汽車的輕量化是減少有害排放和降低能源消耗的有效途徑。轉(zhuǎn)向節(jié)作為汽車懸架中的重要零件之一,其承載簧上質(zhì)量,承受工況惡劣且復雜,對其的結(jié)構(gòu)強度要求較高,因此轉(zhuǎn)向節(jié)多為使用強度較大的鑄鐵件,但其缺點是質(zhì)量較大,也不容易在結(jié)構(gòu)上進一步輕量化。目前越來越多汽車廠商將鑄鐵轉(zhuǎn)向節(jié)改為鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié),然而直接改為采用鋁合金材料,容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)剛強度不足,通常的做法是在原來結(jié)構(gòu)上增加較多的材料以獲得足夠的強度,但盲目地增加材料并不能高效地利用材料,導致最終減重效果不明顯。為此,本文以某款SUV汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的輕量化開發(fā)項目為基礎(chǔ),對其展開了基于拓撲優(yōu)化的結(jié)構(gòu)輕量化設計方法研究,并綜合運用有限元分析和疲勞仿真分析預測轉(zhuǎn)向節(jié)的靜強度與疲勞性能,從而為鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié)或底盤懸架中其他鋁合金零件的結(jié)構(gòu)輕量化設計提供有益參考。本文首先論述了轉(zhuǎn)向節(jié)常見的載荷獲取方法,根據(jù)載荷形式不同,對轉(zhuǎn)向節(jié)分別建立三種有限元建模方法,分析了其各自的優(yōu)缺點和適用性,結(jié)果表明慣性釋放法可以更為有效地模擬實際受力狀況。以某款轉(zhuǎn)向節(jié)為研究對象,分析了對轉(zhuǎn)向節(jié)進行拓撲優(yōu)化的方法,并分析了在不同的工藝約束下拓撲優(yōu)化結(jié)果的區(qū)別和優(yōu)劣勢,得出了更適用于鍛造...

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1不同懸架形式下的轉(zhuǎn)向節(jié)

1.1研究背景與意義隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車保有量大幅增長，汽車已成為污染物排放和能源消耗的主要來源，而汽車的輕量化是減少排放和降低能源消耗的有效途徑。汽車轉(zhuǎn)向節(jié)作為汽車懸架中的重要安全部件，其作用主要連接車輪和車身，承載簧上質(zhì)量，同時轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向節(jié)還負責帶動車輪轉(zhuǎn)向，其承....

圖1-2某款汽車的鑄鐵轉(zhuǎn)向節(jié)

將原來鑄鐵轉(zhuǎn)向節(jié)改為鋁合金材料的轉(zhuǎn)向節(jié)，容易出現(xiàn)剛強，通常的做法是在原來結(jié)構(gòu)上增加較多的材料，這樣的做法是盲目地增加材料并不能更高效地利用材料，導致最終減重國內(nèi)外學者的研究中，集中在對轉(zhuǎn)向節(jié)的強度或疲勞分析上基于拓撲優(yōu)化的設計，但主要停留在概念設計和仿真分析上證其所設計的模型的可....

圖2-1整車坐標系

所定義的強度分析工況如下數(shù)，而對于制動和轉(zhuǎn)向工況，則為在整車要考慮其載荷轉(zhuǎn)移的效應。全文均采用整并指向后方，y軸為指向駕駛員右側(cè)，z軸表2-1五種強度工況各方向動載系數(shù)或加速度系數(shù)XY1.1001.51.50-3031.5

圖2-5過坑工況-車輪力加載法一

第二章轉(zhuǎn)向節(jié)載荷的確定方法低，而慣性釋放法由于其輸入的載荷更為合理，故其應力分布更體現(xiàn)真實情況，本文因此在第一種方法的基礎(chǔ)上，釋放了控制臂安裝點的垂向自由度，同樣也對轉(zhuǎn)向橫拉桿安裝點釋放垂向自由度，使得其應力分布與更接近慣性釋放法的結(jié)果。為此，對于轉(zhuǎn)向節(jié)的分析，在前期缺乏較為完....

本文編號：3960727