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基于模态应力恢复的汽车传动轴疲劳寿命预测与研究
| 论文题名： | 基于模态应力恢复的汽车传动轴疲劳寿命预测与研究 |
| 关键词： | 汽车;传动轴;结构设计;机械参数;疲劳寿命;模态应力恢复 |
| 摘要： | 随着有限元理论、多体动力学理论和疲劳理论的不断发展，近年来，基于以上理论的汽车零部件疲劳分析也成为了汽车研究的热点领域之一。汽车传动轴作为汽车传动系的关键零部件之一，在工作过程中不断承受交变载荷的作用，容易发生疲劳破坏，因此需要对其进行疲劳强度设计。目前，传动轴疲劳寿命的评估主要靠台架试验，需花费大量人力物力。利用虚拟样机技术对汽车零部件进行疲劳分析能够大大缩短整车研发周期，节约研发经费。本文即利用虚拟样机技术，根据某车型的设计参数对该车型传动轴进行了结构设计及有限元分析，并预测和研究了其关键零件十字轴的疲劳寿命。 首先，本文根据某车型的设计参数对其使用的传动轴进行了结构设计，并建立了该传动轴的有限元模型，对其进行了静扭转强度分析和模态分析，并以分析结果为基础对其做了系统评价。 其次，对传动轴中关键零件十字轴进行了基于模态应力恢复的疲劳寿命分析。使用MS C.Patran/Nastran获得了十字轴的模态中性文件及含有模态应力信息的结果文件;在MSC.Adams中建立了传动轴刚柔耦合的多体动力学模型，通过仿真得到了进行疲劳分析所需的各阶模态对应的DAC文件;最后将载荷时间历程文件导入到MSC.Fatigue中，编制十字轴材料的S-N曲线，对十字轴进行了疲劳寿命分析，获得了十字轴在特定工况下疲劳寿命的分布情况及最危险点的寿命值。 最后，对一些影响十字轴寿命的因素进行了研究。分别对比了不同材料、不同油口位置、不同形状和不同传动轴安装夹角对十字轴疲劳寿命的影响。发现使用20CrMnTi的十字轴能极大提高其疲劳寿命;十字轴油口侧开会削弱其疲劳寿命;使用中凹形十字轴能够在寿命略微下降的基础上实现十字轴轻量化设计;传动轴安装夹角的增大会降低十字轴的疲劳寿命。 本文研究成果可对新车传动轴的研发设计和已有传动轴产品的设计改进提供一定的参考。 |
| 作者： | 范翰斌 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 郭立新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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