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随着中国经济的高速发展,中国汽车产销量和保有量都出现了急剧增加。因此而产生的燃油消耗、汽车安全和环境污染三大问题,已严重制约中国汽车产业的可持续发展。研究表明,汽车运行中除空气阻力外的其它各类阻力都与汽车质量呈线性影响关系,通过降低整车质量能够有效地减小车辆行驶阻力,降低燃油消耗量和减少排放。因此,汽车轻量化已然成为世界汽车工业的主要发展趋势。 本文基于8×4重卡自卸车平衡悬架进行轻量化设计,通过选用轻量化材料及应用轻量化成形技术,结合优化悬架布置方式,进行轻量化结构设计,从而达到降低总成重量的目的。主要内容有: ①针对轻量化自卸车进行市场调研,了解车辆运行的实际工况,并通过对比竞品车型及悬架,提出轻量化悬架设计输入及开发目标。 ②基于调研输入确定整车主要参数及轻量化平衡悬架的初步方案。并对平衡悬架关键承载部件,如平衡轴、少片变截面钢板弹簧、推力杆、轴承、骑马螺栓等进行理论设计计算。再采用CATIA三维设计软件,完成对平衡悬架零部件的建模。并将零部件三维模型装配进行干涉检查和运动分析,以确保设计布置空间的合理性。 ③运用HyperWorks分析软件,对轻量化自卸车平衡悬架在整车运行的各个工况下,对悬架零部件及相关连接件的可靠性进行分析。并依据多工况的分析结论,对应力较小的下推力杆座和V推支座进行优化减重设计。针对推力杆采用新的成型工艺,并结合有限元分析实现进一步减重。使得悬架产品在满足整车性能要求的前提下,最大限度减轻重量,以实现轻量化的目标。 ④制定平衡悬架台架实验准则,对新开发的轻量化平衡悬架进行台架可靠性测试;结合少片簧台架国家标准和Iveco台架测试标准对新设计少片簧样件进行台架测试。并对平衡悬架总成搭载整车进行道路可靠性测试和小批量用户实验。 通过轻量化设计8×4自卸车轻量化平衡悬架实现减重约58%,后悬架装置总成减重比例达到38%。通过较为充分的有限元分析、台架和路试验证,轻量化平衡悬架的可靠性满足设计使用要求。并且在通过性、离地间隙、维护方便性等方面得到了改善。本文针对轻量化平衡悬架的开发流程、设计思路及验证方案将为相关技术人员提供一定的参考。