7180型轎車轉向節有限元的分析畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 分析結構和外界之間的相互作用。載荷的含義有：自由度約束位移、節點力（力，力矩）、表面載荷壓力、慣性載荷（重力加速度，角加速度）?？梢栽趯嶓w模型或 FEA（有限元分析）模型（節點和單元）上加載。直接在實體模型加載優點是幾何模型加載獨立于有限元網格，重新劃分網格或局部網格修改不影響載荷；同時加載的操作更加容易，尤其是在圖形中直接拾取時。但要注意：無論采取何種加載方式，ANSYS 求解前都將載荷轉化到有限元模型上。因此，加載到實體的載荷將自動轉化到起所屬的節點或單元上。最后，ANSYS 軟件還具有后處理模塊，后處理模塊包括通用后處理模塊和時間歷程后處理模塊。通用后處理模塊可以用于查看整個模塊或選定的部分模塊在某一子步或時間步的結果。運用該模塊可以獲得各種應力場、應變場及溫度場的等值線圖形顯示、變形形狀顯示以及檢查和解釋分析的結果列表。而時間歷程后處理模塊可獲得結果數據對時間或頻率的關系圖形線及列表。如繪制位移時間曲線，應力應變曲線等。另外該模塊還可以進行曲線的代數運算，變量之間還可以進行加、減、乘、除運算以產生新的曲線；也可以取絕對值、平方根、對數、指數以及最大和最小值；還可以對曲線進行微積分運算；并且還能夠從時間歷程結果中生成譜響應 。]4[ ANSYS 在機械工業中的應用 ANSYS 可以對機械結構的靜、動態力學性進行分析。靜力分析是用于靜態載荷?？梢钥紤]結構的線性及非線性行為，例如：大變形、大應變、應力剛化、接觸、塑性、超彈性及蠕變等。模態分析是計算線性結構的自振頻率及振形。譜分析是模態分析的擴展，用于計算機由于隨即振動引起的結構應力和應變。在機械結構動力學分析中，利用彈性力學有限元建立結構的動力學模型，進而可以計算出結構的固有頻率、振型等模態參數以及動力響應。 課題概述隨著科技的日新月異，汽車行業的競爭壓力不斷加劇，ANSYS 軟件在汽車零部件的使用可靠性驗證中被廣泛使用。目前大多數汽車生產商對汽車零部件均先采用作圖軟件如 CATIA 和 UG 等給零件建立實體模型，然后通過接口程序導入 ANSYS 軟件中進行單元類型的定義和材料性能參數的定義，再進行網格的劃分，這樣就建立了零部件的有限元模型，而后在需要施加邊界約束的節點上施加約束，最后進行加載求解計算以獲得零部件的應力云圖以及位移變形云圖等來驗證其強度、抗沖擊性、疲勞強度以及可靠性能。根據分析所得到的結論找出零件的薄弱環節提出改進的方案以加強零件的強度和工作可靠性。這不僅能夠提高汽車零部件的性能，更加能夠提高整個汽車的質量和安全性能。根據對課題名稱的分析可以判斷是對轎車的轉向節進行有限元分析。轉向節是轎車底盤的連接件，是汽車車橋上的重要部件之一，其使用是否可靠直接關系到車輛的行駛安全性。它通過多個零件將制動系統、轉向系統、懸架系統有效地連接起來，其在前模塊總成中如圖 所示。圖 轎車的前懸架模塊結構轉向節的毛坯一般采用鑄造、鍛造或鑄加鍛工藝，然后對轉向節的桿部、法蘭盤和叉部這三種主要部分進行機械加工，桿部加工以中心孔定位，車和磨為主，加工關鍵是磨削；法蘭盤加工主要是制動器的安裝孔加工，要保證其位置度，同時要兼顧加工效率，并且孔對叉部有定位作用；叉部加工是轉向節加工的難點，采用銷一面定位，其加工主要是保證主銷孔的同軸度，以及主銷孔與內端面的垂直度，是整個加工工藝投資的重點和設備選型的關鍵 。經過以上幾道工序最后成為一個復]9[雜的空間受力件，承受轉向力和來自地面的支撐力、滾動阻力、制動力等。它是汽車轉向橋的主體構件，主要功能是保持汽車行駛的平穩性，緩解汽車在行駛過程中的縱向力和側向力以及這些力造成的力矩，并減輕駕駛員的疲勞程度。汽車轉向節品質的優劣直接維系著乘員和貨物的安全 。其結構如圖 所示，其連接功能見]8[表 所示。圖 轉向節結構表 轉向節連接點位置序號 連接點名稱 連接點屬性1 與減震支柱連接點 螺栓連接2 與制動鉗連接點 螺栓連接3 與轉向節臂連接點 球頭連接4 與轉向橫拉桿連接點 球頭連接5 與副車架連接點 球頭連接 7180 型轎車的參數根據課題名稱 7180 轉向節有限元分析，可知 7—轎車，18排氣量 。由于市場上符合這兩個參數的汽車有許多不同的品牌。我在這次畢業設計中選擇了06 款桑塔納 3000 自動舒適型轎車的轉向節進行有限元分析。其參數如下表 中。表 桑塔納 3000 自動舒適型詳細參數性能參數基本參數生產廠商：上海大眾 品牌：桑塔納 型號：3000 自動舒適型生產時間：2022 驅動形式：前驅 最高車速（km/h）：≥178油耗（L/100km）：≤（90km/h 等速油耗）排放標準：國 3 燃料種類：93 號以上無鉛汽油主要尺寸與質量長/寬/高（mm）：4687/1700/1450軸距 L（mm ）：2656 最小離地間隙（mm）:115前軸軸離 a（mm）：1300 后軸軸距 b(mm):1356 質心高 h(mm):900后備箱體積（L）：400 油箱容積（L）：60 整備質量 m（kg）:1220發動機參數發動機位置:前置 發動機型式:水冷直列四缸四沖程汽油機氣缸數:4 排量(mL):1781 點火方式:電子點火最大功率(kw):74/5200 最大扭矩():155/3800 0100Km/h 加速時間(s):≤底盤參數變速器型式:4 檔自動 懸架(前/后):麥弗遜式/抗扭整體式輪胎類型與規格(km/h):輪胎195/60 R14制動裝置型式(前/后):前輪盤式制動器/后輪鼓式制動器車身參數車門數：4 座位數：5標準配置晶鉆式前大燈 組合尾燈 與車身同色水箱格柵 與車身同色保險杠與車身同色防擦條 與車身同色外后視鏡 與車身同色外拉式把手綠色隔熱玻璃車頂天線 新鋁合金輪轂 6J14 淺米色內飾 胡桃木紋飾真皮座椅 后座可翻折中央扶手 亮度可調藍背光組合儀表鍍鉻飾件遮陽板帶翻蓋式化妝鏡帶照明功能前后閱讀燈 可鎖雜物箱帶照明功能前門儲物槽前座椅后儲物袋 電壓器及煙灰缸 前后橡膠腳墊 剎車燈、轉向燈、霧燈防炫目內后視鏡 防抱死制動系統 后門兒童安全鎖 安全帶、防盜系統安全氣囊 可潰縮式轉向管柱 側面防撞桿 動力轉向系統發動機液壓支撐 氣液減震器 電子油門、后視鏡 駕駛員座椅調節器自動空調 空氣過濾器 收音機帶 CD 機 6 喇叭音響系統四門電動搖窗機 四擋前風窗雨刮器 三角警告牌 全尺寸備胎 轉向節的受力分析及其計算 轉向節受力分析根據《汽車工程手冊第二分冊》 ，對轉向節的受力按照 3 種危險工況進行分析計算，即：緊急制動工況、側滑工況和越過不平路面工況。由《汽車有限元法》可知，轉向節的基本受力情況有 3 種，即：車輪所受的垂直力、車輪所受的側向力以及車輪所受的縱向力。根據車輛在行駛過程中轉向節的受力分析可得：緊急制