[00145057]基于轻量化技术的扭转梁式后悬架系统开发

一、课题来源与背景 根据柳科计字［2017］第33号文件下达的柳州市科学研究与技术开发计划课题“基于轻量化技术的扭转梁式后悬架系统开发”,决定由柳州五菱汽车工业有限公司承担,合同编号为2017AA10202,课题周期为2017年4月至2018年12月。当前市场上采用的扭转梁结构主要为V形板开式横梁或V形板开式横梁加扭杆形式,由于板式横梁中具有较大的扭转和剪切应力,为了降低焊缝应力而设计了多个加强板,从而使得这种结构的扭转梁重量相对较重、零件数量多、焊接工艺复杂、采购和零件管理成本高等缺点。 我公司原供货SGMW的宝骏510、宝骏530后扭梁式后悬架总成也是采用V形板式横梁加扭杆的结构形式。本课题研究的主要目标为采用管式封闭横梁结构形式,实现宝骏510、宝骏530后扭梁式后悬架总成轻量化。 二、技术原理及性能指标 通过本项目实施,完成项目全部工作内容,达到合同要求： 1、基于轻量化技术的扭转梁式后悬架系统开发：现有的扭转梁式后悬架系统的核心零部件扭转梁焊接总成采用的是钢板冲压成V型梁与2侧的拖曳臂焊接。为满足扭转刚度的要求,在V型梁中间焊接有扭杆。同时为保证扭梁和拖曳臂的焊接强度,增加了加强板结构。为优化结构和减轻重量,采用管件内高压成型成封闭扭梁结构,2端开缺口和2侧拖曳臂搭接焊。即可保证扭转刚度要求,有可减少零件数量,减轻零件重量。封闭式扭转梁的结构设计包括纵向摆臂、扭转横梁、弹簧座等主结构的设计,其中扭转横梁的结构设计最为关键,因为扭转横梁的厚度、横梁的安装角度以及横梁与纵臂的连接位置不仅关系整车转向特性、侧倾刚度等要求,而且横梁结构本身又要保证强度、疲劳寿命要求。封闭式扭转梁横梁为全封闭结构,为满足其使用要求,横梁必须设计成变截面形式,在短时间内若想获得符合要求的截面,有必要进行拓扑优化、形状优化和灵敏度分析等仿真手段,在确定各个设计变量对目标函数的影响因子,再根据影响因子的大小对设计变量进行修改,以便在符合约束条件的情况下,获得最优的截面结构,最后再进行刚度、强度和疲劳性能校核。由于扭转横梁采用高强度材料,且所设计的截面形状较为复杂,为了能够保证其制造精度需采用液压成形工艺。 2、各项性能指标均达到了预期要求：序号 指标要求 完成情况 证明文件 1 整车可靠性试验要求4万公里无严重塑性变形和开裂问题。 试验已完成,获得顾客OTS、PPAP认可 OTS、PPAP认可文件 2 扭转台架疲劳耐久试验17.5万次,横向、纵向、弹簧座、减振器等疲劳耐久试验20万次,试验完成后均无严重塑性变形或开裂问题。 台架试验已完成无严重变形或开裂 台架试验报告 3 总质量≥1750kg的乘用车的扭转梁式焊接总成质量（不包括衬套）≤25kg。（原总成质量27.46kg） 总成质量22.43kg 见图纸 3、经济指标完成情况：本项目主要针对上汽通用五菱宝骏530、宝骏510、宝骏730等高等乘用车平台开发,轻量化后扭梁悬架总成已实现批量供货,累计供货量53.8万台,实现产值1.25亿元,实现显著的经济效益。 三、技术的创造性与先进性 1、本课题产品设计的技术关键是,在采用新的封闭梁截面代替开口梁结构的情况下,即要保证总体重量减轻,但总成的性能要求要与原结构保持一致,包括产品模态、刚度、强度要求。总成的可靠性和耐久性不低于原结构。基于上述要求,课题组制定了CAE组、结构组、工艺组、试验组几个专业模块对产品开发过程中的技术问题进行攻关。在产品截面数模设计上,CAE余结构工程师密切合作,对设计的截面进行优化,保证产品模态、刚度、强度要求。 2、本课题产品工艺的技术关键是封闭扭梁的开发技术关键是封闭梁内高压成型工艺分析及端头原拖曳臂的焊接搭接。工艺上采用内高压成型技术保证型面的精度。搭接处采用激光切割工艺对搭接缺口进行精密切割,保证搭接间隙在1.2mm范围内。 四、技术的成熟程度,适用范围和安全性 在基于轻量化技术的扭转梁式后悬架系统开发中,先后开展了台架试验验证、ESC性能标定、道路可靠性试验验证。所有试验项目全部按照试验大纲和试验规范完成试验,试验样件全部达到合同及顾客的试验验证要求。已获得顾客OTS,PPAP认可实现了批量生产供货。产品至批量以来我重大质量问题投诉,产品质量运行状态良好。 五、应用情况及存在的问题 通过本课题的实施,五菱工业公司成功开发了封闭后扭梁式后悬架总成产品。为今后公司在封闭式扭梁产品开发过程中积累了丰富的经验。但同时,在产品设计上对高强度钢板的应用和成型上还有一些技术问题需要解决 。在产品工艺的焊接工艺设计和焊缝焊接参数的选择上还有较大的提升空间,后续我们将利用这个平台,开发出更多类似产品的封闭梁产品,为企业降本增效,实现企业效益最大化。 六、历年获奖情况 无。