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原文传递汽车转向节可靠性及灵敏度分析

论文题名：	汽车转向节可靠性及灵敏度分析
关键词：	汽车转向节;有限元分析;可靠性;灵敏度;参数化模型;结构优化
摘要：	转向节是汽车转向系统中的关键零件,它与汽车悬架、前车轴、转向系统以及制动器总成相连,具有承载汽车前部载荷,支撑并带动前轮绕主销转动从而实现汽车灵活转向的作用。转向节的安全可靠性直接影响着整车的行驶可靠性以及车载人员的生命安全,其在汽车零部件生产工业中具有十分重要的地位。汽车行驶过程中转向节会受到各种随机载荷的影响,此外,转向节的结构参数、材料属性等因素也存在不确定性,这些随机因素的存在使得转向节的可靠性难以精确估算。本文考虑转向节几何参数和材料属性的随机性对转向节可靠性的影响,采用蒙特卡罗随机有限元方法对转向节进行可靠性分析及灵敏度分析。通过灵敏度分析得到各种参数对优化目标函数的不同影响程度,筛选出合适的参数完成转向节的优化。与传统的设计相比,这种方法既可以防止选取对总体积影响不大的参数,也可以防止遗漏比较重要的参数,可以为设计人员提供参考。论文的主要工作及成果如下: 　　 1.运用ANSYS参数化设计语言(APDL)建立了转向节的参数化模型,并完成转向节的静强度和模态分析。分析结果表明转向节满足强度要求,且从转向节前八阶的固有频率和振型来看,转向节在汽车行驶过程中及怠速工况下不会产生共振。　　 2.完成了转向节的可靠性分析。将ANSYS软件中的PDS模块应用到转向节的可靠性分析中,在可靠性分析中,考虑了转向节的各种随机因素,如材料不均匀性,结构参数的随机性等,使分析更加接近实际情况,从而使结果更可靠。分析结果显示,转向节在前三种工况下可认为是安全可靠的,在组合工况下的可靠度为0.996。　　 3.完成了转向节的灵敏度分析。分析了汽车在障碍路面上紧急制动且转向侧滑时,各种随机参数对转向节应力极限状态方程的影响程度,讨论了改善转向节应力集中的方案。同时,完成了转向节各设计参数对整体重量的变化的灵敏度分析,结合两次灵敏度分析的结果,筛选出6个适合转向节轻量化优化的设计参数,为进一步优化转向节的结构形状提供参考依据。　　 4.运用ANSYS优化设计模块进行了转向节结构的优化设计。根据灵敏度分析所筛选出的设计变量,以减轻重量为优化目标,并满足强度、刚度等性态和几何边界约束条件,建立转向节结构优化设计的数学模型,完成转向节的结构优化。
作者：	许志
专业：	车辆工程
导师：	李芳
授予学位：	硕士
授予学位单位：	浙江工业大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文