纯电动汽车后副车架悬置支架研究

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随着国家“碳中和”目标的提出，新能源汽车在沿海城市将成为出行的首选。汽车不断更新换代，市场将有大量的新能源车型。纯电动汽车续驶里程不断增加，电池容量及电池包体积逐渐加大，前驱布置的动力总成已不适合中高端电动汽车底盘平台。全新电动汽车底盘平台，动力总成多采用后驱驱动，旧平台悬置两点布置在车身，一点布置在后副车架上的方案已经逐步被淘汰，新的纯电动悬置的三个固定点均布置在后副车架上，本文通过对后副车架悬置支架动静刚度研究分析，可为纯电动平台后副车架悬置支架刚度目标值，提供准确性设定及技术支持，从而避免NVH问题的产生。

一、后副车架有限元模型建立

后副车架数据采用三维设计CATIA软件设计完成，后驱动电机悬置与后副车架三点连接，如图1所示。使用Hypermesh对后副车架三维数据进行网格划分，壳单元类型为Quad4，Tria3，单元网格为5mm×5mm，壳单元数量78620，实体单元类型为Tria4,尺寸为5mm×5mm，数量3016，材料为QSTE420，密度为7.850e3kg/m³，杨氏模量2.1e11N/㎡，泊松比0.3，如表1所示。

二、后副车架悬置支架静刚度、动刚度计算

1.静刚度加载及约束

对后副车架网格添加约束和载荷，后副车架无衬套刚性连接，约束后副车架与车身4个安装点的1～6自由度，在后副车架悬置支架硬点位置X、Y和Z三个方向分别施加1kN的载荷，静刚度按照公式Ki=Fi/Si计算，其中Ki为支架静刚度，Fi为各项施加载荷，Si为单位载荷下的位移量，如表2所示。对后副车架网格施加约束及载荷，如图2所示。

2.静刚度分～析结果

通过有限元计算分析，后副车架三个悬置固定支架静刚度计算结果如下：1）左悬置支架在X方向的计算结果为15380N/mm，在Y方向的计算结果为8979N/mm，在Z方向的计算结果为15323N/mm，分别都达到目标，判定合格。2）右悬置支架在X方向的计算结果为15384N/mm，在Y方向的计算结果为8979N/mm，在Z方向的计算结果为15330N/mm，分别都达到目标，判定合格。3）后悬置支架在X方向的计算结果为17710N/mm，在Y方向的计算结果为110643N/mm，在Z方向的计算结果为26099N/mm，分别都达到目标，判定合格。

3.动刚度加载及约束

后副车架悬置支架动刚度计算分析，需要对划分后的后副车架网格添加约束和载荷，后副车架无衬套刚性连接，约束后副车架与车身4个安装点1～6的自由度，在悬置支架位置X、Y和Z三个方向分别施加单位力载荷，计算20～200Hz的平均动刚度KD1，如表3所示。

4.动刚度分析结果

通过有限元计算分析，后副车架上的三个悬置支架动刚度计算结果如下：1）左悬置支架在X方向的计算结果为14585N/mm，在Y方向的计算结果为8549N/mm，在Z方向的计算结果为11413N/mm，分别都达到目标，判定合格。2）右悬置支架在X方向的计算结果为14589N/mm，在Y方向的计算结果为8549N/mm，在Z方向的计算结果为11423N/mm，分别都达到目标，判定合格。算结果为14434N/mm，在Y方向的计算结果为93335N/mm，在Z方向的计算结果为15540N/mm，分别都达到目标，判定合格。

5.后副车架悬置支架动静刚度比研究

后副车架悬置支架动刚度和静刚度计算结果分析完成后，对动静刚度进行对比分析，得出悬置支架动静比均值为0.838，可得出悬置支架无动刚度迟滞现象，且随着振动频率的增加，悬置动刚度呈现下降趋势。后副车架悬置支架动静刚度比值如表4所示。三、悬置衬套刚度与悬置支架刚度分析依据整车目标要求，驱动电机解耦率要求≥80%的目标，通过解耦分析计算可得出悬置衬套各方向的动刚度要求，依据衬套隔振率需求，后副车架衬套动刚度与悬置衬套动刚度的目标比值是20倍，见表5。

三、结论

通过对纯电动汽车后副车架悬置支架动静刚度分析研究，得出悬置支架动静刚度平均比值为0.838，通过解耦率计算出悬置衬套动刚度后，依据隔振率要求，后副车架悬置支架动刚度与悬置衬套动刚度20倍比值关系，确定后副车架悬置支架的动刚度，再依据后副车架悬置支架动静刚度比值，确定后副车架悬置支架静刚度目标值，以此得到的后副车架悬置支架动刚度目标值较为准确，可避免后副车架悬置支架刚度不足或者刚度过大，同时避免驱动电机NVH问题。

作者:聂延志 江庆飞 吴毅 朱登火 孔凡永 单位:合众新能源汽车有限公司