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多连杆悬架控制臂优化设计及疲劳寿命研究
| 论文题名： | 多连杆悬架控制臂优化设计及疲劳寿命研究 |
| 关键词： | 汽车工程;多连杆悬架;控制臂;结构优化;疲劳寿命 |
| 摘要： | 本文在介绍悬架动力学建模仿真、结构优化设计、疲劳寿命的研究现状后,首先根据企业实际多连杆悬架数学模型建立多连杆悬架的动力学模型,选取典型极限工况对整个悬架模型进行仿真,提取出控制臂的载荷;然后建立控制臂有限元模型,对其进行结构强度分析和模态分析;接着结合控制臂的工艺性,提出尺寸优化设计方案,并对优化后的控制臂进行结构强度和模态的再验证;最后对优化后的控制臂应用名义应力有限寿命设计方法进行疲劳寿命估算和疲劳强度校核。本文所做的研究工作主要有以下四个方面: (1)多连杆悬架动力学仿真。以实际多连杆悬架的数学模型为基础建立多连杆悬架的动力学模型,提出了模型简化原则,详细叙述悬架中柔性连接的建模要点,通过整车参数计算轮胎接地力,并以此作为激励对整个悬架进行动力学仿真,提取控制臂各节点的载荷,对这些载荷进行力及力矩平衡验证。 (2)控制臂有限元分析。以实际控制臂的数学模型建立控制臂的有限元模型,详细描述了有限元模型的建立过程,包括几何清理、网格划分、网格质量控制、焊点简化等,并应用惯性释放的计算方法求解,得到控制臂刚度、强度、固有频率等数据,为优化设计后的控制臂性能验证提供参考依据。 (3)控制臂结构优化设计。着重分析控制臂采用尺寸优化方法的原因,具体说明了定义尺寸优化问题的步骤和注意事项,完成了控制臂的尺寸优化设计,并验证优化后控制臂刚度、强度、固有频率等性能。 (4)控制臂的疲劳寿命估算和疲劳强度校核。结合研究对象,在企业整车十二工况的基础上简化得到车辆六工况,并以此作为疲劳寿命研究的基本工况。应用名义应力有限寿命设计方法对控制臂的疲劳寿命进行估算,对其疲劳强度进行校核,并对结果进行了详细分析,着重讨论了工况选取的合适性。 通过上述的研究工作完成了控制臂的优化设计和疲劳寿命研究,为今后悬架控制臂的优化设计提供参考,也为机械产品中重要零构件的疲劳寿命研究提供参考。 |
| 作者： | 周栋 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 黄虎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海工程技术大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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