新能源车中部车架设计


失 蜡熔模铸造技术的大型、薄壁、复杂精密铸造技术,其技术已在汽车领域进行了全新的拓展应用。对于新能源汽车结构轻量化、部
件零件化优势明显。将设计和工艺融为一体,从而设计制造出的一流的产品,这在国内是独一无二的,是中国唯一的设计和工艺联合的典范。而将结构设计与先进的制造工艺绑定,是我们独特的设计形式。

模型四周没有大的圆角,并且内腔只有22mm,由于中部车架的内腔太窄,容易跑火,不好制壳,是失蜡熔模铸造不能接受的结构,铸件缺陷较多,变形严重。

为比较圆角有无的影响,进行分析对比:原方案为富晟汽车中部车架。在原方案基础上,仅在四个边角上层增加圆角,其余不做改动,称为加圆角方案。质量增加0.3kg。

对比自由模态结果可以发现,加圆角方案的前6阶模态所对应的频率均比原方案大,提高幅度3%-12%。车身扭转刚度是白车身的重要指标之一,因此这里特别关注车扭的扭转刚度,加圆角方案的一阶扭转频率提高1.3Hz,提高了3.4%。

加圆角方案的各工况变形均比原方案小60%以上,说明圆角结构的增加会有效提高了结构的刚度,两个方案的应力基本持平。
仿真对比发现,与不加圆角结构相比,增加圆角能够使车架的结构刚度明显提高。中部车架材料使用的是ZL114A,延伸率为3%,加圆角变形减少60%以上,原方案相对于加圆角方案就是一种破坏模式。由于设计内腔太窄,容易跑火,铸件变形严重。我们只是改变设计的很小一步分,效果特别明显。
由中部车架增加圆角联想到我们做的下箱体、油底壳等重新进行的结构设计,使用我们的设计、生产方式对结构的模态、强度、变形带来的巨大的影响。
在整车状态下约束模态,考察在整车状态下的振动频率,考虑电池质量进行加载。

相比于没有加强筋的优化方案,有加强筋方案一阶模态频率提升了3Hz,提高幅度为21%。与中部车架类似,只是增加了一个加强筋,但是模态提高特别明显。

对油底壳进行结构改进,油底壳外侧增加了环筋和横筋,在中间凹槽U形改为改为H形,左右三角筋向中间靠拢等一系列方法,使油底壳结构性能明显提升。
油底壳的模态分析显示改进模型的前10阶频率均大于原始模型的相应频率,第一阶频率提高135%,提高明显,表明改进模型的刚度有明显改善。发动机为6缸四冲程,怠速转速为600r/min,额定转速为1900r/min,最大扭矩转速为1100~1450r/min,其相对应的频率分别为30Hz,95Hz,55~72Hz。再设计模型的频率可有效地避开发动机的振动频率。

油底壳的静力分析显示改进后比改进前变形减小81%,应力减小19%,刚度和强度较之前有较为明显的提升。

从某新能源车的中部车架,我们开发的下箱体、油底壳的对比过程我们可以发现,我们可以设计制造出的一流的产品,这是在国内独有的,在国际上也领先一步。安阳强基设计与工艺的联合,设计只是通过改变很小的一部分就能带来强有力的效果。基于先进的失蜡熔模精密铸造技术,在结构设计过程中可以根据载荷传递路线针对性的布置材料,既避免了材料浪费减轻了重量,也优化了结构布置,不再被原本的工艺所局限。结构设计与先进的制造工艺绑定,是我们独特的设计形式,运用这种独特的设计手法对于汽车的设计、对于新能源汽车的减重能够发挥最大作用,这项技术必将改变传统汽车的设计生产方式,使汽车设计制造变得更加灵活。■