摘 要：铝合金材质的副车架对于电动车来说是非常重要的，在设计前电动汽车铝合金副车架进行了数值模拟仿真。

关键词：铝合金副车架；电动汽车；数值模拟

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.052

电动汽车（BEV）是近些年发展、推广迅猛的一种机动车，无论是各国对电动汽车的重视程度，还是市场消费者对电动汽车的接受程度，都在快速提高。与传统汽车相比，电动汽车具有诸多优势，得到了社会和汽车生产厂商的诸多重视，技术和市场的前进进程都在不断加快。首先，电动汽车行驶起来比较稳定，不存在换挡对汽车的冲击。第二，目前我国越来越多的城市都对燃油车有限行限号的政策，一定程度上影响了家庭开车出行的情况，而在很多城市电动汽车则不受尾号限行影响，使用起来更加方便。第三，电动汽车靠电机驱动，不存在发动机，维修保养上较省事。电动汽车不需要机油、三滤、皮带等传统汽车的常规保养项，只需对电池组、线路进行维护，电动汽车的保养比燃油车要简单、省时、省事。再者，传统燃油汽车的尾气排放一直是政府治理的重点，而电动汽车则摆脱了传统汽車对石油的依赖，在降低排放污染、改善空气质量方面有很大的优势，因而必然要大力发展电动汽车。最后，电动汽车的用车成本非常低，百公里耗电量才8元左右，从经济性上，这低于目前传统燃油汽车的出行成本，从经济性的方面考虑对消费者非常有吸引力。

1 电动汽车的诸多优点

消费者购买电动汽车可以比较省钱，2014年，国家和地方政府给予电动汽车最高11.4万元的补贴，这一举措使电池成本居高不下的电动汽车的售价能够下降到与传统汽车相当的水平。与传统燃油汽车相比，电动汽车在运行过程中产生的噪声要少很多，因为电动汽车是靠电机驱动，不存在发动机。当汽车的行驶速度较低时，传统燃油汽车的乘坐感不如电动汽车，而当行驶速度比较高了之后，胎噪和风噪成为噪音的主要来源，两者才回到同一水平上。电动汽车的这一特点对于提升汽车的NVH性能无疑会有很大的帮助。此外，电动汽车的结构简单，不再需要复杂的传动机构和占据了大量空间的排气系统，维护起来方便了很多，同时空间也得到了大幅的扩展。电动汽车加速快，由于电动汽车的驱动是依赖于电动机而不是发动机，电动汽车在不同的转速条件下都可以把扭矩提升至最高，在汽车起步时，速度的提升非常有优势。

2 电动汽车副车架的重要性

在电动汽车中，车架是跨接在汽车前后车桥上的框架式结构，是支撑、连接汽车的各总成，使各总成保持相对正确的位置，并承受汽车内外的各种载荷，车架的机械性能必须要好。汽车的副车架是汽车车桥的重要连接件，所谓副车架，顾名思义它只是车架的一个部分，副车架只起到撑起车桥和悬挂的作用。对副车架来，减少汽车行驶中的振动和噪音是它存在的一个重要意义，可以提高汽车驾驶人和乘车人的舒适感。如果一辆汽车没有副车架，那么它就是承载式的设计，汽车的悬挂系统与车身是直接接触的，这就无法将一些零件做成总成件，增加了装配的复杂度，影响了汽车生产的效率。而如果汽车有了副车架，悬挂系统可以与副车架安装到一起，这就组成了一个总成件，在汽车装配的时候，只需将这个副车架的总成件直接安装到汽车上，不仅简化了汽车装配的步骤，也提高了生产效率，减少了出错的可能，对汽车的生产制造起到了非常好的推进作用。

3 铝合金材料副车架的优势

对于一个汽车零件来说，材料是决定其性能很关键的一个因素，在不同材料的汽车副车架中，铝合金材料副车架是性能比较理想的一种。铝合金材料在车架上的应用，可以有效的提高副车架的轻量化效果，从而可以显著提高整车装备的轻量化。对于铝合金来说，它的密度很小，远远小于钢的密度，但另一方面，密度小却并没有影响铝合金材料的机械性能，铝合金的强度很好，并不比性能优异钢材料的强度要差。第三，与钢材料相比，铝合金材料的可塑性也比较优异，方便于加工制造。从一定程度上讲，铝合金在工业上的重要性并不比钢弱很多。因而，对于电动汽车而言，铝合金材料的副车架性能优异，是一种非常合适的零件。

4 数值模拟仿真内容

4.1 数值模拟仿真软件

汽车前副车架属于典型的弯曲轴线异型截面管件，它的截面形状包括四边形、多边形、椭圆和不规则截面等。通过DEFORM软件进行数值模拟仿真，对内高压件成型过程中成型件的臂厚情况进行了分析。DEFORM软件就一种非常高效的模拟仿真软件，它的理论基础是有限元，主要被用来研究工业中的各种工艺问题，从而确定设计和制造中的工艺参数。利用DEFORM软件来对制造过程进行仿真分析，有助于工程设计人员的设计过程，还可以从一定程度上减少实验研究，节约实验成本，提高研究进度，促进生产效率的提高。

4.2 数值模拟仿真参数设置

在数值模拟仿真中，必须首先创建仿真模型，利用三维软件画出管件，其中管件模具的尺寸是240 mm *35 mm *35mm，其中圆角的半径是3.5mm、5.5mm、7.5mm，按照尺寸标准作出管件模型后，下一步进行网格划分。在数值模拟中，将模型进行网格划分是非常关键的一步，网格划分所涉及的方面比较广，也得投入较多的精力，网格划分的精度和方法和数值模拟的结果有直接关系，数值模拟结果的精度和模拟时间都和网格划分的情况相关。在实际过程中，管件模具的尺寸几乎不会变化，即使有微弱的变化，与其它变形比起来，数量级也是非常小，因而在模拟仿真中，这种情况就一般把形变很小或几乎不发生形变的零件定义为刚性单元，比如本模拟中的模具。

4.3 数值模拟仿真结果

在数值仿真模型建立好，各仿真参数也设置完毕后，对内高压件成型过程中成型件的臂厚情况进行了分析。管件中部截面1/3内定义了27个点，其中1点和27点为直边中点位置，14点为圆角中点位置。数值模拟的结果表明，臂的厚度随着管件模型直边中点到切点处的过渡而逐渐变小。仿真结果还表明，随着模型圆角的半径增加，管件臂厚度的分布差别度较高。

作者简介：孔德才（1983-），男，天津静海人，硕士研究生，研究方向：铝合金汽车零部件设计与仿真。