車身前副車架安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計

張雪娟，闞洪貴

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

設(shè)計研究

車身前副車架安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計

張雪娟，闞洪貴

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

本文對車身前副車架安裝點的典型結(jié)構(gòu)類型、安裝點的結(jié)構(gòu)組成、安裝點結(jié)構(gòu)技術(shù)要求等進(jìn)行了介紹，針對副車架安裝點結(jié)構(gòu)的受力分析及開裂模式，提出了前副車架安裝點的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點。結(jié)構(gòu)設(shè)計包含CO2保護(hù)焊結(jié)構(gòu)設(shè)計、螺柱/螺紋套管及與之焊接的鈑件的材質(zhì)及料厚設(shè)計、防銹結(jié)構(gòu)設(shè)計。

前副車架；安裝結(jié)構(gòu)；設(shè)計；開裂模式

CLC NO.:U463.8Document Code:AArticle ID:1671-7988(2015)07-01-03

引言

汽車副車架是支撐前后車橋/懸掛的支架，使車橋/懸掛通過它與車身連接，具有阻隔振動和噪音的作用[1]。汽車副車架一般通過螺栓固定在車身上,成為車身承載結(jié)構(gòu)的一部分，起到提高剛度和承載能力的重要作用。同時，作為底盤系統(tǒng)的主要安裝平臺，副車架直接承受和傳遞路面的各種載荷，對其連接區(qū)域車身結(jié)構(gòu)有較高要求，因此副車架在車身上的安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計及連接方式設(shè)計就顯得尤為重要。

1、車身前副車架安裝點的定義

前副車架安裝點是指車身上用來固定前副車架的安裝結(jié)構(gòu)，通常在車身上焊接螺柱或者螺紋套管，用于固定副車架。車身前副車架安裝點通常為4個，極少數(shù)設(shè)置6個。圖1為4安裝點示意圖，圖2為6安裝點示意圖。

2、車身前副車架安裝點的組成

車身前副車架安裝點結(jié)構(gòu)一般包括:安裝螺柱/螺紋套管、固定板、上固定板（支架）、發(fā)艙縱梁（或縱梁連接板）等板件構(gòu)成。圖3為前副車架安裝點結(jié)構(gòu)示意圖。

通常情況下，安裝螺柱與螺紋套管組合或全為螺紋套管組合均普遍使用，圖4為螺柱與螺紋套管組合示例，圖5為螺紋套管組合示例。

3、車身前副車架安裝結(jié)構(gòu)技術(shù)要求

車身前副車架安裝結(jié)構(gòu)首先要滿足副車架安裝功能，車體上要焊接螺柱/螺紋套管，其螺紋規(guī)格、機(jī)械強(qiáng)度等要根據(jù)副車架分組要求設(shè)計；同時，車體安裝結(jié)構(gòu)要滿足前副車架及安裝其上的發(fā)動機(jī)、變速器等承載需求。

4、車身前副車架安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計

前副車架安裝結(jié)構(gòu)一般由安裝螺柱/螺紋套管、固定板、上固定板（支架）、發(fā)艙縱梁（或縱梁連接板）等板件構(gòu)成。螺柱/螺紋套管焊接一般采用CO2保護(hù)焊，固定板及其他鈑金件采用點焊。下圖6為某型車的副車架螺柱/螺紋套管焊接的示意圖。

4.1 受力分析

副車架安裝點中，受力最惡劣的是螺柱型安裝點結(jié)構(gòu)。如右圖7所示，路面與懸架系統(tǒng)給予螺柱一個繞其固定中心（CO2保護(hù)焊接部位）的扭矩M和一個上下往復(fù)的力F。實際過程中，螺柱受到的是二者的交變載荷。

4.2 開裂模式

一般斷裂有連接點處斷裂和非連接點處斷裂兩種模式。

車身連接點處斷裂表現(xiàn)為焊點（或者弧焊焊接處）撕裂、開裂、焊接處以及螺紋連接處開裂、斷裂等，該種開裂由于連接點的強(qiáng)度偏弱導(dǎo)致；

車身非連接點處開裂表現(xiàn)為板件面開裂、斷裂等，該種開裂由于板件的自身強(qiáng)度不足導(dǎo)致。

目前，自主品牌設(shè)計公司CO2保護(hù)焊一般為人工，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，焊接缺陷多。

4.3 CO2保護(hù)焊結(jié)構(gòu)設(shè)計

副車架安裝螺柱/螺紋套管一般與上下固定板（支架）間采用CO2保護(hù)焊焊接，如下圖8所示。

由于螺柱/螺紋套管為機(jī)加工件，為避免焊接缺陷，與之焊接的板件的厚度應(yīng)在2mm以上，焊接后薄板的熔深控制在0.15t～0.3t,焊珠應(yīng)具備一定的余高[2]，如下圖9所示。

4.4 料厚及材質(zhì)設(shè)計

為確保車體副車架安裝點具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，與螺柱/螺紋套管產(chǎn)生焊接關(guān)系的板件料厚需要根據(jù)CAE分析及標(biāo)桿結(jié)構(gòu)（下表1所示）綜合分析后設(shè)定。如前所述，參與CO2保護(hù)焊焊接的板件的料厚要在2mm以上。

對于螺柱/螺紋套管，其機(jī)械強(qiáng)度等級一般要求為10.9級/10級，根據(jù)GB/T3098.1相關(guān)條款規(guī)定，其材料一般選用低碳合金鋼[3]，如35CrMo，同時需要熱處理[4]。

4.5 防銹結(jié)構(gòu)設(shè)計

車體副車架安裝點一般構(gòu)成封閉空腔，因此，要在腔體結(jié)構(gòu)中設(shè)計排水/氣的特征，一般為排氣筋，如下圖10所示。

5、小結(jié)

車身前副車架安裝點的設(shè)計不僅要考慮好的結(jié)構(gòu)設(shè)計，還要分析副車架安裝點的受力分析及開裂模式。本文對車身前副車架安裝點的典型結(jié)構(gòu)類型、安裝點的結(jié)構(gòu)組成、安裝點結(jié)構(gòu)技術(shù)要求等進(jìn)行了介紹，并針對副車架安裝點結(jié)構(gòu)的受力分析及開裂模式，提出了前副車架安裝點的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點。正確的副車架安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計可以起到提高剛度和承載能力的重要作用。

[1] 李建如．副車架與車身連接接頭設(shè)計 上海汽車．2014

[2] 江淮汽車公司.Q/JQ 16088-2014 —白車身CO2弧焊質(zhì)量評價要求．合肥:江淮汽車公司.

[3] GB/T 3077－1999 合金結(jié)構(gòu)鋼．

[4] GB/T 3098.1－2010 緊固件機(jī)械性能 螺栓, 螺釘和螺柱．

Installation Structure Design of Front Subframe of Car Body

Zhang Xuejuan, Kan Honggui
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）

This article mainly discusses typical structure type of front subframe installation、the made of installation structure and the structure technology of installation,according force analysis and crack patterns of front subframe installation structure,it informs structure design key point of front subframe.Structure design include CO2 welding design、material and thickness design of stud/theaded casing and welded plate、rust proofing.

Front subframe; Installation structure; design; Crack patterns

U463.8

A

1671-7988(2015)07-01-03

張雪娟，車體設(shè)計主管工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心車身電子研究院。