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导向臂空气悬架结构仿真分析及疲劳寿命研究
| 论文题名： | 导向臂空气悬架结构仿真分析及疲劳寿命研究 |
| 关键词： | 汽车悬架;导向臂结构;动力学仿真;静强度校核;疲劳寿命;优化设计 |
| 摘要： | 随着社会的发展，汽车在人们日常生活中起到越来越重要的作用。它在给人们带来高效、便捷的同时也产生了不可忽视的安全隐患，这就涉及到汽车零部件的疲劳问题。据不完全统计，大多数交通事故的发生是由于汽车上的结构件疲劳失效而引起。若在车辆正常行驶的过程中出现零部件断裂势必会带来不可避免的灾难。悬架作为汽车上重要的零部件，是连接轮胎和车身并传递相互作用力的关键部件，对汽车的安全运行起着极其重要的作用。因此，对汽车悬架的疲劳寿命研究具有极其重要的意义。 本文以某型号公交车的后导向臂空气悬架为研究对象，利用UG软件对导向臂空气悬架进行系统建模，并将建立的实体模型导入Hypermesh中进行有限元网格划分。为了研究导向臂空气悬架的动力特性，在ANSYS-Workbench中对该导向臂悬架作了自由模态和预应力模态分析；为确保所建立的有限元模型的准确性，通过锤击模态试验与悬架自由模态分析结果进行对照验证，二者基本吻合，分析模态和试验模态频率在规定的误差范围之内，验证了所建模型的准确性。 其次，利用ADAMS软件对导向臂空气悬架进行动力学仿真；通过CAD模型得到硬点坐标建立导向臂悬架系统动力学分析模型，根据实际情况选取车辆的急加速工况、受最大侧向力工况和受冲击载荷三种极限工况分别进行悬架动力学仿真分析，得到悬架在这三种极限工况下的极限载荷分布；依据仿真得到的载荷在Workbench软件中依次对悬架进行静强度校核，三种极限工况下悬架所受到的应力大小均未超出材料的屈服强度，满足了结构强度的要求。结合车辆的使用性质，在选定的路况下以滤波白噪声作为仿真的路面输入，通过动力学仿真得到悬架结构在该路面下的随机载荷谱。 最后，基于静强度分析的基础上找到了悬架最大应力集中区域，为了更好的研究该悬架结构的疲劳特性，对其进行疲劳寿命的计算分析。通过材料特性参数对50CrVa材料的S-N曲线进行重构，经过合理修正及近似估计推导出用于疲劳分析的零部件S-N曲线；结合动力学仿真得到的随机载荷谱，以线性损伤累积准则为基础利用N-Code软件进行悬架结构疲劳寿命的预测分析，分析得到该悬架的寿命大于工程中要求的最小寿命标准，满足设计要求；通过设计悬架疲劳台架试验对比验证了预测结果的准确性。基于结构强度及疲劳特性的分析，对导向臂结构进行了优化设计改进，在保证结构安全等性能的前提下使其质量减轻了4.3%，实现了结构的轻量化。 |
| 作者： | 李阿龙 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 潘公宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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