本發(fā)明涉及車架優(yōu)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種車架變形區(qū)與副縱梁連接的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

1、副車架作為車輛的重要組成部分，需要與其他部件(如懸掛系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、上裝設(shè)備等)順利連接，足夠的連接強(qiáng)度可以確保副車架與這些部件之間的穩(wěn)定連接，避免因連接松動(dòng)或斷裂而導(dǎo)致的故障或安全隱患；副車架與車架的連接直接關(guān)系到車輛的結(jié)構(gòu)剛性和安全性，如果連接強(qiáng)度不足，可能導(dǎo)致連接處的變形、松動(dòng)或斷裂，這將嚴(yán)重影響車輛的整體穩(wěn)定性和安全性，特別是在復(fù)雜道路條件和振動(dòng)負(fù)荷下，副車架與車架的連接處更容易受到?jīng)_擊和疲勞荷載的影響，因此在設(shè)計(jì)和制造過程中，需要充分考慮副車架與車架的連接方式和連接位置。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，利用有限元分析軟件對副車架與車架的連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、模態(tài)等性能分析，通過分析結(jié)果，找出薄弱點(diǎn)和改進(jìn)方向，為設(shè)計(jì)優(yōu)化提供依據(jù)，在設(shè)計(jì)優(yōu)化完成后，進(jìn)行臺架試驗(yàn)、道路試驗(yàn)等驗(yàn)證試驗(yàn)，以驗(yàn)證連接結(jié)構(gòu)的可靠性和穩(wěn)定性，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對設(shè)計(jì)優(yōu)化方案進(jìn)行驗(yàn)證和改進(jìn)。

3、但采用以上技術(shù)方案，無法準(zhǔn)確判斷出哪種連接結(jié)構(gòu)更為合適，需要針對多個(gè)連接結(jié)構(gòu)分別與車架、副車架進(jìn)行建模，然后進(jìn)行仿真分析，可選用的連接結(jié)構(gòu)包括焊接、螺栓連接、鉚接以及采用其他結(jié)構(gòu)的連接件進(jìn)行連接，如采用盲選的方式進(jìn)行建模驗(yàn)證，工作量較大，設(shè)計(jì)效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中車架變形區(qū)與副縱梁連接位置和連接結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方法效率低的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種車架變形區(qū)與副縱梁連接的設(shè)計(jì)方法，能夠提升連接點(diǎn)和連接結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)效率，減少設(shè)計(jì)工作量。

2、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種車架變形區(qū)與副縱梁連接的設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

3、s01：構(gòu)建車架與副車架裝配后的初步三維數(shù)模，并導(dǎo)入creo軟件中；

4、s02：對整體數(shù)模進(jìn)行材料分配、施加約束和載荷；

5、s03：仿真運(yùn)算，獲取應(yīng)力超過材料彎曲強(qiáng)度或彎扭強(qiáng)度，不滿足設(shè)計(jì)要求的位置，即為車架變形區(qū)與副縱梁連接點(diǎn)；

6、s04：構(gòu)建連接點(diǎn)信息庫，連接點(diǎn)信息庫包括連接點(diǎn)坐標(biāo)和最弱強(qiáng)度的方向標(biāo)識，構(gòu)建連接結(jié)構(gòu)庫，連接結(jié)構(gòu)庫包括連接形式以及最大強(qiáng)度的方向標(biāo)識，連接結(jié)構(gòu)所在的坐標(biāo)系與連接點(diǎn)所在的坐標(biāo)系相同；

7、s05：在連接結(jié)構(gòu)庫中，給連接點(diǎn)信息庫中的連接點(diǎn)匹配相應(yīng)的連接結(jié)構(gòu)，保證連接結(jié)構(gòu)能夠強(qiáng)化連接點(diǎn)的強(qiáng)度和拆裝要求；

8、s06：更新車架與副車架裝配后的三維數(shù)模；

9、s07：對整體數(shù)模進(jìn)行材料分配、施加約束和載荷，并進(jìn)行仿真運(yùn)算，分析連接點(diǎn)處強(qiáng)度，如連接點(diǎn)處仍不滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度，更換連接結(jié)構(gòu)，更換后的連接結(jié)構(gòu)與s05中匹配的連接結(jié)構(gòu)相比，最大強(qiáng)度的方向一致且最大強(qiáng)度高于原匹配連接結(jié)構(gòu)的最大強(qiáng)度；

10、s08：重復(fù)s06和s07，直至連接點(diǎn)滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

11、本發(fā)明通過構(gòu)建包含最大強(qiáng)度方向標(biāo)示的連接結(jié)構(gòu)庫、初步三維數(shù)模下的包含最弱強(qiáng)度方向的連接點(diǎn)信息庫，能夠使得設(shè)計(jì)人員快速找到與施加工況載荷后連接點(diǎn)相匹配的連接結(jié)構(gòu)，相比現(xiàn)有技術(shù)中采用盲選的方式進(jìn)行選取連接結(jié)構(gòu)，指導(dǎo)性更強(qiáng)，可避免錯(cuò)誤選擇，減少試驗(yàn)驗(yàn)證的次數(shù)，有效提升設(shè)計(jì)效率。

12、進(jìn)一步的，在s05中，包括以下步驟：

13、s051：截取車架變形區(qū)和副縱梁上強(qiáng)度薄弱區(qū)域，并施加固定約束；

14、s052：施加設(shè)定載荷，該設(shè)定載荷的方向?yàn)檫B接點(diǎn)信息庫中此處連接點(diǎn)的最弱強(qiáng)度的方向，設(shè)定載荷的施加位置坐標(biāo)為連接點(diǎn)坐標(biāo)位置，設(shè)定載荷的大小為a，通過creo軟件計(jì)算該處連接點(diǎn)在整體數(shù)模中的載荷為b，b＝n*a，n為自然數(shù)，n≥2；

15、s053：仿真運(yùn)算，確定該處連接點(diǎn)處實(shí)際的最弱強(qiáng)度的方向；

16、s054：匹配連接結(jié)構(gòu)，匹配的連接結(jié)構(gòu)的最大強(qiáng)度的方向與最弱強(qiáng)度的方向相同；

17、s055:對強(qiáng)度薄弱區(qū)域重新施加約束，施加s052中的設(shè)定載荷；

18、s056：進(jìn)行仿真運(yùn)算，再次獲得強(qiáng)度薄弱區(qū)域的應(yīng)變云圖，如存在不滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的位置，重新匹配連接結(jié)構(gòu)，更換后的連接結(jié)構(gòu)與s054中匹配的連接結(jié)構(gòu)相比，最大強(qiáng)度的方向一致且最大強(qiáng)度高于原匹配連接結(jié)構(gòu)的最大強(qiáng)度；

19、s057：重復(fù)s055和s056，直至獲得的強(qiáng)度薄弱區(qū)域應(yīng)變云圖不存在不滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的位置。

20、本發(fā)明通過對薄弱區(qū)域施加設(shè)定載荷，能夠準(zhǔn)確地確定該連接點(diǎn)的強(qiáng)度薄弱方向，進(jìn)一步提升選擇相應(yīng)連接結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性，減少不必要的驗(yàn)證過程。

21、進(jìn)一步的，在s01中，前懸和后懸均采用截面為矩形的beam單元模擬，前橋和后橋均采用截面為圓的beam單元簡化。

22、進(jìn)一步的，beam單元的長度為l，寬度為b，前橋和后橋?qū)?yīng)的beam單元的長度和寬度分別由對應(yīng)的前板簧和后板簧決定，beam單元的長度和寬度需要滿足以下條件：

23、kb≤4ebh3/l3

24、kb-板簧剛度，e-材料彈性模量，h-板簧的厚度。

25、本發(fā)明通過不等式計(jì)算選取beam單元的長度和寬度，能夠進(jìn)一步提升仿真分析的準(zhǔn)確性。

26、進(jìn)一步的，在s02中，進(jìn)行材料分配時(shí)，車架總成、副縱梁及單一連接結(jié)構(gòu)按照s500l賦予材料特性，鑄件按照qt500賦予材料特性，泊松比為0.3。

27、進(jìn)一步的，在s02中，施加約束時(shí)，前懸通過前板簧與組合大支架和板簧支座接觸連接，釋放y向旋轉(zhuǎn)自由度，后懸通過后板簧與雙聯(lián)橋接觸連接，釋放y向旋轉(zhuǎn)自由度。

28、本發(fā)明通過在彎曲工況和彎扭工況下進(jìn)行強(qiáng)度校核，能夠提升連接點(diǎn)處強(qiáng)度校核的全面性，使得本優(yōu)化設(shè)計(jì)方法準(zhǔn)確性高，更加可靠。

29、進(jìn)一步的，在s04、s052和s053中，通過creo軟件獲得連接點(diǎn)的最弱強(qiáng)度的方向。

30、進(jìn)一步的，在s07中，分析連接點(diǎn)處強(qiáng)度時(shí)，如果連接點(diǎn)處的最弱應(yīng)力方向相對初步三維數(shù)模發(fā)生改變，則調(diào)整對整體數(shù)模施加的載荷。

31、本發(fā)明通過調(diào)整對整體數(shù)模施加的載荷，能夠提升仿真分析的準(zhǔn)確性。

32、進(jìn)一步的，在s07中，施加載荷時(shí)分為彎曲工況和扭曲工況，彎曲工況下，在發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)心位置施加1.5倍的重力，彎扭工況下，在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪殼處施加1.2倍的重力，同時(shí)右前輪與左后雙輪同時(shí)抬高度h，h為前后懸架跳動(dòng)的高度差，獲得彎曲應(yīng)力云圖和彎扭應(yīng)力云圖，檢查連接點(diǎn)處是否滿足彎曲強(qiáng)度和彎扭強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求。

33、從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

34、本發(fā)明提供了一種車架變形區(qū)與副縱梁連接的設(shè)計(jì)方法，通過構(gòu)建包含最大強(qiáng)度方向標(biāo)示的連接結(jié)構(gòu)庫、初步三維數(shù)模下的包含最弱強(qiáng)度方向的連接點(diǎn)信息庫，能夠使得設(shè)計(jì)人員快速找到與施加工況載荷后連接點(diǎn)相匹配的連接結(jié)構(gòu)，相比現(xiàn)有技術(shù)中采用盲選的方式進(jìn)行選取連接結(jié)構(gòu)，指導(dǎo)性更強(qiáng)，可避免錯(cuò)誤選擇，減少試驗(yàn)驗(yàn)證的次數(shù)，有效提升設(shè)計(jì)效率；通過對薄弱區(qū)域施加設(shè)定載荷，能夠準(zhǔn)確地確定該連接點(diǎn)的強(qiáng)度薄弱方向，進(jìn)一步提升選擇相應(yīng)連接結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性，減少不必要的驗(yàn)證過程；通過在彎曲工況和彎扭工況下進(jìn)行強(qiáng)度校核，能夠提升連接點(diǎn)處強(qiáng)度校核的全面性，使得本優(yōu)化設(shè)計(jì)方法準(zhǔn)確性高，更加可靠。