乘用车前摆臂和副车架的强度分析.docx

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2研究目的及内容 1

1.3 汽车前摆臂和副车架的研究状况及成果 2

1.3.1 国外研究现状及成果 2

1.3.2 国内研究现状及成果 3

1.4前摆臂和副车架的结构及功能 4

1.5 本文中使用的建模软件 5

第2章 前摆臂和副车架有限元模型的建立 7

2.1 有限元模型建立的方法 7

2.2 有限元模型的建立的基本步骤 7

2.3 模型的几何清理 9

2.3.1 几何修复 9

2.3.2 几何简化 10

2.4 有限元网格的划分及质量检查 13

2.4.1 有限元网格的划分 13

2.4.2 网格质量的检查 15

2.5 材料属性赋值 17

2.6 连接关系的模拟与简化 18

2.6.1 焊接的模拟 18

2.6.2 螺栓的模拟 19

2.6.3 球铰的模拟 19

2.6.4 前悬架弹簧与案件的模拟 20

2.7 边界条件的确定 21

2.8 建立前摆臂和副车架有限元分析模型 22

第3章 前摆臂和副车架有限元分析 23

3.1 引言 23

3.2结构强度分析理论 23

3.3 强度分析的主要步骤 24

3.4约束与载荷的输入 25

3.4.1 边界条件 25

3.4.2 载荷条件 26

3.5结构强度分析结果 28

3.5.1 右转向工况 28

3.5.2 制动工况 29

3.5.3 冲击工况 30

3.5 结论 31

第4章 副车架的优化与验证 34

4.1 副车架的优化 34

4.2 优化后结构强度分析 35

4.2.1 右转向工况 35

4.2.2 制动工况 35

4.2.3 冲击工况 36

第5章 总结与展望 37

5.1 全文总结 37

5.2 展望 37

摘要

前摆臂和副车架作为底盘系统的重要零部件，其受力状况相对复杂，因此，其进行强度的校核工作至关重要。本文以某乘用车的前摆臂和副车架为研究对象，在不影响其结构的基本力学特征的情况下对其进行必要的简化处理。为保证计算结果的精确性，在前摆臂和副车架的有限元模型中引入了横向稳定杆、控制臂及转向器等与之相连接的组件，并分别建立它们的有限元模型，最后组装为完整的前摆臂和副车架系统的有限元模型。本文确定选用壳元模拟薄壁件、采刚性连接法处理焊缝区域以及用刚性单元简化螺栓连接置和橡胶衬套；最终，通过综合分析副车架结构的结构强度计算结果，获得原设计方案中的薄弱结构主要集中于副车架上板左右两端，故从结构角度添加加强板，对该薄弱位置进行优化和改进。对结构优化后的设计方案再次分析计算，结果显示对副车架上板左右两端位置优化改进后满足副车架的强度要求。同时，经过对副车架优化前、后的应力分析，较好验证了前副车架结构优化的效果。

关键词：前摆臂 副车架 有限元 强度分析

ABSTRACT

The Front swing arm and the sub-frame, as the important part of chassis system, is with complicated loading condition. For this, it is seriously important to verify the strength and fatigue quality of suspension cross member.  This paper takes a passenger car front swing arm and sub-frame as the research object, simplify the prcessing necessary to carry it without affecting the basic mechanical characteristics of the structure of the case. Precision to ensure the calculation results, we creat the connected components such as the finite element of the swing arm and the sub-frame model is introduced in transverse stability rod, control arm and the steering assembly is connected with the finite element method, and establish their model, final assembly for finite element of the swing arm and the sub-frame system model is complete. This paper selects the shell element simulation of thin-wall parts, mining method and rigid connection weld area by rigid unit simplified bolt and rubber bushing; finally, through comprehensive analysis of structural strength of the sub-frame structure calculation results, obtained the weak structure of the original design scheme mainly focus on the sub frame plate at the left and right ends, therefore, from the angle of structure add a reinforcing plate, optimized and improved the weak position. On the design of structure optimization again after the analysis, results show the sub-frame on the left and the right ends of the improved plate location optimization meet the strength requirements of side frame. At the same time, through the analysis of the secondary stress frame before optimization, the better, confirm the optimized front sub-frame structure effect.

Key words: swing arm; sub-frame; finite element; the static strength analysis