采用UG软件分析后轮罩减振器的静、动刚度，针对分析结果进行了具体的加强刚度的优化设计。本文以具体车型为实例，结构优化对研究车身的后轮罩减振器的静、动刚度的机构设计具有重要的实用价值。

前言

基于汽车轻量化的设计趋势，现代轿车的车身大都采用全承载式结构，全承载式结构使车辆行驶过程中车身承受来自路面的各种载荷，因而车身必须要有足够的刚度。如果车身刚度不足，可能造成车厢密封不严以致漏风、漏雨及内饰脱落等现象发生；在碰撞过程中，也可能会引起车身的门框、窗框、发动机罩口和行李箱开口等处的变形过大，直接或间接地影响汽车的动力响应和燃油经济性能，对汽车行驶的平顺性和操纵性也会产生不利的影响，从而影响汽车的主动安全性。

图1  原后轮罩上的减振器安装结构

车身刚度包括静刚度和动刚度，其中车身静态刚度包括弯曲刚度和扭转刚度两种，车身扭转刚度可由前（后）窗和侧框的对角线变化量、车身锁位及车身扭转角等指标来衡量，车身的弯曲刚度可由车身前（后）的变形量来衡量。

目前，在通用，车身静刚度分析已经贯穿于车身设计的各个环节，在各种新车型的设计阶段就能很好地控制白车身的各项刚度指标。在中国的工程实践中，提高白车身刚度的措施主要依赖于设计经验。

刚度定义

刚度定义为在特定的动态激扰下，结构抵抗变形的能力。静载荷下抵抗变形的能力称为静刚度，动载荷下抵抗变形的能力称为动刚度，即引起单位振幅所需要的动态力。静刚度一般用结构的在静载荷作用下的变形多少来衡量，动刚度则是用结构的固有频率来衡量。如果动作用力变化很慢，即动作用力变化的频率远小于结构的固有频率时，可以认为动刚度和静刚度基本相同；动作用力的频率远大于结构的固有频率时，结构则不容易变形，即变形较小，此时结构的动刚度相对激扰较大；动作用力的频率与结构的固有频率相近时，有可能出现共振现象，此时动刚度最小，变形最大。因此，动刚度是衡量结构抵抗预定动态激扰能力的特性。本文主要讨论后轮罩减振器的静、动刚度，

图2  新后轮罩上的减振器安装结构

后轮罩减振器结构与分析

从结构上分析，后轮罩上的减振器安装结构有两种，即原后轮罩上的减振器安装结构和新后轮罩上的减振器安装结构。

原后轮罩上的减振器安装结构（见图1）是一个单一的减振器支撑板结构，减振器传递过来的力，没有传递路径无法传递到后纵梁则无法将力有效的分散到整个车身，使应力集中在后轮罩顶部的局部区域，从而影起此处局部应力集中。

新后轮罩上的减振器安装结构（见图2）可以降低后减振器的对后轮罩的静、动刚度，还可以降低减振器对后轮罩的冲击结构，此设计车身的结构设计很有利，提高了此处的强度，并且此处焊点疲劳寿命由4.8提高到5.1。此外，还提高了车的质量和舒适性，这对提高产品的竞争力非常重要。

图3  运用UG软件的CAE对两种安装结构进行分析

本文采用UG软件对两种结构进行分析（见图3） 可知，第一种结构的静态、动态刚度在Y向左边为3.46kN/mm、右边为3.53kN/mm，不能满足SSTS target 4.0kN/mm（只针对两厢结构），主要原因是：原后轮罩上的减振器安装结构中，特征3是一个碗状的结构，它和下车体的纵梁不是直接联接，需通过1间接和纵梁联接在一起，这样的结构减振器传过来的力无法直接传递到后纵梁；第二种结构的静态、动态刚度在Y向由原来的左边3.46kN/mm、右边3.53kN/mm提高到左边4.15kN/mm、右边4.25kN/mm满足SSTS target。从虚拟分析的结果，可得出结论图2的结构比图1的结构好。

结构说明

该设计的特征3是倒L形状，它和1从顶部贴合一直联接到后轮罩内板的最下端，并且在总拼时还和下车体的纵梁直接焊接在一起，这样可以有效地把减振器上的力传递到后部下车体，有利于应力有传递到整个车身，但它增加了零件的重量和成本。

该设计理念也可以应用于其他类似的地方，如把车身设计为一个环状结构，使力的传递路径每个地方都是相通的，实用性强。焊点由碗状结构周圈与后轮罩焊接，减振器上的力都集中在后轮罩顶上的局部地区；更改为倒L形结构周圈与后轮罩焊接，同时减振器支架L形结构下边缘还与后轮罩、后纵梁焊接三层焊在一起，从而把减振器上的力有效传递到后纵梁上。

图4  减振器支架

使用减振器支架（见图4）的优点主要体现在以下三个方面：

（1）通过运用简单的结构和工艺，使其达到一个有效的降低后减振的静、动刚度；

（2）有效部分设计为倒L形结构，从而也增加了自身强度，降低了此处的局部应力，延迟了焊点寿命；

（3）把减振器支架L形结构下边缘与后轮罩、后纵梁焊接在一起，让减振器上的力通过减振器支架有效地传递到后纵梁上。

图5  减振器支撑板

实例比对

别克凯越HRV在后轮罩上的减振器安装结构里的是减振器支撑板（见图5），其静态、动态刚度在Y向左右分别只有3.85kN/mm、3.90kN/mm，而别克英朗GT在后轮罩上的减振器安装结构里的减振器支架，其静刚度&动刚度在Y向左右分别达到了4.53kN/mm、4.65kN/mm。别克凯越HRV后轮罩上的减振器安装结构只能满足耐久实验要求，但别克英朗GT却能超额完成耐久实验，从舒适性上比较，在颠仆的路上行使时，坐在别克英朗GT后座上的乘客比别克凯越HRV感觉要舒适得多，这主要归功于减振器支架的结构可把力有效地传输出去。

结束语

本设计在自身的结构方面，对局部刚度的提高有很大的帮助，但要想彻底提高NVH，还需要从整车出发，只有整车各区域的刚度都达到了要求，白车身整体的刚度才能提高，从而提高产品在市场上的竟争力。