简单分析汽车底盘系统的解决方案

1、传动系统Abaqus解决方案

传动系统主要起传递功率的作用，涉及大量的传动齿轮，因此接触与接触疲劳的计算显的尤为重要。

（1）齿轮传动分析
齿轮是重要的传动零件，齿轮的模拟面临的挑战主要是：几何形状复杂（局部尺度很小），接触面多，接触面随时间变化而变化等等。使用Abaqus可以分析齿轮在各种工况和状态下的接触应力，为强度和寿命设计提供参考。可以使用Python语言在Abaqus环境下对齿轮进行参数化建模和分析二次开发，实现快速建模和分析。



（2）万向节封套接触分析
万向节密封套由橡胶材料制成，其防尘防漏功能，工作中承受大的变形。Abaqus提供多种橡胶材料模型，并依靠其卓越的材料非线性、几何非线性和接触非线性功能，可以方便灵活的处理各种复杂的密封件，提高密封效果，延长寿命。



（3）传动轴总成接触及模态计算
传动轴的工作条件很恶劣，汽车行驶时，由于悬架变位，变速器与驱动桥的相对位置不断变化，使传动轴与变速器间存在相对轴向位移。汽车在起步、加速和制动时，传动轴要承受很大扭矩，是汽车传动轴系中关键总成之一。它对整车性能影响极大，因此在设计时必须特别重视。



（4）驱动桥及桥壳应力计算
驱动桥桥壳是汽车上的主要零件之一，驱动车轮上的牵引力、制动力、侧向力和垂向力是经过桥壳传到悬架及车架或车厢上。桥壳既是承载又是传力件，同时它又是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置的外壳。在汽车行驶过程中，桥壳承载繁重的载荷，尤其是当汽车通过不平路面时，由于车轮与地面间所产生的冲击载荷，在设计不当或制造工艺有问题时，会引起桥壳变形或折断。因此，驱动桥必须有足够的强度和刚度，足够的寿命。



2、行驶系Abaqus解决方案

汽车行驶系包括车架车桥悬挂和车轮等总成，它起着连接汽车各大总成，承受各总成和发动机，变速箱，驾驶室，电瓶，邮箱，备胎等设备和运输载荷的作用力，并接收高速行驶，转向，制动等工况和汽车外表面空气阻力等多种作用，强度设计非常重要。此外，行驶系统担负吸收冲击能量，缓和冲击力，保证乘坐舒适性的作用，因此对行驶系的刚度要求也比较高。

（1）前后桥塑性变形
通常的有限元分析程序，都是以分析部件或子系统为主。比如汽车的前桥和后桥都是单独进行分析。这样，不容易确定子系统的载荷和边界条件。需要使用者做大量的假设，才能进行分析。

而Abaqus把各个需要分析的部件或子系统作为一个整体进行分析，对整体直接施加外部载荷和边界条件，这样使得没有经验的用户可以根据实际的情况进行分析，降低了对用户的要求。并且，同时对一个模型可以进行静力和动力分析，得到结构的重要参数，为改进设计提供依据。



（2）车架多工况分析
汽车的实际工作状况非常复杂，多达几十种到几百种，如果对每一种工作状况都进行独立的分析，求解的时间与效率都非常低。利用多工况分析，可以在一次分析中，将所有的工作状况全部求解。这样，既可以节省分析时间、缩短研发时间，又可以提高工作效率。



（3）底盘耐久振动分析
进行整车耐久实验往往需要大量的时间和人力投入，Abaqus可对整个底盘或车辆进行虚拟振动实验模拟。使用Abaqus提供的插件，可以很方便的对激励部分进行建模和加载。



（4）钢板弹簧强度分析
钢板弹簧作为汽车悬架系统用的很多的弹性元件，其用来承受并传递垂直载荷缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。在板簧的机构的运动过程中，在副簧与副簧支架接触以后，弹簧刚度会随之变大，Abaqus可以很好分析钢板弹簧在整个运动过程中的刚度变化。

（5）悬架系统安装过程分析
悬架是汽车中重要的减震系统。悬架的设计直接影响到整车的舒适性。悬架的安装过程，也是设计分析的重点。Abauqs可以按照安装顺序，分析预应力状态的各种悬架系统，为整车的设计提供合理的设计参数。



（6）中立作用下的静态平衡
分析整车在重力作用下的静态平衡，分析悬挂部件和轮胎应力，为碰撞计算做准备。



3、转向系与制动系Abaqus解决方案

转向系是保证汽车安全行驶的重要装置之一，要求其工作可靠，操纵轻便灵活，保证转向车辆转向规律争取稳定，转向机构还应鞥呢减弱或避免地面实际在转向车轮上的冲击传到转向盘上，同时当汽车发生碰撞的时候，转向装置还应能减轻避免对驾驶员的伤害。制动系利用与车身或车架相连的非旋转原件和车轮或传动轴相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动的趋势，并将运动的车轮的动能转化为摩擦副的热能耗散到大气中。因此制动系的工作过程中的磨损，已经热固耦合分析，以及由于刹车盘与刹车片之间的摩擦引起的尖啸声，都是分析的重点。



（1）转向管柱强度分析
汽车转向管柱作为驾驶员操控汽车的重要部件，其安全性和可靠性显得尤为重要。通过强行扭转的方向盘使得锁止机构失效，从而使整个转向系统失效，近而发生车辆盗窃的现象。所以转向管柱及点火锁的组合机构必须具有较高抵抗变形与抗扭转的性能，才能保证在较大的外力矩下不发生破坏。



（2）控制臂计算
车辆碰到路沿时，下控制臂发生了屈曲变形，实验结果与计算结果的对比。



（3）控制臂拓扑优化分析
按照减重目标进行刚度优化，在重量减少的同时满足刚度最大的要求，Abaqus/ATOM可以在Abaqus/CAE界面下进行非线性优化，设计出结构更合理、使用材料更少的产品。



（4）转向节承载力分析
转向节是汽车转向桥上的主要零件之一，能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向，转向节的共用是承受汽车前部载荷，支撑并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。在汽车行驶状态下，它承受着多变的冲击载荷，因此，要求其具有很高的强度。



（5）刹车啸声分析
制动器啸声是汽车噪声的重点考虑因素。传统的分析，不容易考虑制动钳预紧力和摩擦阻尼的影响，需要分析者具有大量的使用经验，致使分析结果不理想。Abaqus可以方便的引入预紧力和摩擦的影响，并利用复模态分析方法，轻松求解系统的复特征问题，为结构设计提供合理的设计参数。



（6）盘式制动器压力容积分析
压力容积指的是制动时由于制动器受力变形引起的制动液补液量，体现了整个制动器系统的刚度。影响制动系统压力容积的因素包括摩擦片的压缩率，各部件的设计刚度等等。压力容积大小与制动踏板的行程直接相关，用Abaqus可以分析整个盘式制动器总成的压力容积（所需液量）。



（7）刹车盘热固耦合分析
刹车过程中，因为刹车盘与刹车片之间的相互作用，会产生大量的热，有时刹车盘温度可以上升至700摄氏度，如果设计不合理，在热应力的作用下，刹车盘上会出现相应的裂纹。利用Abaqus强大的传热以及热固耦合分析可以对刹车盘上的温度以及热应力进行准确的预测。为刹车盘的设计提供强有力的指导。



（8）ABS刹车分析
使用Abaqus和Dymola可以对ABS（制动防抱死系统）进行仿真分析，Dymola可以根据Abaqus输出的参数反馈调整载荷，实现动态的实时仿真模拟分析。


（9）鼓式制动器底版成型分析
Abaqus Explicit的准静态成型功能可以精确分析底板的成型塑性区和回弹量，避免冲压破损和起皱。



（10）驻车制动器操纵杆分析
驻车制动操纵机构是汽车的一个极为重要的部件，直接关系到行车安全。该机构主要有薄壁冲压件组成，刚性是其关键指标之一。操纵机构若刚度不够，使用过程中手制动臂在纵向力和侧向力的作用下会产生过大的变形，甚至产生不可恢复的残余变形，严重影响手制动器的使用性能。