【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于车架优化设计领域，特别是涉及一种三轮汽车车架优化方法。
技术介绍
1、三轮汽车是载货汽车的一种，其包括前部的驾驶室和驾驶室后方的载货部分，载货部分多为栏板结构。三轮汽车行驶灵活，车重较小，能够在田间等较为狭窄、障碍较多的路况行驶，且载货部分高度低，便于货物装卸，广泛的应用于小规模的农业运输，是农业领域主要的交通运输工具。
2、三轮车车架是整车的主要承载体，是整车性能的重要考量目标，因其工作环境恶劣，使用情况复杂多变，所以，车架的优化设计对于整车性能、制造工艺、生产制造成本、产品竞争力具有重要意义。车架的轻量化设计是整车性能优化的一个重要方面，在保证强度的前提下尽可能的降低车重，能够使车辆更加灵活，在松软土地上行驶更加顺畅，同时能够将缩减的自身车重用于载货，提升载重量；对于车辆制造企业来说，轻量化设计还能够降低生产成本和销售物流的成本。
3、随着三轮汽车更新换代周期不断加快，车架轻量化设计的设计周期也需要随之压缩，设计人员劳动强度增大，而且在目前的仿真设计软件的性能前提下，固定的运算周期难以进一步压缩，致使研发周期难以满足市场需求。
技术实现思路
1、本专利技术针对目前的三轮汽车车架设计研发周期慢的问题，提供了一种基于现有车架结构进行优化的三轮汽车车架优化方法。
2、为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案为，一种三轮汽车车架优化方法，包括确定优化前车架结构，包括以下步骤：
3、s1.建立优化前车架结构的三维模型，将三维模
4、s2.基于三维模型确定优化前结构性能：确定性能边界条件，根据性能边界条件提取优化前的结构性能；
5、s3.车架轻量化设计：通过拓扑优化提取车架传力路径，根据拓扑优化结果进行截面尺寸优化，确定传力路径及截面形状、尺寸；
6、s4.车架集成结构优化设计；
7、s5.优化后车架结构性能复核：在s2中相同的边界条件下，确保优化后车架结构性能优于优化前车架结构性能。
8、本方法利用原有的成熟车架结构，在原有结构上进行进一步优化，省去了大量前置开发的工作，大大缩短了研发周期，降低了设计难度和生产成本；通过拓扑优化、参数优化等步骤，能够确保优化后车架结构性能不变的基本前提，并在此基础上实现轻量化。
9、优选的，优化前车架结构包括左右两侧的车架纵梁，两侧车架纵梁之间通过多个车架横梁连接，结构性能包括弯曲刚度和扭转刚度，性能边界条件包括弯曲刚度边界条件和扭转刚度边界条件，步骤s2包括：
10、s2-1.确定弯曲刚度边界条件：分别用rbe2连接车架两侧的后板簧限位座孔和对应侧的前、后吊耳；左侧rbe2连接中心点约束1、2、3自由度，右侧rbe2连接中心点约束1、3自由度，车架左前支撑旋转点约束3自由度，车架右前支撑旋转点约束3自由度；
11、s2-2.确定优化前车架结构在弯曲刚度边界条件下的弯曲刚度；
12、s2-3.确定扭转刚度边界条件：分别用rbe2连接车架两侧的后板簧限位座孔和对应侧的前、后吊耳；左侧rbe2连接中心点约束1、2、3自由度，右侧rbe2连接中心点约束2、3自由度，最后方横梁中心约束3自由度；
13、s2-4.确定优化前车架结构在扭转刚度边界条件下的扭转刚度。
14、以车架主要受力结构，添加约束模拟真实工况，有效确定原有车架的整体性能。
15、优选的，步骤s2-2中：
16、在车架左侧纵梁上的左前支撑旋转点与后板簧限位座孔之间连线的中点施加第一载荷，在车架右侧纵梁上的右前支撑旋转点与后板簧限位座孔之间连线的中点施加第二载荷，第一载荷和第二载荷均为竖直方向且作用方向相同，设第一载荷与第二载荷的和为p；
17、获取第一垂直载荷的加载点在垂直方向的位移d1和第二垂直载荷加载点在垂直方向的位移d2，设δ为d1与d2的平均值，弯曲刚度cb为：
18、
19、步骤s2-4中：
20、在左侧车架前端施加第三载荷，在右侧车架前端施加第四载荷，第三载荷和第四载荷均沿竖直方向且作用方向相反，设第三载荷和第四载荷的绝对值之和为f，扭转刚度ct为：
21、
22、式中：l为车架宽度，h为一侧纵梁沿对应的载荷作用点在竖直方向的位移。
23、以载货和行驶的主要负载形式作为整体性能指标，确定优化前车架的基本性能，作为优化设计的基础，能够确保优化后车架性能不会降低。
24、优选的，性能边界还包括局部性能边界，局部性能边界包括模态、弯扭刚度、驾驶室悬置支架静刚度、发动机连接处静刚度、蓄电池油箱支架静刚度、举升系统点静刚度、前板簧吊耳处静刚度、转向机支架静刚度、驾驶室动刚度、强度；
25、各项局部性能边界的边界条件与弯曲刚度边界条件相同。
26、增加车架的局部性能要求，确保车架的各种集成结构不会存在薄弱点，进一步保证并提高车架性能。
27、优选的，第一载荷与第二载荷的大小均为2000n且均竖直向下；第三载荷与第四载荷的绝对值均为2000n。
28、优选的，步骤s3包括：
29、s3-1.根据优化前车架结构和边界条件，将优化前车架结构填充为拓扑空间形成车架拓扑模型；
30、s3-2.对拓扑模型施加步骤s2中相同的载荷进行拓扑优化；
31、s3-3.根据优化结果得到主要传力路径。
32、将原有车架填充作为拓扑空间，拓扑模型建立更加快速，且能够基本确保模型的合理性，减少大量设计工作，避免了多方案反复尝试，缩短了优化所需时间，能够更清楚准确的找出传力路径作为优化后车架的结构基础。
33、优选的，步骤s3-2中，拓扑优化的指标设置为：
34、拓扑空间为车架拓扑模型；响应为原车架弯扭工况柔度、原车架局部结构工况位移值、质量；约束为原车架弯扭工况柔度、原车架局部结构工况位移值；优化目标为质量最小；
35、步骤s3-3中，根据拓扑优化结果解读出传力路径，传力路径包括主路径和辅助路径。
36、优选的，步骤s3中还包括：
37、s3-4.通过尺寸优化确定空间一维模型各线段的厚度，建立初版优化后车架结构模型，进行性能分析验证，若性能不能满足要求，则对部分零件进行厚度优化和自由尺寸优化。
38、优选的，尺寸优化的指标设置为：
39、设计变量为优化后车架结构模型的目标梁；响应为原结构实际力下位移、原结构悬置点动刚度实际值、质量；约束为原结构实际力下位移、原结构悬置点动刚度实际值；优化目标为质量最小。
40、在建立框架的基础上，进一步对具体的车架梁体的壁厚进行优化设计，最终实现在满足性能要求的情况下尽可能轻量化的目的。
41、优选的，步骤s4中，车架集成结构优化设计方法与步骤s3中车架整体的优化步骤相同。在完成车架整体框架结构优化设计后本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三轮汽车车架优化方法，包括确定优化前车架结构，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的三轮汽车车架优化方法，其特征在于，优化前车架结构包括左右两侧的车架纵梁，两侧车架纵梁之间通过多个车架横梁连接，结构性能包括弯曲刚度和扭转刚度，性能边界条件包括弯曲刚度边界条件和扭转刚度边界条件，所述步骤S2包括：
3.根据权利要求2所述的三轮汽车车架优化方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的三轮汽车车架优化方法，其特征在于：性能边界还包括局部性能边界，局部性能边界包括模态、弯扭刚度、驾驶室悬置支架静刚度、发动机连接处静刚度、蓄电池油箱支架静刚度、举升系统点静刚度、前板簧吊耳处静刚度、转向机支架静刚度、驾驶室动刚度、强度；
5.根据权利要求2-4任一所述的三轮汽车车架优化方法，其特征在于：第一载荷与第二载荷的大小均为2000N且均竖直向下；第三载荷与第四载荷的绝对值均为2000N。
6.根据权利要求3所述的三轮汽车车架优化方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
7.根据权利要求6所述的三轮汽车车架优化方
8.根据6所述的三轮汽车车架优化方法，其特征在于，所述步骤S3中还包括：
9.根据权利要求8所述的三轮汽车车架优化方法，其特征在于，尺寸优化的指标设置为：
10.根据权利要求9所述的三轮汽车车架优化方法，其特征在于，所述步骤S4中，车架集成结构优化设计方法与步骤S3中车架整体的优化步骤相同。
...【技术特征摘要】
1.一种三轮汽车车架优化方法，包括确定优化前车架结构，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的三轮汽车车架优化方法，其特征在于，优化前车架结构包括左右两侧的车架纵梁，两侧车架纵梁之间通过多个车架横梁连接，结构性能包括弯曲刚度和扭转刚度，性能边界条件包括弯曲刚度边界条件和扭转刚度边界条件，所述步骤s2包括：
3.根据权利要求2所述的三轮汽车车架优化方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的三轮汽车车架优化方法，其特征在于：性能边界还包括局部性能边界，局部性能边界包括模态、弯扭刚度、驾驶室悬置支架静刚度、发动机连接处静刚度、蓄电池油箱支架静刚度、举升系统点静刚度、前板簧吊耳处静刚度、转向机支架静刚度、驾驶室动刚度、强...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔震，孙雪，韩辉，郭继文，王娜，赵武祥，韩敏，王立梅，
申请(专利权)人：合智数创山东科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：
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