SUV的全稱是Sport Utility Vehicle，即運動型多用途車，SUV的特點是動力強、越野性好、寬敞舒適及良好的載物和載客功能。由于SUV車型功能的特殊性，在用戶使用過程中更容易出現急剎車、急轉彎、以及展現越野功能的顛簸等極限工況，因此區別于乘用車而言SUV車型對底盤性能的要求更高，產品設計必須考慮用戶使用的特殊工況對底盤結構性能進行預測與把控，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題，本文以某SUV車型前懸架系統極限工況強度分析為例，研究底盤各零部件在極限工況下的強度問題、及各零部件的強度安全系數的分配問題。
      精準的分析結果依賴于精準的分析模型，為了得到高精準度的分析結果，建立了CAE分析底盤前懸架系統模型，分析模型包括：副車架、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；轉向節及桿類零件用四面體建模、飯金類及焊縫用殼單元建模，單元尺寸為3X3，焊點用fastener模擬，本分析模型見圖所示。
      本分析主要考慮用戶急轉彎、急剎車及顛簸工況，各個極限工況邊界條件定義。
      前懸系統中，通過安全系數對系統中各個零部件進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行評判，飯金材料安全系數按照材料的抗拉強度進行評判。通過前懸架系統極限工況強度分析發現，在4G制動工況及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，按照制動及轉向工況分析的邊界條件進行了試驗驗證，驗證結果顯示轉向節發生斷裂，與CAE分析結果吻合，需要對轉向節的結構進行優化，避免用戶使用中發生安全事故。
      針對轉向節在系統中安全系數最小問題對轉向節進行結構優化，具體優化方案為：在轉向節的寬度方向上消除弧度過度，直接拉直并保證制動軟管安裝面的厚度。如圖3所示：藍色為基礎模型，綠色為優化方案。
      優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，安全系數最小的變為擺臂及支柱，該兩件為飯金件，極限工況下不會出現斷裂而導致功能失效問題，優化后安全系數的分布基本能滿足用戶特殊使用工況的需求。優化后各零部件的安全系數見表所示。
      為了驗證優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，對前懸架系統進行了相應的試驗驗證，試驗結果顯示優化后的轉向節沒有斷裂、但擺臂發生大的塑性變形，同時CAE分析結果也顯示擺臂安全系數最小，有最先發生變形或失效的風險。試驗結果與優化后各零部件CAE強度安全系數的分布及大小吻合地很好，從而驗證了優化方案有效性及分析的合理性。
      本論文通過有限元方法，模擬用戶使用過程中前懸架的極限工況，對某SUV車型前懸架系統進行了強度分析，并通過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中的功能進行了分析，為了驗證分析的準確性，對前懸架系統優化前后的結構進行了整車中的極限工況試驗驗證，驗證結果證實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一步的工作：
      (1)積累平臺車型底盤零部件失效數據庫，根據失效狀況及對整車性能的影響情況，將零部件進行分類；
      (2)對分類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標準。
 

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