车身前轮包刚度优化

刘高峰，张雪娟

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

车身前轮包刚度优化

刘高峰，张雪娟

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

针对某车型市场反馈的两前轮内侧轮胎偏磨问题，选取市场成熟稳定且未出现轮胎偏磨问题的目标车型作为参考，通过对比分析问题车型与目标车型前轮包结构及刚度，确定出问题车型的前轮包结构比目标车型弱，刚度比目标车型差。参考目标车型的前轮包结构提出优化方案，并进行CAE对比分析验证，最终确定优化方案是增加部分件的料厚，优化后问题车型前轮包钢度达到目标车型前轮包刚度水平。

前轮包；偏磨；刚度；变形量

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.044

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-138-03

1、问题背景

某车型市场反馈两前轮内侧轮胎偏磨[1]，偏磨车辆前轮为负外倾[2]。前轮包刚度可能为影响轮胎偏磨的原因之一，特对车身前轮包刚度问题进行分析确认，提出优化方案，最终达到刚度优化的目的。

2、前轮包结构介绍及影响刚度因素分析

2.1 前轮包是前减震器的安装及支撑结构，在汽车行驶过程中受到地面的冲击，是车体重要的承载结构。

2.2 根据轮包结构有无前轮包加强板可分为两类

结构一：有前轮包加强板，如图1；

结构二：无前轮包加强板，如图2。

2.3 前轮包主要组成有，如图3所示

1.减震器安装板；2.前轮包；3.前轮包前板；4.前轮包加强梁（仅结构一类车型有）；5.上边梁；6.边梁侧封板；7.前悬内边梁加强板；8.前悬下加强梁。

2.4 影响前轮包刚度的主要因素有，如图4所示

1.前轮包以上6个零部件的料厚；

2.孔心与边梁Y向尺寸a，a值越小越好；3.边梁空腔截面尺寸b×c，数值越大越好。

3、问题车辆结构及刚度对比分析

现选取市场上已量产车型，且无偏磨市场问题反馈的车型作为目标车型，两者前轮包结构及刚度进行对比，目的是对比两者结构优缺点，为结构优化目标及优化方案提供参考。

3.1 结构对比

问题车辆前轮包结构属于上述结构一：无轮包加强梁。

目标车辆前轮包结构属于上述结构二：有轮包加强梁。

部件料厚及相关影响尺寸因素对比详见表1：

表1 部件料厚及相关影响尺寸因素对比

①问题车型前轮包结构形式为结构二，无件4；问题车型件5、件6料厚弱于目标车型,问题车型件3料厚优于目标车型，其余料厚相同；

②孔心与边梁Y向尺寸a：问题车型 a值尺寸优于目标车型；

③空腔截面尺寸b×c：问题车型优于目标车型；

结构对比小结：问题车型前轮包部件料厚低于S5，但是边梁截面尺寸及孔心到边梁距离都略优于目标车型，综合来看问题车型略差于目标车型。

3.2 CAE刚度对比

模型描述：为了对比两车型前轮包局部刚度，加载点选取前悬架安装中，以安装点中心为参考，模型截取车身X=519mm，Y=241mm，尽量减少车身对轮包刚度的影响，如图5所示；

工况选择：

工况一：垂直3.5g；

工况二：制动1g；

工况三：转弯1g。

表2是同载荷下两车型前轮包刚度对比情况，CAE分析结果是变形量，变形量越小，对应刚度越好。分析结果显示：问题车型在三种工况下的变形量均比目标车型大，即轮包刚度比目标车型差。

表2 CAE分析结果

综上分析：问题车型前轮包结构及刚度均比目标车型差，确认前轮包刚度弱是影响轮胎偏磨的原因之一。

4、优化目标及优化方案

4.1 优化目标

参考目标车型对问题提车型的前轮包结构进行优化，使其前轮包刚度达到目标车型前轮包刚度水平。

4.2 优化方案

考虑到问题车型已量产，优化方案不能涉及模具大范围修改，根据上述结构对比，提出以下两个可行的优化方案：

方案一：问题车型增加部件4（前轮包加强板，料厚1.2t），如图6；

方案二：增加上述部件3、5、6的料厚，具体如下：

部件3：料厚由0.8t增加到1.0t；部件5：料厚由0.8t增加到1.2t；部件6：料厚由0.8t增加到1.0t。

5、CAE分析验证及方案确认

模型及工况同上述分析，两种优化方案分析结果见表3：

Stiffness Optimization of Body Front Wheel House

Liu Gaofeng, Zhang Xuejuan
（Anhui Jianghuai Automobile Co.Ltd., Anhui Hefei 230601 )

According to the market feedback of the wear problems on the inner side of front tires for some models of cars, we selected the mature benchmarks in the market which don’t have the tires wear problems, analyzed and made the comparison of the structure and stiffness of front wheels between the models which have the problems of tires and benchmarks, which came to a conclusion that the structure and stiffness of front wheels of the problem models are worse than the conditions of benchmarks. Refer to the structure of the benchmarks to give an optimizing proposal, and comparison by the CAE analyze, finally to confirm that the proposal could be to increase the thickness of raw material, and the stiffness of front wheels of the problem models would become as well as the stiffness of benchmarks after optimizing.

Front wheel house; Uneven wear; Stiffness; Deflection

U462.1

A

1671-7988(2016)10-138-03

刘高峰，（1984-），男，工程规划工程师，就职于江淮汽车技术中心。