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SUV汽车后悬架关键部件疲劳可靠性研究
| 论文题名： | SUV汽车后悬架关键部件疲劳可靠性研究 |
| 关键词： | 汽车底盘;悬架系统;零部件;疲劳寿命 |
| 摘要： | 悬架总成是汽车底盘的关键部件，汽车在行驶过程中所受的路面随机动载荷是悬架系统疲劳寿命影响最大的因素之一。通过实车道路试验测定和评估悬架系统零部件的疲劳寿命成本高、时间长，本文完成了基于有限元理论的某SUV汽车后悬架疲劳寿命研究及分析。本课题以某SUV汽车多连杆式后悬架为研究对象，对其关键零件—下摆臂进行了疲劳寿命研究，主要完成了以下几方面的工作： 首先，根据多连杆式悬架各零件的硬点坐标在Adams/Car中建立其多体动力学模型并对模型仿真分析，悬架系统刚度的仿真结果与实车运动学及柔顺性（K&C）试验测试结果对比可知悬架系统刚度的相对误差为4％，该误差满足工程要求说明悬架模型有效； 其次，在Adams/Car中建立SUV整车模型，分析计算满载静止工况、加速起步工况、转弯工况轮胎路面接触力。根据随机路面的数学模型运用Simulink模拟G级随机路面路况，将G级路面随机激励导入Adams/Car中并分析G级路面随机激励工况下轮胎路面接触力，经比较可知在该工况下轮胎与路面之间的接触力最大； 再次，将G级路面随机激励工况下下摆臂的受力作为其有限元分析的载荷边界条件，运用HyperWorks对下摆臂进行有限元分析，得出下摆臂的应力变化云图、位移变化云图和各阶固有频率及相应振型，结果表明下摆臂在上述工况下的最大应力为276.2MPa，满足强度要求且应力较大的部位多位于模型边界有应力集中的位置；下摆臂前六阶模态为刚体模态且其低阶模态频率（第七阶至第十二阶）位于602.3Hz~2384.8Hz之间，中国的路面时间频率主要分布在0.33Hz~28.3Hz之间，后悬架系统的偏振频率位于1Hz~1.6Hz之间，故下摆臂的低阶模态频率远大于中国的路面时间频率和后悬架系统的偏振频率，不会出现共振现象；下摆臂的模态振型图表明其总体结构稳定； 最后，在Adams/Car中对整车模型仿真分析，结合雨流循环计数法得出下摆臂的载荷谱。基于下摆臂有限元分析结果和Miner线性疲劳累积损伤理论，运用HyperWorks/RADIOSS对下摆臂进行疲劳寿命分析，得出其疲劳寿命云图和疲劳损伤云图，结果表明下摆臂的疲劳寿命满足工程要求，该仿真分析结果可为悬架疲劳试验提供参考；以下摆臂的轻量化为目标，根据其疲劳分析结果确定可优化区域并进行拓扑优化得到拓扑结构，对比分析优化前后的疲劳寿命，结果显示疲劳寿命有很大改善。 |
| 作者： | 刘杉杉 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 赵燕 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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