SUV的全稱(chēng)是Sport Utility Vehicle，即運動(dòng)型多用途車(chē)，SUV的特點(diǎn)是動(dòng)力強、越野性好、寬敞舒適及良好的載物和載客功能。由于SUV車(chē)型功能的特殊性，在用戶(hù)使用過(guò)程中更容易出現急剎車(chē)、急轉彎、以及展現越野功能的顛簸等極限工況，因此區別于乘用車(chē)而言SUV車(chē)型對底盤(pán)性能的要求更高，產(chǎn)品設計必須考慮用戶(hù)使用的特殊工況對底盤(pán)結構性能進(jìn)行預測與把控，既要考慮到普通使用工況的結構疲勞性能又要考慮到極限工況下的強度性能，以及底盤(pán)系統零部件強度安全系數的合理分配，即在極限工況下不能出現安全零部件的功能失效問(wèn)題，本文以某SUV車(chē)型前懸架系統極限工況強度分析為例，研究底盤(pán)各零部件在極限工況下的強度問(wèn)題、及各零部件的強度安全系數的分配問(wèn)題。
      精準的分析結果依賴(lài)于精準的分析模型，為了得到高精準度的分析結果，建立了CAE分析底盤(pán)前懸架系統模型，分析模型包括：副車(chē)架、擺臂、轉向節、減震器(緩沖塊十彈簧十減震套筒)、穩定桿、穩定桿縱桿、轉向內拉桿、轉向外拉桿、轉向器橫向拉桿，模型中各零部件的連接關(guān)系以及減震器及緩沖塊的剛度特性用ABAQUS中相應的connector單元模擬，例如減震器緩沖塊的剛度特性建模方式如下圖所示；轉向節及桿類(lèi)零件用四面體建模、飯金類(lèi)及焊縫用殼單元建模，單元尺寸為3X3，焊點(diǎn)用fastener模擬，本分析模型見(jiàn)圖所示。
      本分析主要考慮用戶(hù)急轉彎、急剎車(chē)及顛簸工況，各個(gè)極限工況邊界條件定義。
      前懸系統中，通過(guò)安全系數對系統中各個(gè)零部件進(jìn)行強度及安全性能的把控，其中鑄造件安全系數按照材料的屈服強度進(jìn)行評判，飯金材料安全系數按照材料的抗拉強度進(jìn)行評判。通過(guò)前懸架系統極限工況強度分析發(fā)現，在4G制動(dòng)工況及3G轉向工況下，轉向節安全系數最低。
      為了驗證分析的準確性，按照制動(dòng)及轉向工況分析的邊界條件進(jìn)行了試驗驗證，驗證結果顯示轉向節發(fā)生斷裂，與CAE分析結果吻合，需要對轉向節的結構進(jìn)行優(yōu)化，避免用戶(hù)使用中發(fā)生安全事故。
      針對轉向節在系統中安全系數最小問(wèn)題對轉向節進(jìn)行結構優(yōu)化，具體優(yōu)化方案為：在轉向節的寬度方向上消除弧度過(guò)度，直接拉直并保證制動(dòng)軟管安裝面的厚度。如圖3所示：藍色為基礎模型，綠色為優(yōu)化方案。
      優(yōu)化后從前懸架系統各零部件的安全系數可以看出，轉向節及轉向拉桿等安全件的安全系數得到大幅提升，安全系數最小的變?yōu)閿[臂及支柱，該兩件為飯金件，極限工況下不會(huì )出現斷裂而導致功能失效問(wèn)題，優(yōu)化后安全系數的分布基本能滿(mǎn)足用戶(hù)特殊使用工況的需求。優(yōu)化后各零部件的安全系數見(jiàn)表所示。
      為了驗證優(yōu)化方案的有效性及前懸架系統極限工況強度分析的合理性，對前懸架系統進(jìn)行了相應的試驗驗證，試驗結果顯示優(yōu)化后的轉向節沒(méi)有斷裂、但擺臂發(fā)生大的塑性變形，同時(shí)CAE分析結果也顯示擺臂安全系數最小，有最先發(fā)生變形或失效的風(fēng)險。試驗結果與優(yōu)化后各零部件CAE強度安全系數的分布及大小吻合地很好，從而驗證了優(yōu)化方案有效性及分析的合理性。
      本論文通過(guò)有限元方法，模擬用戶(hù)使用過(guò)程中前懸架的極限工況，對某SUV車(chē)型前懸架系統進(jìn)行了強度分析，并通過(guò)前懸架系統各零部件強度安全系數的大小排序及各零部件在整車(chē)中的功能進(jìn)行了分析，為了驗證分析的準確性，對前懸架系統優(yōu)化前后的結構進(jìn)行了整車(chē)中的極限工況試驗驗證，驗證結果證實(shí)了分析的準確性及合理性。但為全面把控各零部件的強度性能及綜合制造成本，需要在以下兩方面做進(jìn)一步的工作：
      (1)積累平臺車(chē)型底盤(pán)零部件失效數據庫，根據失效狀況及對整車(chē)性能的影響情況，將零部件進(jìn)行分類(lèi)；
      (2)對分類(lèi)后的零部件強度安全系數制定失效的先后次序及相應的評價(jià)標準。
 

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