汽車轉(zhuǎn)向節(jié)可靠性及靈敏度分析.pdf

1、轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的關(guān)鍵零件,它與汽車懸架、前車軸、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動從而實現(xiàn)汽車靈活轉(zhuǎn)向的作用。轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向節(jié)會受到各種隨機載荷的影響,此外,轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)向節(jié)的可靠性難以精確估算。本文考慮轉(zhuǎn)向節(jié)幾何參

2、數(shù)和材料屬性的隨機性對轉(zhuǎn)向節(jié)可靠性的影響,采用蒙特卡羅隨機有限元方法對轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向節(jié)的優(yōu)化。與傳統(tǒng)的設(shè)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(shè)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(shè)計語言(APDL)建立了轉(zhuǎn)向節(jié)的參數(shù)化模型,并完成轉(zhuǎn)向節(jié)的靜

3、強度和模態(tài)分析。分析結(jié)果表明轉(zhuǎn)向節(jié)滿足強度要求,且從轉(zhuǎn)向節(jié)前八階的固有頻率和振型來看,轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向節(jié)的可靠性分析。將ANSYS軟件中的PDS模塊應(yīng)用到轉(zhuǎn)向節(jié)的可靠性分析中,在可靠性分析中,考慮了轉(zhuǎn)向節(jié)的各種隨機因素,如材料不均勻性,結(jié)構(gòu)參數(shù)的隨機性等,使分析更加接近實際情況,從而使結(jié)果更可靠。分析結(jié)果顯示,轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)向側(cè)滑時,各種隨機參數(shù)對轉(zhuǎn)向節(jié)應(yīng)力極限狀態(tài)方程的影響程度,討論了改善轉(zhuǎn)向節(jié)應(yīng)力集中的方案。同時,完成了轉(zhuǎn)向節(jié)各設(shè)計參數(shù)對整體重量的變化的靈敏度分析,結(jié)合兩次靈敏度分析的結(jié)果,篩選出6個適合轉(zhuǎn)向節(jié)輕量化優(yōu)化的設(shè)計參數(shù),為進一步優(yōu)化轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)形狀提供參考依據(jù)。
　　 4.運用ANSYS優(yōu)化設(shè)計模塊進行了轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。根據(jù)靈敏度分析所篩選