某型轿车转向节机构设计分析

本科毕业论文（设计）题目：某型轿车转向节机构设计分析姓名：学号：专业：机械设计制造及其自动化院系：电子通信工程学院指导老师：职称学位：助教／硕士完成时间：2017年4月教务处制本科毕业论文（设计）独创承诺书本人按照毕业论文（设计）进度计划积极开展实验（调查）研究活动，实事求是地做好实验（调查）记录，所呈交的毕业论文（设计）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中特别加以标注引用参考文献资料外，论文（设计）中所有数据均为自己研究成果，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的工作已在论文中作了明确说明并表示谢意。毕业论文（设计）作者签名：日期：I某型轿车转向节机构设计分析摘要本文的分析对象是某型轿车的转向节。转向节是汽车主要零部件之一，面对着各种环境的考验，承受着来自各个方面的力。它的静态特和动态特性关系到整车的行驶安全性。因此我们不仅要研究静态特性，也要研究动态特性，可以为汽车设计提供有力的数据，具有重要的安全意义和经济实惠性。本文的主要目的是在ANSYS中对汽车转向节做静力分析。为此，我们应把转向节三维模型在PRO/E软件建立出来，通过在PRO/E中先要建立ANSYS10.0接口，并且将转向节的三维模型导入到ANSYS软件中进行有限元分析和研究。最重要的对其三种工况进行分析，第一种紧急制动工况，第二种侧滑工况最后一种是越过不平路面工况等三种危险工况分别进行静力分析。求解后，在ANSYS中查看其变形状况并获得最大位移、最大应力值和最大应变。最后对该转向节进行疲劳状态下的有限元模态分析，得到疲劳强度分析结果。实验结果表明该所设计转向节的疲劳性能较高，能满足工作要求。关键词:转向节；有限元；PROE；ANSYS；结构静力分析；疲劳强度IIStructuredesignanalysisofsteeringknucklesofacarAbstractTheTheanalysisobjectofthispaperisthesteeringknuckleofaCommercialvehicle.Steeringknuckleisoneofthemainpartsofthecar,Facingthetestofvariousenvironment,beartheforcefromallaspects.Itsjingtaiteanddynamiccharacteristicsarerelatedtothevehicledrivingsafety.Therefore,weshouldnotonlystudythestaticcharacteristics,butalsostudythedynamiccharacteristics,canprovidepowerfuldataforautomobiledesign,hasimportantsafetysignificanceandeconomicaffordability.ThemainpurposeofthispaperistodostaticanalysisofautomobilesteeringknuckleinANSYS.Therefore,weshouldestablishthethree-dimensionalmodelofthesteeringknuckleinpro/esoftware,establishtheansys10.0interfacefirstthroughthepro/e,andintroducethethree-dimensionalmodelofthesteeringknuckleintoANSYSsoftwareforfiniteelementanalysisandresearch.Themostimportantthreeconditionsareanalyzed,thefirstkindofemergencybrakingcondition,thesecondslidingmodethelastonetotraversetheunevenpavementconditionandotherthreedangerousconditionsofstaticanalysis.Aftersolving,thedeformationstatusandmaximumdisplacement,maximumstressandmaximumstrainareviewedinthe/post1.Finally,thefiniteelementmodalanalysisofthesteeringknuckleunderfatiguestateisobtained,thefatiguestrengthanalysisresults.Theexperimentalresultsshowthatthefatigueperformanceofthedesignedsteeringknuckleislow,andcannotmeettheworkrequirements,andneedtoincreaseitsfatiguestrength.KeyWord:SteeringKnuckle,FiniteElementMethod,StaticAnalysisANSYS,PROE，FatigueStrength目录1绪论...................................................................................................11.1选题背景..............................................................................................11.2课题研究的目的与意义.....................................................................12转向节的成型和结构............................................................................32.1转向节的成型......................................................................................32.2转向节的结构......................................................................................33转向节的三维建模和结构分析............................................................53.1转向节三维模型的建立.....................................................................53.2转向节的受力分析.............................................................................63.2.1作用在转向节上的静载..................................................................63.2.2作用在转向节上的动载..................................................................73.3转向节有限元模型建立.....................................................................73.3.1单元类型和有限元网格划分..........................................................73.3.2转向节材料和属性..........................................................................83.3.3转向节有限元模型的受力和约束........................................83.3.4转向节受力危险工况....................................................................103.4计算结果分析....................................................................................194转向节疲劳分析...................................................................................204.1引言....................................................................................................204.2疲劳寿命的定义...............................................................................204.3AYSYS处理疲劳问题的过程...........................................................204.4转向节的疲劳分析计算...................................................................215总结.................................................................................................23致谢.....................................................................................................24参考文献...................................................................................................2511绪论转向节是汽车转向系统是否能够安全稳定工作的重要保障，汽车运行在不同工况过程中，它不仅仅承受来自于轴方向的负荷，尤其是在车辆在转向和制动过程中，转向节承受来自于汽车的动载荷[1]。当转向节处于工作环境十分恶劣的情况下工作时，它受力复杂而且多变，因此我们对其可靠性、冲击抵抗性以及可疲劳强度等方面都有很高的技术要求。我们为保证安全可靠性的使用，对于转向节零件进行疲劳强度分析就显得十分非常重要了。此论文主要在PRO/E软件中先进行三维模型的建立，后导入ANSYS软件中并运用有限元的方法对其进行强度分析。1.1选题背景转向节运行的工况在实际生活中是比较复杂的，对于其是否安全可靠性，直接关系到用户的人身安全以及财产的安全性。由于其使用环境有严格的考验，所以要求转向节能够有较强的疲劳强度也就是增加其使用寿命。我们在设计转向节时，应当考虑到承受轴向的负载，还应该考虑到对于不同工况下传递的各方向载荷或者冲击力。此时转向节会发生偏移和失效，所以我们应当对不同工况的受力情况以及对其转向系统安全性的影响做深刻的研究。在当前机械工程技术领域中我们经常运用有限元分析法，因为它是目前最便捷也是最有效的数值计算方法，已成为现代机械工程设计技术组成的核心部分。有限元分