某型轎車轉(zhuǎn)向節(jié)機構(gòu)設(shè)計分析-預(yù)覽頁
【正文】 ts fatigue strength.Key Word: Steering Knuckle, Finite Element Method, Static Analysis ANSYS, PROE，F(xiàn)atigue Strength II目 錄1 緒 論 1 選題背景 1 課題研究的目的與意義 12 轉(zhuǎn)向節(jié)的成型和結(jié)構(gòu) 3 轉(zhuǎn)向節(jié)的成型 3 轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu) 33 轉(zhuǎn)向節(jié)的三維建模和結(jié)構(gòu)分析 5 轉(zhuǎn)向節(jié)三維模型的建立 5 轉(zhuǎn)向節(jié)的受力分析 6 作用在轉(zhuǎn)向節(jié)上的靜載 6 作用在轉(zhuǎn)向節(jié)上的動載 7 轉(zhuǎn)向節(jié)有限元模型建立 7 單元類型和有限元網(wǎng)格劃分 7 轉(zhuǎn)向節(jié)材料和屬性 8 轉(zhuǎn)向節(jié)有限元模型的受力和約束 8 轉(zhuǎn)向節(jié)受力危險工況 10 計算結(jié)果分析 194 轉(zhuǎn)向節(jié)疲勞分析 20 引言 20 疲勞壽命的定義 20 AYSYS處理疲勞問題的過程 20 轉(zhuǎn)向節(jié)的疲勞分析計算 215 總 結(jié) 23致 謝 24參考文獻 251 緒 論 轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是否能夠安全穩(wěn)定工作的重要保障，汽車運行在不同工況過程中，它不僅僅承受來自于軸方向的負荷，尤其是在車輛在轉(zhuǎn)向和制動過程中，轉(zhuǎn)向節(jié)承受來自于汽車的動載荷[1] 。 選題背景轉(zhuǎn)向節(jié)運行的工況在實際生活中是比較復(fù)雜的，對于其是否安全可靠性，直接關(guān)系到用戶的人身安全以及財產(chǎn)的安全性。在當(dāng)前機械工程技術(shù)領(lǐng)域中我們經(jīng)常運用有限元分析法，因為它是目前最便捷也是最有效的數(shù)值計算方法，已成為現(xiàn)代機械工程設(shè)計技術(shù)組成的核心部分。對于研究轉(zhuǎn)向的疲勞強度分析也是十分必要，因為其疲勞強度就是表示其使用壽命，對于在實際生活中轉(zhuǎn)向節(jié)作為一件產(chǎn)品，當(dāng)然是要求它具有高的強度和較長的使用壽命。轉(zhuǎn)向節(jié)的是否滿足各個工況的性能要求，也就是直接影響著汽車在行駛過程中的安全、可靠以及穩(wěn)定性，駕駛員以及乘坐人員的性命安全也就和轉(zhuǎn)向節(jié)的性能要求緊密的聯(lián)系到一起。（ANSYS軟件是由世界上美國最大的有限元分析軟件公司之一開發(fā)的，是一種以分析集中于一體的大型的有限元分析軟件。），利用新型技術(shù)開發(fā)產(chǎn)品，通過ANSYS對其進行受力和疲勞分析，為轉(zhuǎn)向節(jié)的設(shè)計制造打下堅實的基礎(chǔ)，也為以后研究提供理論依據(jù)，便于研究計算和節(jié)約大量的分析時間。轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件形狀極不對稱，截面變化劇烈，屬復(fù)雜類鍛件，鍛造過程中支腿部分很難填充，所以轉(zhuǎn)向節(jié)成型難度較大，對于轉(zhuǎn)向節(jié)這一復(fù)雜零件在其鍛造成型中會發(fā)生彎曲折疊、以及不能保持表面光滑等缺陷。而這一成型方案則是在具有先進水平的鍛造生產(chǎn)線上實現(xiàn)的?，F(xiàn)在大多數(shù)汽車均采用整體鍛造式，本文所討論的轉(zhuǎn)向節(jié)也為整體鍛造式。兩個銷孔在同一中心線上，是由加工來保證的。而轉(zhuǎn)向節(jié)則可以繞主銷偏轉(zhuǎn)一定的角度，以使汽車轉(zhuǎn)向。此外，在拳部上方與轉(zhuǎn)向節(jié)上耳之間裝有調(diào)整墊片，以調(diào)整二者之間的間隙。轉(zhuǎn)向節(jié)的芯軸是供裝車輪輪轂的，還有裝制動器底板的凸緣。綜合考慮到整體式轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)向節(jié)本身的受力特點，建模時，對某些部分做了簡化處理，如考慮到螺栓和主銷對于實體本身的強度和剛度影響較小，所以主銷及轉(zhuǎn)向節(jié)與車體的螺栓聯(lián)接沒有在圖上畫出，轉(zhuǎn)向節(jié)兩個銷孔內(nèi)的襯套和轉(zhuǎn)向節(jié)兩耳處的錐孔也沒有在實體圖上畫出。同時轉(zhuǎn)向節(jié)實體上的小臺階，倒角等結(jié)構(gòu)也略去了。裝在轉(zhuǎn)向軸上的前輪可以繞主銷偏轉(zhuǎn)一定的角度從而可以實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向[4]。 (3) 通過不平路面工況在不平路面上行駛時車輛的振動使轉(zhuǎn)向節(jié)承受帶沖擊性的疲勞載荷，動載荷的方向與前軸靜載方向相同。其中，轉(zhuǎn)向節(jié)的基本受力情況有三種[9]：（1）車輪受垂直力的作用取車輪和轉(zhuǎn)向節(jié)為隔離體，假設(shè)上下擺臂與水平線夾角分別為，根據(jù)隔離體的平衡條件即可求出作用在轉(zhuǎn)向節(jié)和上下擺臂連接點A、B兩處的作用力。 車輪受縱向力作用 轉(zhuǎn)向節(jié)受力危險工況轉(zhuǎn)向節(jié)的危險工況主要有下面三種：緊急制動工況、側(cè)滑工況和越過不平路面工況。由于轉(zhuǎn)向節(jié)上安裝有軸承，因此制動時，轉(zhuǎn)向節(jié)不承受扭矩的作用[11]。則側(cè)向力和垂直反作用力所產(chǎn)生的力矩方向不同，導(dǎo)致作用在左右轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸上的彎矩也不相同[12]。此時。將建立的有限元模型在ANSYS中進行有限元分析。在越過不同工況的路面時，同樣也是這個道理道理，其中631MPa為最大應(yīng)力值,也大于材料的許用應(yīng)力值，但也僅僅集中在模擬集中力所加位置。這樣既不僅可以達到降低應(yīng)力目的，又可以進行轉(zhuǎn)接的輕質(zhì)化設(shè)計。 疲勞壽命的定義在研究疲勞壽命時，即是在研究積累理論。在實際應(yīng)用最多的就是線性積累這一理論。磁體同時承受多個載荷時，我們可以通過加法組合到一起。選擇其中一種不平路面工況進行分析。在實際生活中我們應(yīng)該要求的是加強其疲勞強度，從而增加轉(zhuǎn)向節(jié)的使用壽命，我們?nèi)绻筇岣咂淦趬勖ㄟ^以下幾點來實現(xiàn)：，減少摩擦5 總 結(jié)本文利用PRO/E軟件建立了轉(zhuǎn)向節(jié)的三維模型，然后將模型導(dǎo)入到ANSYS軟件中對其結(jié)構(gòu)強度進行有限元分析，并就結(jié)構(gòu)的變化對結(jié)構(gòu)的影響進行了分析。并且在ANYSY軟件中，通過通后處理器POST1對轉(zhuǎn)向節(jié)應(yīng)力集中區(qū)域進行疲勞強度分析計算，在有限元結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)之上，循環(huán)900000次情況下，導(dǎo)出試驗結(jié)果，得出疲勞強度數(shù)據(jù)，可以看出此時轉(zhuǎn)向節(jié)滿足試驗要求.[20]從有限元法的實際應(yīng)用來看，有限元分析在汽車及其零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，模態(tài)分析和碰撞分析等領(lǐng)域都有著很廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用CAE軟件并通過有限元的思想，在這些領(lǐng)域進行分析計算和仿真是今后工程技術(shù)應(yīng)用的一個主要方向。張老師幫我找資料，指導(dǎo)我用我學(xué)會；Pro/E軟件，現(xiàn)在我自己獨自進行轉(zhuǎn)向節(jié)的三維建模；在有限元方面，仇老師則給了我很大的幫助，有限元的理論知識相當(dāng)抽象，很難理解，但經(jīng)過仇老師形象的講解，枯燥的理論知識也變的相當(dāng)生動
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