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汽车可靠性研发：底盘结构的耐久性分析

2023-09-09 14:28:12·  来源：汽车测试网  
　

1、汽车底盘结构概述

汽车底盘由传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统四部分组成。底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，成形汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。

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汽车底盘结构耐久分析主要包括底盘刚度分析、底盘强度分析及底盘疲劳分析三个关键的工程分析领域，在确保汽车底盘性能、安全性和耐久性方面起着重要作用。


  • 底盘的刚度是指其抵抗变形和扭曲的能力，这对于车辆的悬挂系统、操控性和乘坐舒适性至关重要。底盘的刚度分析通常包括弯曲刚度、扭转刚度及剪切刚度。
  • 底盘的强度分析涉及评估底盘结构是否足够强大，能够承受各种应力和负载，以确保车辆的安全性和耐久性。底盘强度分析主要包括静态负载分析、碰撞分析及材料强度分析等。
  • 底盘疲劳分析指底盘在长期使用中可能会遇到不断变化的负载，这可能导致疲劳损伤。底盘疲劳分析的目标是评估底盘在不断循环负载下的耐久性，主要包括疲劳寿命分析、振动分析及疲劳监测等。


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    2、悬架类型简介

    悬挂系统是汽车的重要组成部分，影响车辆的悬挂性能、操控性和驾驶舒适性，决定车辆在不平坦道路上的悬挂和操控性能。不同类型的悬挂系统具有各自的特点和优劣势，选择哪种类型通常取决于车辆类型、用途和预算，本文介绍麦弗逊式前悬架、双横臂式前悬架、扭力梁式后悬架、多连杆后悬架四种悬架系统。

    2.1麦弗逊式前悬架（MacPherson Strut Front Suspension）

    麦弗逊式悬挂是一种常见的前悬挂类型，特别在小型和中型汽车中广泛使用，包括一对上下连接的部件弹簧和减震器，它们都被包装在一个单一的支撑结构中，通常称为麦弗逊支柱或麦弗逊柱，这个支柱通过轮毂连接到车轮。

    适用性：麦弗逊式悬挂相对简单，具有良好的悬挂性能和成本效益，但在极端的驾驶条件下，悬挂几何学可能会有一些变化，影响车辆的操控性能。

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    麦弗逊式悬挂三维图纸（图片来源网络）

    2.2双横臂式前悬架（Double Wishbone Front Suspension）

    双横臂式悬挂（也称为独立悬挂）在前悬挂中提供了更多的独立性和精确的悬挂几何学控制。它由两个上下平行的控制臂组成，每个控制臂连接到车身和轮毂。

    适用性：悬挂提供了更好的悬挂几何学控制，使车辆更容易应对高速行驶和极端的驾驶条件。它通常用于高性能和豪华汽车。

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    双横臂式悬挂三维图纸（图片来源网络）

    2.3扭力梁式后悬架（Torsion Beam Rear Suspension）

    扭力梁式后悬挂是一种常见的后悬挂类型，特别在小型和紧凑型汽车中使，包括一根连接在车轮之间的横向梁，这个梁可以旋转，以允许一侧的轮胎响应不平坦的道路。

    适用性：悬挂类型相对简单且成本较低，适用于一般的城市驾驶，但在极端驾驶条件下可能不如其他类型的悬挂表现出色。

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    扭力梁式后悬挂三维图纸（图片来源网络）

    2.4多连杆后悬架（Multi-link Rear Suspension）

    多连杆后悬挂是一种高级的后悬挂类型，它使用多个连杆和控制臂来精确控制轮胎的运动。这种悬挂类型通常提供卓越的悬挂几何学控制和驾驶稳定性。

    适用性：在高性能汽车和豪华车型中经常使用，因为它可以提供更好的操控性和乘坐舒适性，尤其是在高速驾驶和曲线行驶时。

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    多连杆后悬挂三维图纸（图片来源网络）

    3、前悬架结构的耐久分析

    前悬挂系统是汽车的重要组成部分，它支持和控制前轮的运动，影响着车辆的悬挂性能和操控性。耐久分析是评估前悬挂系统各个关键部件在长期使用中是否能够承受循环负载和道路振动而不发生疲劳损伤或故障的过程。前悬挂结构各个部件的耐久分析主要包括前转向节的结构耐久分析、下控制臂的结构耐久分析、前副车架的结构耐久分析、上控制臂的结构耐久分析及稳定杆的结构耐久分析5部分。

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    4、后悬架结构的耐久分析

    后悬挂系统也是汽车的关键组成部分，它支持和控制后轮的运动，对车辆的悬挂性能、稳定性和驾驶舒适性起着重要作用。耐久分析是评估后悬挂系统各个关键部件在长期使用中是否能够承受循环负载和道路振动而不发生疲劳损伤或故障的过程。后悬挂结构各个部件的耐久分析主要包括后转向节的结构耐久分析、后副车架的结构耐久分析、后悬架弹簧托臂的结构耐久分析、二力杆控制臂的结构耐久分析、扭力梁的结构耐久分析5个部分。

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    5、动力悬置支架的结构耐久分析

    动力悬置支架是汽车的一个重要组成部分，用于支撑发动机和变速器，并连接到车辆底盘，对车辆的悬挂性能和驾驶舒适性有着重要影响。动力悬置支架组件需要在长期使用中承受来自引擎和变速器的巨大负载以及道路振动，耐久分析有助于确保其在行驶中保持安全、稳定和可靠性。

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    汽车底盘结构的耐久性分析是确保汽车在长期使用中安全、可靠和耐久的关键步骤。通过模拟各种负载、振动和疲劳条件，工程师能够识别潜在的结构问题，预测零部件的寿命，评估材料的性能，以及改进设计以提高整体性能。这个分析过程有助于减少故障、提高安全性，并确保车辆在各种驾驶条件下表现出色，从而为驾驶者和乘客提供更好的行驶体验。

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