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(dòng)器總成相連,具有承載汽車前部載荷,支撐并帶動(dòng)前輪繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)從而實(shí)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(huì)受到各種隨機(jī)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(jī)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(jī)性對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)可靠性的影響,采用蒙特卡羅隨機(jī)有限元方法對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)進(jìn)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(duì)優(yōu)化目標(biāo)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(jì)相比,這種方法既可以防止選取對(duì)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(jì)人員提供參考。論文的主要工作及成果如下:
　　 1.運(yùn)用ANSYS參數(shù)化設(shè)計(jì)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(qiáng)度和模態(tài)分析。分析結(jié)果表明轉(zhuǎn)向節(jié)滿足強(qiáng)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(huì)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(jī)因素,如材料不均勻性,結(jié)構(gòu)參數(shù)的隨機(jī)性等,使分析更加接近實(shí)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(rèn)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(dòng)且轉(zhuǎn)向側(cè)滑時(shí),各種隨機(jī)參數(shù)對(duì)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(shí),完成了轉(zhuǎn)向節(jié)各設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)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(gè)適合轉(zhuǎn)向節(jié)輕量化優(yōu)化的設(shè)計(jì)參數(shù),為進(jìn)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(yùn)用ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行了轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)靈敏度分析所篩選