后副车架

文档序号:607962 发布日期:2021-05-07 浏览:29次 >En<

阅读说明:本技术 后副车架 (Rear auxiliary frame ) 是由 王进 孔德俊 陈定积 戴锐 于 2020-12-30 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种后副车架,包括多片构件,每片所述构件采用辊压工艺形成的变厚度结构,所述后副车架包括前横梁、后横梁、左纵梁和右纵梁,所述前横梁和所述后横梁的厚度由边缘往中部由厚变薄,所述左纵梁和所述右纵梁均包括后副车架安装点和连杆安装点,所述后副车架安装点用于与外部连接,所述连杆安装点用于与所述前横梁和所述后横梁焊接,所述后副车架安装点和所述连杆安装点的厚度厚于所述左纵梁和所述右纵梁的其他区域的厚度。本发明对后副车架的多片构件进行变厚度的设计,使得后副车架能够通过辊压工艺形成的变厚度结构。最终使得后副车架在应力要求高的部分的厚度提升,其他部分的厚度变薄,既满足了结构强度的要求,又节省了材料降低了成本。(The invention discloses a rear auxiliary frame which comprises a plurality of members, wherein each member adopts a variable thickness structure formed by a rolling process, the rear auxiliary frame comprises a front cross beam, a rear cross beam, a left longitudinal beam and a right longitudinal beam, the thicknesses of the front cross beam and the rear cross beam are reduced from the edge to the middle part, the left longitudinal beam and the right longitudinal beam both comprise a rear auxiliary frame mounting point and a connecting rod mounting point, the rear auxiliary frame mounting point is used for being connected with the outside, the connecting rod mounting point is used for being welded with the front cross beam and the rear cross beam, and the thicknesses of the rear auxiliary frame mounting point and the connecting rod mounting point are thicker than those of other areas of the left longitudinal beam and the right longitudinal beam. The invention designs the variable thickness of a plurality of members of the rear auxiliary frame, so that the rear auxiliary frame can form a variable thickness structure through a rolling process. Finally, the thickness of the part with high stress requirement of the rear auxiliary frame is increased, and the thickness of other parts is thinned, so that the requirement on structural strength is met, materials are saved, and the cost is reduced.)

后副车架

技术领域

本发明涉及汽车底盘的技术领域,尤其涉及一种后副车架。

背景技术

传统的后副车架当需要提升局部结构的强度时,需要将整体的板厚一起提升,并且重新开模具。但是,后副车架的某些部位对结构强度要求并不高,整体板厚的提升,造成了材料的浪费,成本增加。

因此,有必要设计一种能够同时兼顾局部结构强度的提升,又能够节省材料降低成本的后副车架。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种能够同时兼顾局部结构强度的提升,又能够节省材料降低成本的后副车架。

本发明的技术方案提供一种后副车架,包括多片构件,每片所述构件采用辊压工艺形成的变厚度结构,所述后副车架包括前横梁、后横梁、左纵梁和右纵梁,所述前横梁和所述后横梁的厚度由边缘往中部由厚变薄,所述左纵梁和所述右纵梁均包括后副车架安装点和连杆安装点,所述后副车架安装点用于与外部连接,所述连杆安装点用于与所述前横梁和所述后横梁焊接,所述后副车架安装点和所述连杆安装点的厚度厚于所述左纵梁和所述右纵梁的其他区域的厚度。

进一步地,所述变厚度结构采用基于灵敏度的尺寸优化算法,在设计时对有限元模型中的每个所述网格单元的厚度根据对应位置需要承受的力学目标进行初步设定并得到初步厚度;然后基于滤波半径约束,使某一所述网格单元的厚度与相邻所述网格单元的厚度关联,得到区域化同厚度设计,从而得到同时满足性能与工艺的最佳厚度。

进一步地,根据以下公式计算得到所述网格单元的最佳厚度t:

λi=Max(O,r-dis(i,j))

其中,r为预先设定的滤波半径,n为网格单元的数量,距离系数λ,i表示相邻网格单元,j表示目标网格单元。

进一步地,所述后副车架包括八片构件,分别为前上横梁、前下横梁、后上横梁、后下横梁、左上纵梁、左下纵梁、右上纵梁和右下纵梁,所述前上横梁与所述前下横梁拼合成前横梁,所述后上横梁与所述后下横梁拼合成后横梁,所述左上纵梁与所述左下纵梁拼合成左纵梁,所述右上纵梁与所述右下纵梁拼合成右纵梁。

进一步地,所述后横梁包括两驱后横梁和四驱后横梁,根据所述后副车架的应用,替换成对应的后横梁。

进一步地,所述前横梁、所述后横梁、所述左纵梁和所述右纵梁均包括两条焊缝,两条所述焊缝的长度相等。

进一步地,所述后副车架的前侧设有翻边支架,所述翻边支架用于与油箱接触。

进一步地,所述翻边支架包括支架本体、第一翻边和第二翻边,所述第一翻边和所述第二翻边分别位于所述支架本体左右侧,所述第一翻边和所述第二翻边用于与所述油箱接触,所述支架本体安装在所述后副车架的前侧。

进一步地,所述第一翻边和所述第二翻边包括油箱接触部和后副车架抵靠部,所述油箱接触部沿竖直方向延伸,所述后副车架抵靠部也沿竖直方向延伸并与所述后副车架的前横梁的前端面抵靠。

进一步地,每片所述构件的通过冲裁形成,每片所述构件上至少一对相对的边线相互平行。

采用上述技术方案后,具有如下有益效果:

本发明对后副车架的多片构件进行变厚度的设计,使得后副车架能够通过辊压工艺形成的变厚度结构。最终使得后副车架在应力要求高的部分的厚度提升,其他部分的厚度变薄,既满足了结构强度的要求,又节省了材料降低了成本。

附图说明

参见附图,本发明的公开内容将变得更易理解。应当理解:这些附图仅仅用于说明的目的,而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中:

图1是本发明一实施例中后副车架的示意图;

图2是本发明一实施例中后副车架的爆炸图;

图3是本发明一实施例中网格单元的示意图;

图4是本发明另一实施例中后副车架的示意图;

图5是本发明另一实施例中后横梁的分解图;

图6是本发明一实施例中翻边支架与油箱的示意图;

图7是本发明一实施例中翻边支架的示意图;

图8是本发明一实施例中翻边支架在油箱上的投影面积的示意图;

图9是本发明一实施例中左纵梁的示意图;

图10是本发明一实施例中左纵梁的冲压布局图;

图11是本发明一实施例中后副车架的厚度分布图。

附图标记对照表:

前横梁1:前上横梁11、前下横梁12;

后横梁2:后上横梁21、后下横梁22;

左纵梁3:左上纵梁31、左下纵梁32;

右纵梁4:右上纵梁41、右下纵梁42;

翻边支架5:支架本体51、第一翻边52、第二翻边53、油箱接触部501、后副车架抵靠部502、倾斜部503;

油箱100。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。

容易理解,根据本发明的技术方案,在不变更本发明实质精神下,本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此,以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明,而不应当视为本发明的全部或视为对发明技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的,它们是相对的概念,因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以,也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

本发明一实施例中,如图1所示,后副车架,包括多片构件,每片构件采用辊压工艺形成的变厚度结构,后副车架包括前横梁1、后横梁2、左纵梁3和右纵梁4,前横梁1和后横梁2的厚度由边缘往中部由厚变薄,左纵梁3和右纵梁4均包括后副车架安装点和连杆安装点,后副车架安装点用于与外部连接,连杆安装点用于与前横梁和后横梁焊接,后副车架安装点和连杆安装点的厚度厚于左纵梁和右纵梁的其他区域的厚度。

具体为,如图11所示,从厚度分布看,前横梁1的厚度分布由边缘的搭接区域往中部分为6个区域,后横梁的厚度分布由左右边缘搭接区域往中轴部分为5个区域,厚度由边缘往中部由厚变薄。左纵梁3由前往后根据受力各分为7个区域,右纵梁4与之对称。其中,左纵臂3由前至后第①区域与第⑦区域为后副车架安装点,第②区域、第③区域与第⑤区域为连杆安装点,厚度偏厚;左下纵臂由前至后第①区域与第⑦与区域涉及后副车架安装点,厚度较厚,其他区域相对较薄,右纵臂4的厚度分布与之对称。

由于前横梁1和后横梁2的边缘搭接区域需要承受的应力较大,中间承受的应力较小,因此厚度从边缘到中间逐渐变薄。而左纵臂3和右纵臂4在后副车架安装点和连杆安装点需要承受较大的应力,其他区域的应力较小,因此后副车架安装点和连杆安装点的厚度厚于左纵梁和右纵梁的其他区域的厚度。

本实施例中,使后副车架在应力要求高的部分的厚度提升,其他部分的厚度变薄,既满足了结构强度的要求,又节省了材料降低了成本。

可选地,各个构件的厚度不限于划分为5-7个区域,根据各种悬架形式受力的不同,还可以划分为其他个数的受力区域。

本发明一实施例中,如图1-3所示,变厚度结构采用基于灵敏度的尺寸优化算法,在设计时对有限元模型中的每个网格单元的厚度根据对应位置需要承受的力学目标进行初步设定并得到初步厚度;然后基于滤波半径约束,使某一网格单元的厚度与相邻网格单元的厚度关联,得到区域化同厚度设计,从而得到同时满足性能与工艺的最佳厚度。

具体为,如图1-2所示,本实施例中,前横梁1又包括前上横梁11和前下横梁12,后横梁2又包括后上横梁21和后下横梁22,左纵梁3包括左上纵梁31和左下纵梁32,右纵梁4包括右上纵梁41和右下纵梁42。一共包括了八片构件,每片构件均可以通过辊压工艺成型。

辊压工艺能够使每片构件的形成变厚度结构,由于每片构件的不同部位所承受的力学目标不同,因此不同部位需要的板厚不同。因此,在需要承受应力较大的部位的厚度设计的较厚,需要承受应力较小的部位的厚度设计的较薄,即能够满足结构强度的要求,又节省了材料降低了成本。

本实施例中,依据板厚与所需承受的应力对应的原则来设计每片构件各区域的厚度,具体如下:

先通过整体有限元法,将一片构件钣金划为为多个网格单元,数量为n;

然后根据每个网格单元所承受的应力,建立最小质量下的刚度模型,对每个网格单元分别设定初步厚度:t1,t2…tn,此时得到的初步厚度,相邻网格单元之间的厚度值可能差别较大,不利于制造加工;

基于滤波半径约束,使某一网格单元的厚度与相邻网格单元的厚度关联,得到最佳厚度。滤波半径是以其中一个网格单元为中心,然后设定一个半径值。滤波半径所形成的圆形区域内为相邻网格单元,将其中一个网格单元的厚度与相邻网格单元的厚度关联起来,用于调整得到最佳厚度,最终使得相邻的多个网格单元的厚度能够逐渐过渡变化,有利于通过辊压工艺成型来得到单片构件。

通过本实施例得到的单片构件,能够满足结构强度的要求,又节省了材料降低了成本,还便于通过辊压工艺加工成型。

进一步地,根据以下公式计算得到网格单元的最佳厚度t:

λi=Max(O,r-dis(i,j))

其中,r为预先设定的滤波半径,n为网格单元的数量,距离系数λ,i表示相邻网格单元,j表示目标网格单元,dis(i,j)表示相邻网格单元与目标网格单元之间的距离,距离系数λ为滤波半径减去两者之间的距离的值。

如图3所示,e为圆心,r为预先设定的滤波半径,灰色圆形表示滤波半径所在的区域,该区域内的网格单元为相邻网格单元,e所在的网格单元为目标网格单元,目标网格单元的厚度根据相邻网格单元的厚度通过上述公式来关联,得到最佳厚度。

最终能够得到前横梁1和后横梁2的中间薄,两端厚的设计,左纵梁3和右纵梁4在安装点处较厚,其他位置较薄。

本发明一实施例中,如图2所示,前上横梁11与前下横梁12之间焊接形成前横梁1,后上横梁21与后下横梁22焊接形成后横梁2,左上纵梁31与左下纵梁32之间焊接形成左纵梁3,右上纵梁41与右下纵梁42之间焊接形成右纵梁4,然后前横梁1的左右两端分别与左纵梁3和右纵梁4焊接,后横梁2的左右两端分别与左纵梁3和右纵梁4焊接。后副车架的主体部分拆分成八片构件后,每片构件都是薄片的钣金件,方便加工制造。

可选地,后副车架的主体部分还可以包括其他数量的构件,不限于八片,还可以为四片,或六片。

本发明一实施例中,如图1和图4所示,后横梁2包括两驱后横梁和四驱后横梁,根据后副车架的应用,替换成对应的后横梁。

具体为,如图1所示,图1中的后横梁2为两驱后横梁,此时后副车架用于两驱车型。

如图4所示,图4中的后横梁2′为四驱后横梁,后副车架用于四驱车型。

由于后副车架采用多片构件设计,尤其是后横梁2能够替换成对应不同车型的构件,后副车架的其他部分不需要改变,降低了设计和制造成本。

如图5所示,用于四驱的后横梁2′包括后上横梁21′和后下横梁22′,后上横梁21′与后下横梁22′通过焊接连接。

可选地,还可以在左纵梁3和右纵梁4不变的情况下,改变前横梁1和后横梁2的长度,用于不同轮距的设计。

进一步地,前横梁1、后横梁2、左纵梁3和右纵梁4均包括两条焊缝,两条焊缝的长度相等。

具体为,由于前横梁1由前上横梁11与前下横梁12组成,前上横梁11与前下横梁12之间通过两条焊缝焊接,两条焊缝的长度相等,或者两条焊缝的差距尽量小,能够减小前横梁1焊接后的变形。后横梁2、左纵梁3和右纵梁4的焊缝设计同理。

本发明一实施例中,如图6-8所示,后副车架的前侧设有翻边支架5,翻边支架5用于与油箱100接触。

具体为,翻边支架5设置在前横梁1的前侧,车身的前横梁1的前侧布置有油箱100。在碰撞过程中,传统的副车架的冲压锐边容易刺破油箱100。

通过翻边支架5增加与油箱100的接触面积,防止碰撞时刺破油箱100,增加了安全性能。

进一步地,翻边支架5与油箱100的接触长度超过12mm。

进一步地,如图7所示,翻边支架5包括支架本体51、第一翻边52和第二翻边53,第一翻边52和第二翻边53分别位于支架本体51左右侧,第一翻边52和第二翻边53用于与油箱100接触,支架本体51安装在后副车架的前侧。

支架本体51通过螺栓与前横梁1固定连接,第一翻边52和第二翻边53与油箱100接触,增加了接触面积,防止油箱100被刺破。第一翻边52和第二翻边53同时还增加了翻边支架5的结构强度,增加了耐久性。

进一步地,如图7所示,第一翻边52和第二翻边53包括油箱接触部501和后副车架抵靠部502,油箱接触部501沿竖直方向延伸,后副车架抵靠部502也沿竖直方向延伸并与后副车架的前横梁1的前端面抵靠。

第一翻边52和第二翻边53从前横梁1朝向油箱100逐渐向上弯曲,使得油箱接触部501沿竖直方向延伸,油箱接触部501与油箱100的竖直面接触,两个油箱接触部501在油箱100上的投影面积为A和B,后副车架抵靠部502也沿竖直方向延伸并与后副车架的前横梁1的前端面抵靠,用于增加结构强度,并且在碰撞时,能够将碰撞力分散到前横梁1上。油箱接触部501与后副车架抵靠部502之间通过倾斜部503过渡连接。

本发明一实施例中,如图9-10所示,每片构件的通过冲裁形成,每片构件上至少一对相对的边线相互平行。

具体为,图9中为左纵梁3,左纵梁3包括左上纵梁31和左下纵梁32。单片左上纵梁31的设计时,左上纵梁31的两条边线设计的大致相互平行。如图10所示,左上纵梁31的钣金冲压时,相邻冲压件之间的距离能够做到很小,提高了材料的利用率。

其他构件的设计方式类似,不再赘述。

本发明不限于用于后副车架本身,还能够应用到其他底盘件。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在本发明原理的基础上,还可以做出若干其它变型,也应视为本发明的保护范围。

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