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微客转向节性能分析与轻量化优化
| 论文题名： | 微客转向节性能分析与轻量化优化 |
| 关键词： | 微型客车;转向节;静动态性能;多目标轻量化 |
| 摘要： | 目前，汽车领域不断将轻量化技术应用到研发生产中。转向节作为汽车前悬架系统中的重要承载部件，其结构性能直接影响整车的操纵稳定性、安全性以及承载能力。本文针对某车企开发的微客转向节，对转向节的静动态性能进行了分析，在转向节的各项性能满足企业要求的基础上，对其进行了多目标轻量化研究。主要研究工作与成果如下： （1）利用HyperMesh软件完成转向节有限元模型的建立，并完成了转向节在汽车越过障碍路面、紧急制动、转向侧滑以及两种组合工况下受力载荷的计算，然后对五种工况下的转向节进行了静力学分析，结果表明转向节的各项性能均满足设计要求，并存在进一步的优化空间。 （2）利用MATLAB/Simulink软件建立基于白噪声原理的D级不平路面模型，利用ADAMS/Car软件建立整车刚柔耦合模型，通过联合仿真得到转向节四个关键连接点位置的动态载荷谱，为后面转向节的瞬态动力和疲劳寿命分析提供载荷谱数据。 （3）在HyperMesh软件中建立转向节的振动模型，获得转向节的前六阶固有振型和频率，从而验证了转向节不会发生共振现象。利用谐波响应分析模拟转向节在0~5000Hz频率范围内的响应，获得转向节各点随激励频率的位移曲线，结果表明转向节的结构符合设计要求。利用瞬态响应分析模拟转向节在D级不平路面行驶时的响应，结果表明，转向节的最大应力出现在下支撑台附近，远远小于材料的许用应力，也符合转向节的前期设计要求。最后基于惯性释放法获得转向节在单位载荷作用下的应力结果文件，并将其与转向节的载荷—时间历程文件导入到nCode软件中，对转向节在D级不平路面行驶时的疲劳寿命进行分析，结果表明转向节可承受的最小疲劳里程满足企业的前期设计标准。 （4）利用网格变形技术、参数实验设计对转向节的各个设计变量进行了灵敏度分析，将最后筛选出的五个零件参数作为最终的设计变量，将转向节的五种静态工况强度、一阶模态频率满足设计要求作为约束条件，以转向节的质量最小，疲劳寿命最长作为目标函数，建立转向节的多目标优化模型，运用NSGA-Ⅱ遗传算法对优化模型进行计算，优化后的转向节在各项性能均符合设计要求的基础上，实现了转向节的轻量化。 本文对于微型客车转向节的多目标轻量化研究在其他车型转向节的开发过程中具有一定的指导意义。 |
| 作者： | 孙超 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 王霄 |
| 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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