转向臂强度有限元分析西瓜

转向臂强度有限元分析

摘要：本文对转向系统的典型零部件-转向臂，应用有限元分析的理论，进行了强度分析，得到了转向臂的应力分布图。通过分析，能对转向臂的结构优化提供基础，进因此而提高重型越野车的机动灵活性。

关键词：汽车 制动系统 stran AMS

1 概述

机械结构的应力、应变计算与分析是机械产品设计的重要一环，它直接关系到最终产品设计的成功与否，及品质的好坏和成本的高低。以往应用材料力学和弹性力学的方法计算，由于几何形状和载荷的复杂性，使得大多数的实际问题难以得到封闭式的数学解，不得不对结构及其受力与约束状态做很大的简化，其计算结果往往与实际情况相差很远，甚至失去了分析计算的意义。在验算机械结构的强度与刚度时，为了可靠起见，常常选择过大的安全系数，造成所设计的机械结构尺寸和重量偏大；另一方面，由于计算分析的粗略性，也可能出现某些薄弱环节或局部的强度、刚度不足。

由于转向性能直接影响到重型越野车的机动灵活性、操纵稳定性和使用经济性，因此对重型越野车转向系统的设计提出了更高的要求。转向系统因此不仅要实现转向时的协调运动，还必须有足够的强度，保证在各种复杂受力的情况下其零部件不会损坏。在满足以上要求的情况下，尽量减轻质量，以减轻整车重和降低材料消耗。为此，需选用适当的算法，对转向机构零部件进行有限元分析，从而为转向机构的设计和制造提供理论依据而线芯各种型式的曲折则是产生绝缘偏心的重要缘由之1。传统的转向系统的设计方法是依赖已有的产品，经过类比分析后进行局部地改动，只能近似地满足功能要求，无法提高整车的使用经济性，零部件的结构一般得不到改进，更无法做到经济合理。同时，随着重型越野车系列化的发展，新产品更新换代的加快，转向系统的设计周期也将大幅度的缩短。因此，为了实现重型越野车转向机构设计的合理性和快速性，需要对其结构和性能进行分析，研究出重型越野车转向系统的优化设计系统。

2 有限元模型的建立

由于转向传动机构的零部对常见电池电解质有良好的抵抗性件比较多，现选择受力情况比较复杂的转向臂、进行有限元分析。

2.1 格划分

采用体单元进行格划分。结点数和单元数见表1。表1 转向臂的结点数和单元数

2.2 材料与属性

计算中所使用的材料参数如下：

合金钢的材料参数：

弹性模量：206GPa

材料密度：7.9e+3kg/m3

泊松比：0.3

长度单位为：mm

2.3 转向臂有限元模型受力和约束图

工况一：

一桥左轮卡死，其它车轮打滑时，忽略各个构件间的摩擦力和质量，得到一桥转向节臂受到助力系统给的42390N，一桥左侧拉杆给的30177N的力。力和约束图见图1。

图1 一桥转向节臂工况一的力和约束图

工况二：

一桥右轮卡死，其它车轮打滑时，忽略各个构件间的摩擦力和质量，得到一桥转向节臂受到助力系统给的42390N，一桥横拉杆给的45390N的力。一桥转向节臂的力和约束图，见图2。

工况三：

一桥左右轮匀速转动，二桥车轮打滑时，忽略各个构件间的摩擦力和质量，得到一桥转向节臂受到助力系统给的42390N，一桥左侧拉杆给的15082N,一桥横拉杆给的22695N的力。一桥转向节臂的力和约束图，见图3。

3 计算结果图

4 分析与结论

由图4、5、6可得到转向节臂的最大应力smax=568MPa ，该转向节臂的材料许用应力值为：σb=980MPa。

通过对转向臂的大量分析可知，在不同的工况下，转向节臂的最大应力都集中在截面高度变化迅速的地方，其余断面处的最大应力都集中在360MPa左右，因此在设计转向臂时，应尽可能的避免截面在高度方向上的变化，同时，对有高度变化的过渡地方进行加强，增大截面积；对零件平直的地方应力很小，可以减小截面积。

因此，对转向节臂进行优化设计，将转向节臂的最大应力值都控制在360MPa，既达到降低应力的目的，又可以进行轻质化设计。

5 参考文献

[1] tran User’s Manual, Volume4,Part9: PCL

[2] 贾志中编 《弹性稳定》 煤炭工业出版社 1989(end)