CN109318671A - 一种汽车摆臂以及其加工工艺和设计方法 - Google Patents

Abstract

对汽车摆臂的结构的设计，通过克里金模型进行优化设计其最大屈服强度与重量，在保证轻量化的同时提升其强度，其采用一次成型的锻造，具有材料利用率高，成品率高，零件力学性能好，而且生产成本低，具有巨大的社会效益等优点。

Description

一种汽车摆臂以及其加工工艺和设计方法

技术领域

本发明涉及一种汽车零部件。更具体地说，它涉及一种汽车摆臂以及其加工工艺和设计方法。

背景技术

汽车摆臂总成车架以车较之间重要连接机构，根据不同悬架摆臂连接机构一般可以分为独立悬架与非独立悬架，独立悬架又派生出双横臂式独立悬架、双纵臂式独立悬架等几种悬架机构。在这些机构中，最主要的前提是要保证这些机构能够有足够的强度，这样才能起到连接的作用，但是现有的汽车摆臂总成中，为了连接需要就都会在摆臂支架上开设有连接孔，或是让摆臂支架为镂空结构，这样就大大的降低了其汽车摆臂总成的整体强度，大大降低了汽车摆臂总成的使用寿命，而且在使用的过程中，如汽车遇到下雨天、泥泞的路面上时，就需要保证其汽车摆臂总成能够有良好的排污排水能力，这样污垢才不会在汽车摆臂总成上堆积，且现有技术中的汽车摆臂多采用类似平面的三角结构(参见图1)，难以兼顾屈服强度和轻量化。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种屈服强度高且轻量化的汽车摆臂。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案其具有实心的摆臂本体，万向球头安装部，同一轴线贯通的前后衬套安装孔，万向球头安装部与前后衬套安装孔之间的摆臂本体部分高度上呈隆起状，且上述本体部分在表面上具有C字形凹陷。

通过采用上述技术方案，实心的摆臂本体就大大增强的汽车摆臂总成整体强度，大大增加了产品是使用寿命和安全性，能够让产品变的更加安全可靠，大大的争强市场竞争力。

本发明进一步设置为：所述的衬套所在轴线高于摆臂支架上端面。

通过采用上述技术方案，方便衬套与其他汽车零部件的连接和固定，在衬套与其他汽车零部件相连接时，连接部就会位于摆臂支架的上端，这样就不会影响汽车摆臂总成的使用，而且摆臂支架还能够能对连接处进行有效的保护，能够防止汽车在行驶的过程中，从下方飞溅起的异物，通过摆臂支架将其阻挡在下方。

本发明进一步对最大屈服应力和重量进行优化设置为：上述摆臂本体采用克里金模型进行优化，且满足如下条件：

摆臂的最大屈服应力以及重量W通过下列响应函数进行优化：

其中t是响应时间，β是一个常数，r(t)是一个包含期望值为0，且方差为σ²的正态分布函数值的矩阵，y是最大屈服应力和重量W的观察数据矩阵，R^-1是关联矩阵R的逆矩阵，q是单元向量，

其中，关联矩阵R和矩阵r(t)分别通过下式进行计算：

r(t)＝[R(t，t⁽¹⁾)，R(t，t⁽²⁾)，...，R(t，t^(ns))]^T

其中θ_i是关联系数，分别取n和n_s为6，求解的均方差的最小值，从而得出和重量W的最优值。

本发明进一步设置为：其采用一次成型的锻造，其包括将经过表面前处理的工件用水喷洒后放入电泳液为水性漆中进行电泳，电泳结束再次用水喷洒，最后将喷洒后的工件送入固化炉内进行烘干固化处理，温度为160～170℃，固化时间为50分钟，结束后即为成品从而材料利用率高，成品率高，零件力学性能好，而且生产成本低，具有巨大的社会效益。

附图说明

图1为现有技术中汽车摆臂的结构示意图；

图2为本发明实施例的结构俯视图；

图3为本发明实施例有限元受力分析图；

图4为本发明实施例的厚度示意图。

附图标记：1、上摆臂；2、下摆臂；3、球头销连接部；4、摆臂支架；5、摆臂本体；6、万向球头安装部；7、前衬套安装孔；8、后衬套安装孔；9、C字形凹陷。

具体实施方式

参照图2至图4对本发明的实施例做进一步说明。

如图2所示，汽车摆臂具有实心的摆臂本体5，万向球头安装部6，同一轴线贯通的前后衬套安装孔7/8，万向球头安装部6与前后衬套安装孔7/8之间的摆臂本体部分高度上呈隆起状，且上述本体部分在表面上具有C字形凹陷，所述的衬套所在轴线高于摆臂支架上端面。

如图3所示，利用有限元分析软件对上述摆臂本体采用克里金模型进行优化，且满足如下条件：

摆臂的最大屈服应力以及重量W通过下列响应函数进行优化：

其中t是响应时间，β是一个常数，r(t)是一个包含期望值为0，且方差为σ²的正态分布函数值的矩阵，y是最大屈服应力和重量W的观察数据矩阵，R^-1是关联矩阵R的逆矩阵，q是单元向量，

其中，关联矩阵R和矩阵r(t)分别通过下式进行计算：

r(t)＝[R(t，t⁽¹⁾)，R(t，t⁽²⁾)，...，R(t，t^(ns))]^T

其中θ_i是关联系数，分别取n和n_s为6，求解的均方差的最小值，从而得出和重量W的最优值。

例如，通过运行50组样本数据，克里金模型将原本重量为3449.9克，最大屈服强度为485.4MPa的摆臂，优化到重量为3122.3克，最大屈服强度为550MPa，重量降低了约9.5％，最大屈服强度提升了约13.3％，即不但保证了轻量化，而且提升了整体的屈服强度。

如图4所示，其摆臂本体部分隆起状部分从前后衬套安装孔到球头安装部外侧面的厚度分别为x₁，x₂，x₃，摆臂本体部分隆起状部分从前后衬套安装孔到球头安装部内侧面的厚度分别为x₄，x₅，x₆，且(x₁，x₂，x₃，x₄，x₅，x₆)满足如下条件：

x_L≤x≤x_U

x＝(x₁，x₂，x₃，x₄，x₅，x₆)^T

其中：

厚度下限x_L＝[11.029，16.775，12.326，8.8，14.425，10.507]mm；

厚度上限x_U＝[13.786，20.969，15.407，11，18.031，13.134]mm。

该摆臂其采用一次成型的锻造，其包括将经过表面前处理的工件用水喷洒后放入电泳液为水性漆中进行电泳，电泳结束再次用水喷洒，最后将喷洒后的工件送入固化炉内进行烘干固化处理，温度为160～170℃，固化时间为50分钟，结束后即为成品从而材料利用率高，成品率高，零件力学性能好，而且生产成本低，具有巨大的社会效益。

Claims (8)

1.一种汽车摆臂，其特征在于，所述摆臂具有实心的摆臂本体，万向球头安装部，同一轴线贯通的前后衬套安装孔，万向球头安装部与前后衬套安装孔之间的摆臂本体部分高度上呈隆起状，且上述本体部分在厚度上具有C字形凹陷，上述摆臂本体采用克里金模型进行优化，且满足如下条件：

摆臂的最大屈服应力以及重量W通过下列响应函数进行优化：

其中t是响应时间，β是一个常数，r(t)是一个包含期望值为0，且方差为σ²的正态分布函数值的矩阵，y是最大屈服应力和重量W的观察数据矩阵，R^-1是关联矩阵R的逆矩阵，q是单元向量，

其中，关联矩阵R和矩阵r(t)分别通过下式进行计算：

r(t)＝[R(t，t⁽¹⁾)，R(t，t⁽²⁾)，...，R(t，t^(ns)]^T

其中θ_i是关联系数，分别取n和n_s为6，求解的均方差的最小值，从而得出和重量W的最优值。

2.如权利要求1所述的汽车摆臂，其摆臂本体部分隆起状部分从前后衬套安装孔到球头安装部外侧面的厚度分别为x₁，x₂，x₃，摆臂本体部分隆起状部分从前后衬套安装孔到球头安装部内侧面的厚度分别为x₄，x₅，x₆，且(x₁，x₂，x₃，x₄，x₅，x₆)满足如下条件：

x_L≤x≤x_U

x＝(x₁，x₃，x₃，x₄，x₅，x₆)^T

其中，厚度下限x_L＝[11.029，16.775，12.326，8.8，14.425，10.507]mm,

厚度上限x_U＝[13.786，20.969，15.407，11，18.031，13.134]mm。

3.如权利要求1所述的汽车摆臂，所述的衬套所在轴线高于摆臂支架上端面。

4.如权利要求1所述的汽车摆臂的制造工艺，其采用一次成型的锻造。

5.如权利要求4所述的制造工艺，其包括将经过表面前处理的工件用水喷洒后放入电泳液为水性漆中进行电泳，电泳结束再次用水喷洒，最后将喷洒后的工件送入固化炉内进行烘干固化处理，温度为160～170℃，固化时间为50分钟，结束后即为成品。

6.一种优化汽车摆臂的设计方法，其将摆臂本体采用克里金模型进行优化，且满足如下条件：

摆臂的最大屈服应力以及重量W通过下列响应函数进行优化：

其中t是响应时间，β是一个常数，r(t)是一个包含期望值为0，且方差为σ²的正态分布函数值的矩阵，y是最大屈服应力和重量W的观察数据矩阵，R^-1是关联矩阵R的逆矩阵，q是单元向量，

其中，关联矩阵R和矩阵r(t)分别通过下式进行计算：

r(t)＝[R(t，r⁽¹⁾)，R(t，t⁽²⁾)，...，R(t，t^(ns))]^T

其中θ_i是关联系数，分别取n和n_s为6，求解的均方差的最小值，从而得出和重量W的最优值。

7.如权利要求6所述的设计方法，其摆臂本体部分隆起状部分从前后衬套安装孔到球头安装部外侧面的厚度分别为x₁，x₂，x₃，摆臂本体部分隆起状部分从前后衬套安装孔到球头安装部内侧面的厚度分别为x₄，x₅，x₆，且(x₁，x₂，x₃，x₄，x₅，x₆)满足如下条件：

x_L≤x≤x_U

x＝(x₁，x₂，x₃，x₄，x₅，x₆)^T

其中，厚度下限x_L＝[11.029，16.775，12.326，8.8，14.425，10.507]mm，厚度上限x_U＝[13.786，20.969，15.407，11，18.031，13.134]mm。

8.如权利要求6所述的设计方法，所述的衬套所在轴线高于摆臂支架上端面。