副车架设计作业指导书.pdf

1、 1 副车架设计作业指导书副车架设计作业指导书 编制：日期：审核：日期：批准：日期：发布日期：年 月 日 实施日期：年 月 日 发布日期：年 月 日 实施日期：年 月 日 2 前 言 前 言 为使本公司副车架设计规范化，参考国内外汽车副车架设计的技术要求，结合本公司已经开发车型的经验，编制本汽车副车架设计指导书。意在对本公司设计人员在副车架设计的过程中起到一种指导设计的作用，让副车架设计的员工有所依据，在设计的过程中少走些弯路，提高汽车副车架设计的效率和精度！本作业指导书将在本公司所有车型副车架开发设计中贯彻，并在实践中进一步提高完善。本标准于 2011 年 XX 月 XX 日起实施。本指导书

2、由上海同捷科技股份有限公司第五研发中心底盘总布置分院提出。本指导书由上海同捷科技股份有限公司第五研发中心底盘总布置分院负责归口管理。本标准主要起草人：马显 3目录 一 副车架概述.4目录 一 副车架概述.4 1.1 副车架功能概述1.1 副车架功能概述.4 1.2 副车架主要结构形式1.2 副车架主要结构形式.6 二 副车架设计流程.9二 副车架设计流程.9 2.1 副车架主要设计流程2.1 副车架主要设计流程.9 2.2 副车架设计要求2.2 副车架设计要求.11 2.3 相关设计标准2.3 相关设计标准.13 三副车架的设计过程.13三副车架的设计过程.13 3.1 设计输入及标杆对比分析

3、3.1 设计输入及标杆对比分析.14 3.2 副车架设计构想的确定3.2 副车架设计构想的确定.19 3.3 副车架总成结构设计。3.3 副车架总成结构设计。.21 3.4 焊接流程确定、焊接定位关系确定及焊接总成公差尺寸保证3.4 焊接流程确定、焊接定位关系确定及焊接总成公差尺寸保证.24 3.5 因成型分析而进行的调整3.5 因成型分析而进行的调整.26 3.6 因 CAE 分析结果而对局部结构进行的调整3.6 因 CAE 分析结果而对局部结构进行的调整.26 3.7 因工艺及零部件平台化而进行的调整3.7 因工艺及零部件平台化而进行的调整.27 3.8 技术文件的编制3.8 技术文件的编

4、制.28 3.9 输出内容检查项目3.9 输出内容检查项目.31 四试制装车及生产中经常出现的问题.31四试制装车及生产中经常出现的问题.31 五 参考文献.33五 参考文献.33 4一 副车架概述 一 副车架概述 副车架可以看成是前后车桥的骨架,是前后车桥的组成部分。副车架并非完整的车架，只是支承前后车桥、悬挂的支架，使车桥、悬挂通过它再与“正车架”相连，习惯上称为“副车架”。1.1 副车架功能概述 1.1 副车架功能概述 从结构上讲，传统没有副车架的承载式车身悬挂系统是直接与车身钢板相连的，如下图所示，前后车桥的悬挂摇臂机构都为散件。这是它的悬架调教只能偏向舒适性或者操纵性一方调校的根本原

5、因。图 1.1 传统没有副车架的悬挂结构 而在装有副车架的底盘悬架系统则是先将悬架元件装在一个副车架上，构成一个车桥总成，然后再将这个总成安装到车身上。5 图 1.2 豪华车的大型前副车架 图 1.3 豪华车的大型后副车架 因此，汽车上增加副车架的优点主要有：?阻隔振动和噪声，减少其直接进入车厢。副车架开始时出现在豪华的轿车和越野车上。?良好的悬挂连接刚度?提高四轮定位精度。?安装方便，提高装配效率利于平台化。复杂的悬挂系统由散件变成了总成。同样的悬挂总成可以安装在不同的车身上。也就是说，如今的悬挂设计已经不像过去，需要针对车身来开发与其匹配的悬挂，而是可以直接装上总成，只需稍作调校就能实现良

6、好匹配。这种总成式的悬架系统 6通用性好，可以很简单的安装在同平台的不同车型上，能够大大的降低研发成本，提高技术利用率。当然，增加副车架后也有相应的缺点，因为庞大的副车架会增加车重，人们只能通过改为铝合金件和先进的生产工艺来降低重量。1.2 副车架主要结构形式 1.2.1 非框架式前副车架1.2 副车架主要结构形式 1.2.1 非框架式前副车架 主要用于摆臂，稳定杆，转向器等零件的安装，提高悬架的整体刚性，以提高操纵稳定性，一般用于承载式 A 级乘用车。图 1.4 A 级车的非框架式副车架 副车架与车身除了主体上左右各两个螺栓连接点外，还通过两个副车架拉杆与车身纵梁连接，增加了稳定性。副车架主

7、体由上板，下板与封板构成，保证了副车架的刚度，左右两侧的副车架安装管，可以调节悬架相对车身的安装高度，在不同车型中达到平台化的目的。1.2.2、非框架带发动机托臂式前副车架 1.2.2、非框架带发动机托臂式前副车架 主要用于发动机较大的 A+级乘用车。副车架安装管 副 车 架 安装孔 副车架辅助安装点 副车架主定位孔15 副车架辅助定位孔 1519 7 图 1.5 带发动机托臂式的副车架 动力总成悬置设计为四点悬置时，增加的前悬置直接固定在车身前下横梁上会使得整体，通过增加发动机托臂，使车身纵梁，横梁与副车架、托臂连接在一起，提高了整体刚性。与副车架后安装点连接的支架可以更好的稳定副车架。另外

8、，悬置先固定在托臂上，提高了隔震性能，发生碰撞时，托臂变形，起到了吸能的作用。1.2.3 整体框架式前副车架 1.2.3 整体框架式前副车架 一般用于 B 级及以上承载式乘用车。图 1.6 整体框架式副车架 发动机托臂 副 车 架 安装孔 与副车架后安装点连接的支架 横梁 副 车 架 前安装点 副 车 架 后安装点 副 车 架 中安装点 采用涨型工艺的纵梁 辅助定位孔 1618 主 定位 孔16 8整体框架式的副车架，功能更加增强。副车架通过左右各三点与车身连接，X向跨度更为增加，前端横梁将左右纵梁连接在一起，起到很好的稳定作用。为了减轻副车架的重量，左右纵梁采用了液压涨型的工艺，节省了材料及

9、工艺成本，降低了质量。通过合理的纵梁形状、结构，可以同车身左右纵梁的碰撞时一样，溃缩变形，提高碰撞星级。1.2.4 框架带橡胶块式前副车架1.2.4 框架带橡胶块式前副车架：一般用于 C 级承载式乘用车，图 1.7 安装点带橡胶块的框架式前副车架 增加副车架与车身的弹性连接，使得来自路面的震动经过轮胎胎面、轮胎变形、悬架运动、摆臂衬套变形后，增加了第五级吸震结构，极大的提高了舒适性。图中所示的副车架上面采用了铸铝件来安装转向器，在保证刚度的同时，减低了总体重量。1.2.5 框架带橡胶块式后副车架：1.2.5 框架带橡胶块式后副车架：图 1.8 安装点带橡胶块的框架式后副车架 结构基本与 1.2

10、.3、1.2.4 所述的前副车架相同，由于少了固定转向器和悬置的橡胶块 9作用，结构相对简单。1.2.6 四驱车型所用的简易后副车架：1.2.6 四驱车型所用的简易后副车架：图 1.9 四驱车型所用的简易副车架 此种副车架主要用来支撑悬架的拉杆和后差速器，结构简单。二 副车架设计流程 二 副车架设计流程 2.1 副车架主要设计流程 2.1 副车架主要设计流程 项目启动标杆车对比分析根据扫描表面逆向建模 副车架刚度、模态试验 副车架焊接流程初步分析 生产工艺、装配工艺、成本控制要求确定 10 副车架拆解 材料初选 N 副车架安装硬点及连接件状态初定 设计构想 周边件与间隙要求确定 标杆车 CAE

11、 分析 强度，刚度，模态 副车架总成主体结构设计 总成焊接工艺设计确认 总成焊接定位及公差控制设计 初步数模检查及修改 SE 分析冲压成型及修改CAE 分析强度、刚度、模态 N N 11 2.2 副车架设计要求 2.2.1、安装要求 2.2 副车架设计要求 2.2.1、安装要求 副车架是悬架摆臂、发动机悬置、转向器、稳定杆等安装的载体。在车身上装配之前，同动力总成等零部件一起装配到可升降工作台上整体装配。根据生产能力不同，工作台可以分为固定式、直线轨道式、环形轨道式等。准备在同一生产车间生产的车型，设计副车架时，应考虑到工作台对于设计副车架的兼容性，降低开发成本。2.2.2 强度要求 2.2.

12、2 强度要求 副车架的出现提高了悬架的整体刚度，提高了操作稳定性。然而副车架的刚度并不是定值。副车架与车身连接后形成整体。所以无论是车身还是副车架的强度提高，对于整体来说都是有好处的。一般我们采用的是与标杆车的对比方法。在制动，转向，加速、及 3G 颠簸路的工况下，副车架上各组成元件?材料屈服极限满足设计要求；?受力情况与趋势均与标杆车相符，强度降低时，降低值小于 10%。工艺数模与生产厂家交流修改 图纸制作、交流、发布 试制及试验问题整改 NC 数模 PT SOP 12 图 2.1 副车架上板的应力图 2.2.3 刚度及模态要求 2.2.3 刚度及模态要求 与标杆车进行对比，?经过 200H

13、Z 范围内自由模态分析，不能出现与相连零件的共振。?经过单侧，扭转，侧向，制动受力进行动刚度分析，不得出现比标杆车刚度降低较大的情况（推荐 10%以内），在刚度降低的情况下，在该工况该位置载荷下的位移也不应过大，（推荐 1mm 内）?经过 200HZ 范围内，各安装点的动刚度分析，不得出现比标杆车动刚度降低较大的情况（推荐 10%以内）。2.2.4 总成尺寸要求 2.2.4 总成尺寸要求 副车架焊接后，因焊接变形，使得整体尺寸同单件尺寸有所不同。焊接后总成左右安装点的位置度公差应控制在 1.5mm 范围之内，左右对称度控制在 1.0mm 之内，以保证整车四轮定位参数。2.2.5 其他要求 2.

14、2.5 其他要求?副车架总成符合 Q/CC JT098-2010 汽车产品中有毒有害物质的限量要求 标准。?副车架总成各焊接部位应牢固，无漏焊、虚焊、假焊、烧边不良现象，焊接后去除焊渣；不允许有裂纹、锈蚀和毛刺等缺陷；?副车架总成电泳黑漆，按 QC/T 484-1999-TQ6（汽车油漆涂层）执行，油漆涂层应均匀无露底，并按规定进行防腐盐雾试验；?按规定进行耐久性行驶试验后，副车架不允许出现断裂、严重锈蚀、弯曲或扭曲变形超限；13?十万公里各种典型路面的试车后，副车架样件硬点和硬点坐标不允许有不合理变形和破坏；副车架进行 6X105次疲劳试验后，金属件无开裂、塑性变形等失效，橡胶件无功能性失效

15、（Q/CC SY068-2010 要求）。2.3 相关设计标准 2.3 相关设计标准 Q/CC SY068-2010 摆臂副车架疲劳试验方法 Q/CC SY070-2010 副车架刚度试验方法 GBT 12678-1990 汽车可靠性行驶试验方法 GBT 12679-1990 汽车耐久性行驶试验方法 Q/CC JT098-2010 汽车产品中有毒有害物质的限量要求 GBT 10125-1997 人造气氛腐蚀试验-盐雾试验 QC/T 484-1999 汽车油漆涂层 GB/T 13493-1992 汽车用底漆 GBT 13914-2002 冲压件尺寸公差 GBT 13915-2002 冲压件角度公

16、差 QCT 268-1999 汽车冷冲压加工零件未注公差尺寸的极限偏差 GBT 13916-2002 冲压件形状和位置未注公差 GBT 5185-2005 焊接及相关工艺方法代号 QCT 29087-1992 汽车焊接加工零件未注公差尺寸的极限偏差 GBT 2650-2008 焊接接头冲击试验方法 GBT 2651-2008 焊接接头拉伸试验方法 GBT 2653-2008 焊接接头弯曲试验方法 GBT 324-2008 焊缝符号表示法 GBT 985.1-2008 气焊 焊条电弧焊 气体保护焊和高能束焊的推荐坡口 GB/T 12770-2002 机械结构用不锈钢焊接钢管 三副车架的设计过程 三副车架的设计过程 143.1 设计输入及标杆对比分析 3.1 设计输入及标杆对比分析 3.1.1 一般副车架基本采用逆向开发的方式，但在设计之初需要确定副车架的轮廓或安装硬点、发动机后悬置的安装点是否需要改变，主要体现在：同前面副车架的安装设计要求所述，设计副车架需要输入装配工作台对副车架的要求。根据整车轮距要求，确定副车架是否需要加宽。如某项目设计过程中，整车轮距加宽 20mm，要求副车架两端