小于0.6 CAE分析结果表明前、后下控制臂和最大疲劳损伤值分别为0.00004和0.275 损伤值小于目标值满足设计要求。

3 后悬控制臂台架试验分析

3.1 后悬控制臂台架刚度试验分析

台架试验是通过科学方法重现试验场载荷激励以实现关键零部件或整车的强度和抵抗疲劳性能摸底和评价良好的台架试验可降低研发费用缩短开发周期[3]。

本文对后悬控制臂进行了台架刚度测试如图4所示。台架试验边界条件为：将后悬控制臂连接处固定施加Z向载荷观测试验后零部件是否产生裂纹。