副车架的主要作用：

1.作为悬架、动力总成等车身部件的载体。  

2.减少发动机、悬架运动时的振动。

3.将散件总成化,提高悬架的通用性,降低车企的研发成本。

如图表1-1我们可以从中看出汽车振动的传递路线。

表1-1  副车架减小震动的传递路径

振动传递级别 削弱振动的媒介 削减效果

1 轮胎胎面变形 吸收大量高频振动

2 轮胎的整体变形 吸收剩余高频振动

3 橡胶垫 减小悬挂系统的冲击

4 减振器 减小沟坎引起的长波振动

5 副车架 吸收剩余的一些振动

在前几级振动防振等级中,第五级的振动削减非常重要,能够提升整车的舒适性。合理的调试汽车的副车架能够使得细微的振动减弱使得驾驶员难以感受到。车架的调试如同汽车悬架的调试一样,如果汽车的副车架过软,在汽车运行过程中振动反馈比较小,虽然能够隔绝较大一部分的振动,但是,副车架过软会降低汽车的稳定性[3]。因此设计师在设计副车架的时候会综合考虑多方面的因素来调节副车架的软硬度,以最好的发挥副车架优点。

1.1.3副车架优缺点对比

汽车副车架虽然应用广泛,但它并不完美,他对整车的性能并没有很大的提升。但是副车架实现了汽车装配的模块化,模块化能够大大提升生产装配的效率,减少生产成本,但是汽车副车架的使用会导致汽车结构的复杂化,加重汽车的总质量。汽车副车架的材料有很多种,例如：钢、铝合金、镁铝合金、碳纤维,铝合与镁铝合金的广泛使用使得汽车的副车架质量大大减轻,但是生产成本也会因此增加。副车架优缺点对比如表1-2所示。

表1-2  副车架优缺点

优缺点 表现内容

优点 总成式结构,安装快捷方便,能够降低安装成本。

能够隔绝路面的振动反馈使得汽车的舒适性增加。

副车架能够有很好的结构刚度又能很好的吸能。

缺点 副车架比较庞大,增加了车身重量,增加了生产成本。

行车稳定性减弱,特别是现在路况比较差的公路上,赛车上很少使用。

1.2研究背景

伴随着我国经济的高速发展,人民的生活水平和质量明显提高,近几年我国汽车的数量越来越多,增速也越来越快,这说明了汽车已经成为人们的日常生活中不可或缺的交通工具。但是随着经济的飞速发展,能源也日益枯竭,人们便寻求更加环保节能的出行工具。因此,电动汽车便快速进入了人们的视野。

电动汽车副车架在使用过程中受力比较复杂,在承受重力作用的同时还承受汽车转向轮的径向拉压力,承受拉伸,扭转,弯曲复合应力。在汽车使用过程中,由于路面的石子或者凹坑会引起底盘纵梁和副车架的持续性振动,使副车架在前后桥中线位置处发生弹性弯曲变形,在副车架达到一定的疲劳次数后,副车架会产生变形直至断裂,这是电动汽车副车架常见的失效形式。最终,提升电动汽车的可靠性以及安全性成为汽车设计研究中热点之一。

1.3 研究现状

1.3.1有限元分析现状

1.3.2汽车副车架研究现状

1.4研究目的

对于副车架来说,在性能上主要目的是减小路面震动的传入,以及提高悬挂系统的连接刚度,因此装有副车架的车驾驶起来会感觉底盘非常扎实,非常紧凑。本课题中采用了直驱式轮毂电机,会导致轮胎的布置形式,及悬架的结构发生改变。为了延长电动汽车副车架的使用寿命,有必要加强对副车架的深入研究。因此需要改进传统的副车架,合理设计副车架的布置形式[8]。

1.5研究的步骤

1)根据给出的设计参数,确定副车架的主要尺寸以及副车架所采用的和结构形式。

首先,通过给定的参数模拟建模车轮以及控制臂的位置,然后再确定副车架的结构尺寸,对副车架的主要轮廓进行建模模拟,比对其是否干涉或者满足结构要求。