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729

作者：

袁旦

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摘要：

转向节是汽车底盘中的重要零件之一,它与汽车的悬架,前车轴,转向系传动机构和制动器相连接,具有承受汽车前部载荷,带动前轮实现汽车转向等功能.本文在回顾了汽车转向节研究现状和趋势的基础上,应用有限元分析技术和结构优化设计方法,以浙江省重大专项《多车型共享底盘平台数字化开发技术及应用》为背景,分析了某汽车转向节的结构,约束与载荷情况,开展了转向节的强度分析,模态分析和优化设计等研究.论文的主要工作和成果如下: 1.在ANSYS中利用APDL语言建立了转向节的分析计算模型.在ANSYS软件中利用APDL参数化建模方法,建立了转向节分析的几何模型,采用10节点四面体单元SOLID92进行网格划分,并以多点约束单元MPC184处理了各类边界条件和载荷施加.所建立的转向节分析模型抓住了转向节结构的特征,反映了结构的特点和约束载荷状况;所编写的APDL程序具有易读性,可修改性和配套性等优点,为实际应用提供了基础. 2.利用ANSYS结构静力学分析模块进行了转向节强度分析.在对转向节约束,载荷进行分析的基础上,按照汽车行驶中三种典型工况的名义载荷计算方法,利用ANSYS结构静力学分析模块得到了各种工况条件下的应力云图与变形图,并分析了各种工况下转向节的受载情况和应力分布,结果表明该转向节满足强度要求. 3.利用ANSYS结构动力学分析模块进行了转向节模态分析.在详细研究模态分析理论的基础上,利用ANSYS结构动力学分析模块对转向节进行了模态分析,计算并提取了转向节的振动特性,求出了转向节的前十阶固有振型和频率,并对转向节产生的模态特性进行了分析. 4.利用ANSYS优化设计模块进行了转向节结构优化设计研究.以减轻重量为目标函数,以满足强度,刚度,频率等性态条件和几何边界条件为约束条件,选取几何尺寸,坐标作为设计变量,建立了转向节结构优化设计的数学模型,并利用ANSYS优化设计模块对转向节的转向拉臂,下支撑台,下凸耳以及上端块体等部位进行了结构形状优化,并对改善转向节应力集中提出可行建议. 最后,对全文进行总结,并对进一步的研究提出一些展望.

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关键词：

转向节 有限元 优化设计 模态 ANSYS 参数化

学位级别：

硕士

学位年度：

2010

DOI：

10.7666/d.y1776235

被引量：

35