【技研】副车架知识讲解（二）

一、可行性分析阶段

根据整车VOC输入以及选定的悬架形式，选择副车架的结构形式（框架式副车架或是非框架式副车架）。

二、概念确认阶段

2.1 根据整车硬点输入，与相关部门确定安装点位置及结构：

副车架硬点包括安装硬点、定位硬点、运动硬点三种；

副车架安装硬点包括自身安装硬点、转向器安装点、横向稳定杆安装点、摆臂安装点、后悬置安装点等；

定位硬点为副车架整体与车身装配时的主、副定位点；

运动硬点为各控制臂、横向稳定杆的弹性中心，弹性中心决定了各运动零部件的安装点位置；

对于副车架设计来说，接收的硬点应该都是安装硬点（定位硬点整车不会输入）。

在收到硬点数据后，对硬点数据进行核对：

2.1.1 与车身安装硬点确定：

1、根据车身主断面，和车身部门共同确定配接是否可实现。如不可实现，需要动力学工程师重新介入调整硬点；

2、根据整车定位以及NVH、操纵稳定性确定与车身的安装方式（刚性连接或柔性连接）

2.1.2 配接件安装硬点确定：

要求配接件负责工程师输入配接单，并审核是否可以满足。如不可满足需要动力学工程师重新介入调整硬点至可以满足为止。

2.1.3 定位硬点确认：

一般整车输入不会包含定位硬点，定位硬点需要产品设计、工艺开发、生产、质量保证等部门同步介入确定。定位硬点确认后，即可确定副车架设计的基准体系。

定位硬点应保证：加工、装配和检测过程对基准的要求得到统筹兼顾、全局优化，以尽量减少基准转换误差、优化制造工艺、保证制造尺寸精度、提高质量控制能力。

定位硬点的选取原则应符合基准选取的基本原则：（1）3-2-1准则；（2）一致性准则；（3）稳定性准则。

2.2副车架生产工艺的确定：

副车架的材料及加工工艺通常有以下几种：冲压焊接、液压成型、铝合金铸造。需要根据整车定位、成本、重量等信息确定加工工艺。各工艺优缺点对比如下：

三、详细设计阶段

3.1副车架3D详细数据制作：

设计之初需要得到一些必要的基础数据信息，其中包括：副车架与车身连接点的大致区域；相关件（排气系统、燃油管、油箱、车身底板、车身纵梁等）的初步概念数模或初定的预留空间区域；对手件（上摆臂、下控制臂、前束调节连杆）初定的安装硬点。其次，设计者应考虑零部件设计的先后顺序，该顺序应该遵循：先易后难，先确定后不确定，由粗略到细致的设计原则。对于一些点、线、面元素会被引用至下一个零件设计的部件而言，这些部件应该先设计；框架型的结构件应优先考虑主梁结构，其次考虑支架设计。在动手设计之前，明确条件信息，理清设计思路，将大大有利于之后的设计工作，减少更改时间，提高设计效率。

3.2副车架性能优化：

副车架性能目标主要包括刚度、模态、强度。在优化的过程中，应首先考虑刚度和模态优化。因为这两个指标均由零件的基本结构（包括材料厚度）所决定，通常导致这两个性能不达标一般是全局问题，而非局部结构不合理引起，当刚度和模态满足要求时说明产品的基本结构是合理的。此时我们可以展开强度和疲劳性能的优化，这两个性能主要是对局部结构的优化。

3.2.1刚度优化：

刚度是指机械零件和构件抵抗变形的能力。在弹性范围内，刚度是零件载荷与位移成正比的比例系数，即引起单位位移所需的力。它的倒数称为柔度，即单位力引起的位移。刚度可分为静刚度和动刚度，其中静刚度是指在静载条件下零件产生的位移，动刚度是指在一定频率的交变载荷作用下零件产生的位移。静刚度主要影响车辆的动力学性能，动刚度主要影响车辆的 NVH 性能。

副车架刚度主要由两部分构成：副车架本身刚度和衬套刚度。两者通过并联的方式提供总的刚度。

大多数副车架刚度值为10000N/mm左右，具体的目标值需要根据整车操纵稳定性和NVH性能制定。

3.2.2模态优化：

模态是结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型，模态振型是结构产生共振时的振动形态（可以是弯曲、扭转等）。

对于一个非刚性体结构而言，其模态有无穷多阶，每阶共振的强度逐渐减小。模态目标值通常有以下几个要求：（1）一阶模态必须大于某一数值；（2） 模态间隔通常大于20Hz；（3）从某一阶模态开始必须大于某个数值。以上要求的具体数值，需要根据整车操纵稳定性和NVH性能制定。

3.2.3强度优化：

金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。强度又分为静强度和疲劳强度。

静强度考察在承受单一载荷的能力；疲劳考察结构在承受一定的循环载荷的能力，在机械零件失效中大约有 80%以上属于疲劳破坏。

静强度目标一般要求结构的计算应力值小于所用材料的屈服强度，如果应力值小于屈服材料但接近，有些公司会继续考量塑性应变量，一般要求小于1%。

疲劳强度目标一般要求在相应的疲劳工况下，疲劳损伤系数小于某一数值。

在强度优化的过程中，需要严格注意首先应该通过优化局部结构或选用更高强度材料等方法优化。最好不要因为强度问题推翻之前已经满足性能要求的总体方案。

关于刚度、模态、强度优化过程中，采用的工况，每个公司都有自己的标准，属于核心机密，在此不再多讲。

3.2.4副车架2D数据制作：

目前大多数厂家的副车架图纸主要基于GD&T系统标注。图纸需要表达的内容：1、基准信息；2、各安装点信息；3、性能要求；4、表面质量、防锈要求；5、未注公差信息；6、焊缝质量及相关检测要求；7、有毒有害物质要求等。

副车架图纸应包含但不限于以上要求。

四、产品验证阶段

此阶段需要跟踪供应商完成样件的制作。按照会签DVP完成副车架单件的强度、模态、刚度试验。所有试验完成且全部合格后，再搭载进行悬架系统台架试验和整车道路模拟试验，台架验证合格后再搭载整车耐久试验车进行整车路试。

在经过整车耐久验证和底盘调校后，副车架的设计工作才算完成。