汽車轉向節(jié)可靠性及靈敏度分析.pdf

1、轉向節(jié)是汽車轉向系統(tǒng)中的關鍵零件,它與汽車懸架、前車軸、轉向系統(tǒng)以及制動器總成相連,具有承載汽車前部載荷,支撐并帶動前輪繞主銷轉動從而實現(xiàn)汽車靈活轉向的作用。轉向節(jié)的安全可靠性直接影響著整車的行駛可靠性以及車載人員的生命安全,其在汽車零部件生產(chǎn)工業(yè)中具有十分重要的地位。汽車行駛過程中轉向節(jié)會受到各種隨機載荷的影響,此外,轉向節(jié)的結構參數(shù)、材料屬性等因素也存在不確定性,這些隨機因素的存在使得轉向節(jié)的可靠性難以精確估算。本文考慮轉向節(jié)幾何參

2、數(shù)和材料屬性的隨機性對轉向節(jié)可靠性的影響,采用蒙特卡羅隨機有限元方法對轉向節(jié)進行可靠性分析及靈敏度分析。通過靈敏度分析得到各種參數(shù)對優(yōu)化目標函數(shù)的不同影響程度,篩選出合適的參數(shù)完成轉向節(jié)的優(yōu)化。與傳統(tǒng)的設計相比,這種方法既可以防止選取對總體積影響不大的參數(shù),也可以防止遺漏比較重要的參數(shù),可以為設計人員提供參考。論文的主要工作及成果如下:
　　 1.運用ANSYS參數(shù)化設計語言(APDL)建立了轉向節(jié)的參數(shù)化模型,并完成轉向節(jié)的靜

3、強度和模態(tài)分析。分析結果表明轉向節(jié)滿足強度要求,且從轉向節(jié)前八階的固有頻率和振型來看,轉向節(jié)在汽車行駛過程中及怠速工況下不會產(chǎn)生共振。
　　 2.完成了轉向節(jié)的可靠性分析。將ANSYS軟件中的PDS模塊應用到轉向節(jié)的可靠性分析中,在可靠性分析中,考慮了轉向節(jié)的各種隨機因素,如材料不均勻性,結構參數(shù)的隨機性等,使分析更加接近實際情況,從而使結果更可靠。分析結果顯示,轉向節(jié)在前三種工況下可認為是安全可靠的,在組合工況下的可靠度為0.

4、996。
　　 3.完成了轉向節(jié)的靈敏度分析。分析了汽車在障礙路面上緊急制動且轉向側滑時,各種隨機參數(shù)對轉向節(jié)應力極限狀態(tài)方程的影響程度,討論了改善轉向節(jié)應力集中的方案。同時,完成了轉向節(jié)各設計參數(shù)對整體重量的變化的靈敏度分析,結合兩次靈敏度分析的結果,篩選出6個適合轉向節(jié)輕量化優(yōu)化的設計參數(shù),為進一步優(yōu)化轉向節(jié)的結構形狀提供參考依據(jù)。
　　 4.運用ANSYS優(yōu)化設計模塊進行了轉向節(jié)結構的優(yōu)化設計。根據(jù)靈敏度分析所篩選