一种降应力扭力梁后轴

摘要

本发明公开了一种降应力扭力梁后轴，包括扭力梁、摆臂和减震座，扭力梁两端设有通槽，通槽底部还设有U型槽，扭力梁两端固定有第一挡板，第一挡板一端固定有第二挡板，第二挡板上固定有加强板，第一挡板另一端与摆臂上端固定，摆臂由第一盖板和摆槽组成，第一盖板外沿设有翻边板，第一盖板通过翻边板与摆槽固定连接，摆臂通过通槽与扭力梁固定，摆臂一端固定有衬套，摆臂另一端固定有驻车座，减震座分别与扭力梁和摆臂固定连接。有益效果：通过增加固定的加强板，提高了扭力梁扭转刚度的同时将应力集中转移；U型槽通过增加焊接部位的局部变形来降低焊接部位的应力集中；通过增设翻边板大大提高焊接部位的强度，同时使的第一盖板装配更方便。

说明书

技术领域

本发明涉及车辆工程领域，尤其涉及一种降应力扭力梁后轴。

背景技术

随着生活水平的提高，人们越来越多的购买了汽车作为代步工具，而汽车上都安装了悬挂，保证车辆行驶在凹凸不平路面上不产生侧倾。扭力梁式悬挂是汽车后悬挂类型的一种，是通过一个扭力梁轴来平衡左右车轮的上下跳动，以减小车辆的摇晃，保持车辆的平稳，属于非独立悬挂的一种类型，其工作原理是将非独立悬挂的车轮装在一个扭力梁的两端，当一边车轮上下跳动时，会使扭力梁绕轴跳动，从而带动另一侧车轮也相应地跳动，减小整个车身的倾斜或摇晃，由于扭力梁各零件直接都是焊接的，在倾覆力矩的作用下，各焊接部位最容易应力集中，进而导致疲劳断裂，从而大大降低非独立悬挂的寿命，同时也容易发生车辆故障。

发明内容

本发明针对上述背景技术中的情况，提供了一种降应力扭力梁后轴，通过多方面的局部优化，大大的降低了焊接部位的应力集中，提高了焊接部位的疲劳寿命。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种降应力扭力梁后轴，包括扭力梁、摆臂和减震座，所述扭力梁两端设有通槽，所述通槽底部还设有U型槽，所述扭力梁两端固定有第一挡板，所述第一挡板一端固定有第二挡板，所述第二挡板上固定有加强板，所述第一挡板另一端与所述摆臂上端固定，所述摆臂由第一盖板和摆槽组成，所述第一盖板外沿设有翻边板，所述第一盖板通过所述翻边板与所述摆槽固定连接，所述摆臂通过通槽与所述扭力梁固定，所述摆臂一端固定有衬套，所述摆臂另一端固定有驻车座，所述减震座分别与所述扭力梁和所述摆臂固定连接。

优选的，所述摆臂上还设有缺口槽，所述缺口槽宽度与所述U型槽宽度相同为10mm。

优选的，所述翻边板的高度为10mm。

优选的，所述第二挡板与所述加强板的夹角为20°，所述第二挡板上还设有V型槽。

优选的，所述第U型槽深度为25-30mm。

优选的，所述减震座上还固定有第二盖板，所述第二盖板分别与所述扭力梁侧边和第一盖板固定，所述减震座上还设有减震槽。

优选的，所述摆臂为空心结构，且横截面为梯形。

优选的，上述固定连接都为焊接。

当一边车轮遇到障碍物的碰撞时，车轮受到向上的作用力，即驻车座受到向上的作用力，由于驻车座与扭力梁在水平方向是有距离的，即扭力梁一端受有扭矩的同时还受有倾覆力矩，则扭力梁将会发生扭转和倾覆，由于扭力梁为U型结构，其内的第一挡板和第二挡板会阻碍扭力梁的扭曲，即阻碍位置出现应力集中，同时梁的倾覆和扭转都是通过摆臂造成的，则摆臂与梁的焊接部位也会出现应力集中，同时梁是向上倾覆，则摆臂与扭力梁通槽接触部分右上角位置应力集中最大，所以通过在扭力梁内侧与第二挡板上焊接加强板，通过加强板将扭力梁的扭曲变形向中间偏移，同时减少扭力梁上的通槽与摆臂侧面的局部接触，在共同作用下，将摆臂焊接部位应力集中降低到最优水平。

本发明的有益效果：通过增加固定的加强板，提高了扭力梁扭转刚度的同时将应力集中转移，进而阻碍应力的叠加；U型槽通过增加焊接部位的局部变形来降低焊接部位的应力集中；通过增设翻边板大大提高焊接部位的强度，同时使的第一盖板装配更方便。

附图说明

图1是本发明的结构示意图一。

图2是本发明的结构示意图二。

图3是本发明的结构示意图三。

图4是本发明局部放大示意图A。

图5是现有技术的简化示意图。

图6是现有技术的简化正视图。

图7是本发明的简化示意图。

图8是本发明的简化正视图。

图中：摆臂101、第一盖板102、缺口槽103、衬套104、翻边板105、减震座201、第二盖板202、减震槽203、扭力梁301、第一挡板302、第二挡板303、V型槽304、加强板305、U型槽306、通槽307、驻车座4。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中所述的实施例，本领域普通技术人员在不需要创造性劳动的 前提下所得到的所有其它实施例，都在本发明所保护的范围内。

实施例如图1至图8所示，一种降应力扭力梁301后轴，包括扭力梁301、摆臂101和减震座201，所述扭力梁301两端设有通槽307，所述通槽307底部还设有U型槽306，所述扭力梁301两端固定有第一挡板302，所述第一挡板302一端固定有第二挡板303，所述第二挡板303上固定有加强板305，所述第一挡板302另一端与所述摆臂101上端固定，所述摆臂101由第一盖板102和摆槽组成，所述第一盖板102外沿设有翻边板105，所述第一盖板102通过所述翻边板105与所述摆槽固定连接，所述摆臂101通过通槽307与所述扭力梁301固定，所述摆臂101一端固定有衬套104，所述摆臂101另一端固定有驻车座4，所述减震座201分别与所述扭力梁301和所述摆臂101固定连接。

所述摆臂101上还设有缺口槽103，所述缺口槽103宽度与所述U型槽306宽度相同为10mm。

所述翻边板105的高度为10mm。

所述第二挡板303与所述加强板305的夹角为20°，所述第二挡板303上还设有V型槽304。

所述第U型槽306深度为25-30mm。

所述减震座201上还固定有第二盖板202，所述第二盖板202分别与所述扭力梁301侧边和第一盖板102固定，所述减震座201上还设有减震槽203。

所述摆臂101为空心结构，且横截面为梯形。

上述固定连接都为焊接。

具体的仿真过程：模拟汽车行驶在凸起公路上的情况，通过ANSYS有限元软件来分析扭力梁后轴的静力学特性。

先建立扭力梁后轴的简化模型如图5-8所示，图5-6为未优化的扭力梁后轴简化模型，图7-8为本发明的扭力梁后轴简化模型。

定义材料属性：扭力梁后轴整体常用材料高强钢，杨氏模量E=2.1×10

划分网格：对扭力梁后轴中结构较为平整的区域使用六面体网格，对各连接部分使用四面体网格。

施加约束：模拟汽车行驶过程的颠簸情况，当车轮与障碍物接触时，障碍物对车轮施加一个反作用力，即对模型中a面施加向上的力F

运算求解：通过有限元计算结果显示，未优化前最危险部位出现在d部位，其最大应力为201.37MPa，次危险部位出现在e部位，e部位为焊接部位，其最大应力为179.63MPa，且最左端越过障碍物时，扭力梁左端最大变形量为2.943mm；然后对扭力梁后轴进行优化，多次优化的部分结果如下表：

表1 加强板夹角对扭力梁后轴的影响

表2 U型槽深度对扭力梁后轴的影响

表3 翻边板高度对扭力梁后轴的影响

通过上述的优化数据可知，加强板的夹角对最大应力值有显著影响，同时U型槽的深度和翻边板高度对e部位焊接位置的应力有显著影响；当加强板夹角为20°，U型槽深度为30mm，翻边板高度10mm，有最优结果，将上述最优参数再通过有限元软件计算得到最危险部位出现在f部位，其最大应力为218.67MPa，此时e部位最大应力127.82MPa，扭力梁左端变形量为3.187mm。

相比较未优化前，优化后扭力梁的最危险位置出现了偏移，将最危险位置从靠近摆臂焊接位置向扭力梁中间靠近，避免了应力叠加，虽然最大应力值提高了8.6%，但是还远没有达到扭力梁的屈服极限，同时焊接部位的最大应力下降了28.84%，虽然扭力梁焊接部分的形变量增加了8.3%，但是大大的提高了摆臂焊接部位的安全性。