一种轻卡车架总成仿真分析方法技术

一种轻卡车架总成仿真分析方法，包括耐久性相关的车架总成强度分析、NVH性能相关的车架总成刚度分析和车架总成模态分析，车架总成强度分析包括车架整体强度分析、局部零件强度分析，所述车架总成刚度分析包括车架整体刚度分析、局部零件刚度分析，车架总成模态分析包括车架整体自由模态分析、局部零件模态分析。该设计实现了与车架总成的耐久性和NVH性相关的总成及零部件系统且全面的仿真分析。的总成及零部件系统且全面的仿真分析。的总成及零部件系统且全面的仿真分析。

【技术实现步骤摘要】
一种轻卡车架总成仿真分析方法


[0001]本专利技术属于汽车耐久性、NVH性能仿真分析领域，具体涉及一种轻卡车架总成仿真分析方法。

技术介绍

[0002]随着汽车技术发展，用户对载货汽车的要求已不局限于结实耐用，对于整车的噪音、振动和平顺性等NVH性能要求越来越高。作为整车装配基础的车架总成，汽车中的绝大部分零部件都装配在其上，因此，车架总成是影响整车耐久、NVH性能的重要因素。
[0003]目前轻卡车架总成的开发流程中，发动机悬置等局部振动零部件的开发虽然可通过仿真软件提前进行性能分析，但车架总成整体性能对整车耐久、NVH性能的影响并无完整系统的仿真分析方法，一般需要通过实车耐久试验、NVH性能评价等方式来检验，不仅本身开发周期长，试验费用高，而且有时需要对车架总成进行多轮的设计更改，其进一步增加了时间周期和开发成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种对与车架总成的耐久性和NVH性相关的总成及零部件进行仿真分析的轻卡车架总成仿真分析方法。
[0005]为实现以上目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种轻卡车架总成仿真分析方法，包括车架总成强度分析、车架总成刚度分析、车架总成模态分析，所述车架总成强度分析包括车架整体强度分析、局部零件强度分析，所述车架总成刚度分析包括车架整体刚度分析、局部零件刚度分析，所述车架总成模态分析包括车架整体自由模态分析、局部零件模态分析；
[0007]所述车架整体、局部零件强度分析为：先搭建仿真分析结构模型，并确定约束方式和加载方式，然后分析得到各载荷工况的应力云图，判定各零件在不同载荷工况的最大等效应力与其材料强度的关系是否满足设计要求；
[0008]所述车架整体刚度分析、局部零件刚度分析为：先搭建仿真分析结构模型，并确定约束方式和加载方式，然后分析得到加载点位移或刚度值，并判定其是否满足设计要求；
[0009]所述车架整体自由模态分析为：先搭建仿真分析结构模型，然后在无约束和载荷的条件下分析得出前三阶模态，并判定其是否满足设计要求；
[0010]所述局部零件模态分析为：先搭建仿真分析结构模型，确定约束方式，然后分析得出一阶非零模态，并判定其是否满足设计要求。
[0011]所述局部零件强度分析包括车架发动机前悬置横梁总成强度分析；
[0012]所述车架发动机前悬置横梁总成强度分析为：先搭建由发动机前悬置横梁总成及与其连接的车架左、右纵梁局部构成的仿真分析结构模型，并对车架纵梁自由端做全部6个自由度约束，将横梁总成上左、右悬置安装孔采用Rbe2进行连接，作为加载点，在加载点施加垂直悬置安装面的载荷，设置冲击、制动、转向三种载荷工况，然后分析得出各工况应力
云图，确定横梁最大等效应力是否均小于该处材料抗拉强度的0.5倍，若否，则不满足设计要求。
[0013]所述垂直悬置安装面的载荷为动力总成重量与加速度的乘积，所述车架左、右纵梁局部为悬置与纵梁前连接点前200mm至后连接点后200mm的区域。
[0014]所述车架整体强度分析为：先搭建由车架纵梁、横梁、连接板、加强板及悬架支架构成的仿真分析结构模型，使用弹簧单元模拟前后板簧，主簧的垂向刚度按钢板弹簧的实际刚度给定，其它方向的刚度设为无穷大，副簧的垂向刚度按钢板弹簧的实际刚度给定，其它方向的刚度设为零，并对驾驶室、发动机和变速箱按集中载荷在其支架上进行加载，油箱、蓄电池在安装位置上进行加载，车厢重量简化为均布载荷，在车架纵梁接触面上加载形成超载、制动、转向、扭转4种载荷工况，然后分析得到各载荷工况的应力云图，确定各工况的最大等效应力是否均小于该处材料的屈服强度，若否，则不满足设计要求。
[0015]所述局部零件刚度分析包括车架驾驶室区域局部刚度分析；
[0016]所述车架驾驶室区域局部刚度分析为：先搭建由车身前悬置支架、前悬架支架，车架前部前横梁、二横梁、兜梁总成及与之连接的局部左右纵梁构成的仿真分析结构模型，并对车架纵梁自由端做全部6个自由度约束，使用弹簧单元CBUSH模拟前板簧，约束前悬前后支架，使用刚性连接约束模拟扭杆连接驾驶室左、右悬置支架，在车身右悬置支架扭杆安装中心施加移扭矩，然后分析得出前悬置支架的X向位移、悬置支架安装孔的Z向位移，判定该位移值是否满足设计要求。
[0017]所述局部左右纵梁为前悬后支架连接点后200mm区域；
[0018]所述移扭矩M采用以下公式计算得到：
[0019]M＝K
×
θ
[0020]上式中，K为扭杆刚度，θ为扭杆工作角。
[0021]所述局部零件刚度分析还包括车架传动轴吊挂横梁总成刚度分析，所述局部零件模态分析包括车架传动轴吊挂横梁总成模态分析；
[0022]所述车架传动轴吊挂横梁总成刚度分析为：先搭建由传动轴吊挂横梁总成以及与其连接的车架左右纵梁局部构成的仿真分析结构模型，并对车架纵梁自由端做全部6个自由度约束，在传动轴中间支承总成软垫安装中心建立主节点，将该节点与传动轴吊挂支架安装孔采用Rbe2进行连接，将主节点作为加载点，在加载点施加反Z向的垂向力，分析得出加载点位移，然后计算得到刚度，确定该刚度值是否大于传动轴中间支承软垫动刚度的10倍，若否，则不满足设计要求；
[0023]所述车架传动轴吊挂横梁总成模态分析为：先搭建由传动轴吊挂横梁总成及与其连接的车架左右纵梁局部构成仿真分析结构模型，并对车架纵梁自由端做全部6个自由度约束，然后分析得出传动轴吊挂支架的一阶非零模态h，判定该模态是否满足下述设计要求：
[0024]h>1.2
×
n/60
×
i
[0025]上式中，n为发动机最大转速，i为变速器超速档的传动比。
[0026]所述车架传动轴吊挂横梁总成刚度、模态分析中，车架左右纵梁局部为连接板前连接点前200mm至后连接点后200mm的区域；
[0027]所述车架传动轴吊挂横梁总成刚度分析中，刚度C通过以下公式计算得到：
[0028]C＝F/f
[0029]上式中，F为Z向垂向力，f为加载点的Z向位移。
[0030]所述局部零件强度分析还包括车架传动轴吊挂横梁总成强度分析、车架后减震器横梁总成强度分析；
[0031]所述车架传动轴吊挂横梁总成强度分析为：先搭建由传动轴吊挂横梁总成及与其连接的车架左右纵梁局部构成的仿真分析结构模型，并对车架纵梁自由端做全部6个自由度约束，在传动轴中间支承总成软垫安装中心建立主节点，将该节点与传动轴吊挂支架安装孔采用Rbe2进行连接，将主节点作为加载点，在加载点施加正Y向且大小为F、反Z向且大小为7F的综合载荷，然后分析得出应力云图，确定传动轴吊挂支架与横梁的最大等效应力是否均小于该处材料抗拉强度的0.5倍，若否，则不满足设计要求，其中，所述车架左右纵梁局部为连接板前连接点前200mm至后连接点后200mm的区域，所述F采用以下公式计算得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻卡车架总成仿真分析方法，其特征在于：所述仿真分析方法包括车架总成强度分析、车架总成刚度分析、车架总成模态分析，所述车架总成强度分析包括车架整体强度分析、局部零件强度分析，所述车架总成刚度分析包括车架整体刚度分析、局部零件刚度分析，所述车架总成模态分析包括车架整体自由模态分析、局部零件模态分析；所述车架整体、局部零件强度分析为：先搭建仿真分析结构模型，并确定约束方式和加载方式，然后分析得到各载荷工况的应力云图，判定各零件在不同载荷工况的最大等效应力与其材料强度的关系是否满足设计要求；所述车架整体刚度分析、局部零件刚度分析为：先搭建仿真分析结构模型，并确定约束方式和加载方式，然后分析得到加载点位移或刚度值，并判定其是否满足设计要求；所述车架整体自由模态分析为：先搭建仿真分析结构模型，然后在无约束和载荷的条件下分析得出前三阶模态，并判定其是否满足设计要求；所述局部零件模态分析为：先搭建仿真分析结构模型，确定约束方式，然后分析得出一阶非零模态，并判定其是否满足设计要求。2.根据权利要求1所述的一种轻卡车架总成仿真分析方法，其特征在于：所述局部零件强度分析包括车架发动机前悬置横梁总成强度分析；所述车架发动机前悬置横梁总成强度分析为：先搭建由发动机前悬置横梁总成及与其连接的车架左、右纵梁局部构成的仿真分析结构模型，并对车架纵梁自由端做全部6个自由度约束，将横梁总成上左、右悬置安装孔采用Rbe2进行连接，作为加载点，在加载点施加垂直悬置安装面的载荷，设置冲击、制动、转向三种载荷工况，然后分析得出各工况应力云图，确定横梁最大等效应力是否均小于该处材料抗拉强度的0.5倍，若否，则不满足设计要求。3.根据权利要求2所述的一种轻卡车架总成仿真分析方法，其特征在于：所述垂直悬置安装面的载荷为动力总成重量与加速度的乘积，所述车架左、右纵梁局部为悬置与纵梁前连接点前200mm至后连接点后200mm的区域。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的一种轻卡车架总成仿真分析方法，其特征在于：所述车架整体强度分析为：先搭建由车架纵梁、横梁、连接板、加强板及悬架支架构成的仿真分析结构模型，使用弹簧单元模拟前后板簧，主簧的垂向刚度按钢板弹簧的实际刚度给定，其它方向的刚度设为无穷大，副簧的垂向刚度按钢板弹簧的实际刚度给定，其它方向的刚度设为零，并对驾驶室、发动机和变速箱按集中载荷在其支架上进行加载，油箱、蓄电池在安装位置上进行加载，车厢重量简化为均布载荷，在车架纵梁接触面上加载形成超载、制动、转向、扭转4种载荷工况，然后分析得到各载荷工况的应力云图，确定各工况的最大等效应力是否均小于该处材料的屈服强度，若否，则不满足设计要求。5.权利要求1
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3中任一项所述的一种轻卡车架总成仿真分析方法，其特征在于：所述局部零件刚度分析包括车架驾驶室区域局部刚度分析；所述车架驾驶室区域局部刚度分析为：先搭建由车身前悬置支架、前悬架支架，车架前部前横梁、二横梁、兜梁总成及与之连接的局部左右纵梁构成的仿真分析结构模型，并对车架纵梁自由端做全部6个自由度约束，使用弹簧单元CBUSH模拟前板簧，约束前悬前后支架，使用刚性连接约束模拟扭杆连接驾驶室左、右悬置支架，在车身右悬置支架扭杆安装中心施加移扭矩，然后分析得出前悬置支架的X向位移、悬置支架安装孔的Z向位移，判定该位移
值是否满足设计要求。6.根据权利要求5所述的一种轻卡车架总成仿真分析方法，其特征在于：所述局部左右纵梁为前悬后支架连接点后200mm区域；所述移扭矩M采用以下公式计算得到：M＝K
×
θ上式中，K为扭杆刚度，θ为扭杆工作角。7.根据权利要求1
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3中任一项所述的一种轻卡车架总成仿真分析方法，其特征在于：所述局部零件刚度分析还包括车架传动轴吊挂横梁总成刚度分析，所述局部零件模态分析包括车架传动轴吊挂横梁总成模态分析；所述车架传动轴吊挂横梁总成刚度分析为：先搭建由传动轴吊挂横梁总成以及与其连接的车架左右纵梁局部构成的仿真分析结构模型，并对车架纵梁自由端做全部6个自由度约束，在传动轴中间支承总成软垫安装中心建立主节点，将该节点与传动轴吊挂支架安装孔采用Rbe2进行连接，将主节点作为加载点...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩寅，浦倍雷，王平平，黎明，曾天灵，刘政，黄文轩，丁玲莉，冯荣君，张乃月，代文辉，彭文强，朱慧超，刘宇，叶子，夏婧，瞿宜聘，窦龙龙，曹丽丽，
申请(专利权)人：东风汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：