周磊磊，王晓军

（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）



一种轻型客车板簧安装支架的优化设计

周磊磊，王晓军

（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

摘 要：文章是主要针对某轻型客车的板簧安装支架进行优化，通过CAE分析对其进行拓扑优化，在满足使用要求的同时，最大程度降低产品的重量。

关键词：板簧安装支架；产品优化

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.02.048

CLC NO.: U463.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)02-138-03

前言

随着国家经济的快速增长，能源与资源的消耗与环境问题与经济增长的矛盾越来越凸显出来，如何实现可持续发展成为人们共同思考的问题。而中国汽车业，零部件设计过程中，产品轻量化则是大家的一致目标。鉴于此，我们对现有的成熟产品做了一些分析，通过改进产品的结构和材料来达到满足设计要求，并进一步降低重量和提高性能的目标。

1、优化过程

1.1 简述

1.1.1 支架工作环境

如图1所示，板簧安装支架通过4根安装螺栓安装在车架上，再通过1根螺栓将板簧前端与车架连接，其优化前后模型分别如图2、3所示。

图1 板簧支架使用环境

图2 优化前模型

图3 优化后模型

1.1.2 产品优化

采用UG或CATIA三维软件建立支架实体模型，利用Hyperworks和Anasyis分析软进行静力和疲劳寿命分析，并进行拓扑优化，最终通过修改结构和材料代替，最大程度达到降低重量、去除过余设计、同时提高零部件使用寿命的目的。

1.2 工况建立

1.2.1 静力模拟工况

静力模拟工况，如表1所示：

表1

1.2.2 疲劳模拟工况

工况1：约束与大梁安装四个螺栓孔，在销轴孔施加竖直方向交变载荷，按正弦曲线变化，最大峰值为30000N，最小为-6000N，规定向上为正，设计循环1000万次不发生失效。

图4 疲劳工况1

工况2：约束与大梁安装四个螺栓孔，在销轴孔两端各施加行驶方向的交变力偶，按正弦曲线变化，最大峰值为10000N，最小为-10000N，设计循环1000万次不发生失效。

图5 疲劳工况2

1.3 分析对比

1.3.1 静力分析

图8 最大等效应力分布云图（工况3）

图9 最大等效应力分布云图（工况4）

图10 最大等效应力分布云图（工况5）

1.3.2 疲劳寿命分析

图11 最大等效交变应力分布云图（疲劳工况1）

图12 疲劳安全系数预测（疲劳工况1）

图13 预测疲劳寿命（疲劳工况1）

图14 疲劳安全系数预测（疲劳工况2）

图15 疲劳安全系数预测（疲劳工况2）

图16 预测疲劳寿命（疲劳工况2）

2、分析结果对比

2.1 静力工况

表2 静力工况分析结果

2.2 实测对比

表3 疲劳工况分析结果

为了验证理论分析的准确性，分别选择优化前和优化后支架应力较大的几个区域进行应变采集，并将得到的数据转化成应力与分析对比。通过优化前后实测和理论分析对比结果可以看出，理论和实测结果趋势基本一致，从而可以判断理论分析结果的准确性。

图17 优化前后理论与实际最大应力对比

3、结论

此板簧支架优化前材料为QT400-18，优化后采用高强度材料ZGD650-830；重量减轻38.29%；静强度方面，整体结构最小安全系数高于原结构；最小疲劳安全系数高于原结构，疲劳性能较好，并通过了实车验证。通过CAE分析，可以最大程度的降低整体重量，同时消除过设计，达到降重、降耗、环保和安全的综合指标。如果整车所有零部件能够按照这种思路进行优化，效益将会十分可观。

参考文献

[1] 李舜酩.机械疲劳与可靠性设计[M].北京:科学出版社,2006.

[2] 濮良贵,纪名刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社.2003.

[3] 余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版社.2000.

[4] 陈家瑞.汽车构造[M].下册.人民交通出版社.1996.

使用维修

Optimization of A Light Bus Leaf Spring Mounting Bracket

Zhou Leilei, Wang Xiaojun
（Anhui Jianghuai Automobile Technology Center, Anhui Hefei 230601）

Abstract:The paper is mainly aimed at optimization the leaf spring mounting bracket of light bus, besides the analysis of CAE for topology optimization, both reducing the weight of product to the greatest extent, and meeting the using requirements at the same time.

Keywords:Leaf Spring Mounting Bracket; Optimization

作者简介：周磊磊，就职于安徽江淮汽车股份有限公司技术中心。

中图分类号：U463.8

文献标识码：A

文章编号：1671-7988(2016)02-138-03