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汽车钢圈的疲劳寿命分析及优化设计
| 论文题名： | 汽车钢圈的疲劳寿命分析及优化设计 |
| 关键词： | 汽车钢圈;疲劳实验;寿命预测;结构设计 |
| 摘要： | 目前在汽车钢制轮毂产品的设计过程中,对钢圈的失效机理缺乏深入的了解,对钢圈的使用寿命也不能准确预测。在产品的设计过程中,以往均采用根据经验和类比的方法。但该类方法过于保守,势必造成材料的浪费,对高速行驶的机动车辆,也加大其自身重量,增大油耗。采取结构优化的措施对汽车钢圈进行优化也是另外一种方法,但由于设计参数的离散性和优化理论的差异,同时缺乏必要的实验数据进行验证,其研究结果通常具有很大离散性,在实际应用中也存在巨大的安全隐患。 因此在设计阶段,有必要对汽车钢制轮毂的失效机理进行深入分析,较准确地预测其使用寿命,为合理地制订汽车钢圈定期检测周期,更换存在安全隐患的汽车钢圈提供参考数据。基于此,本文针对钢圈产品的使用工况进行了结构优化设计,对提高钢圈产品的使用寿命和可靠性,具有重要的实际意义。 本文分析了汽车钢圈的主要载荷形式和失效形式,汽车钢圈在工作时受到的是循环动载荷,因而疲劳破坏是钢圈的主要破坏形式。钢圈的载荷主要为径向和横向载荷,其中横向载荷是造成疲劳破坏的主要因为。运用有限元分析软件(ANSYS)对汽车钢圈进行了结构分析,对汽车使用寿命进行了预测,运用前人已有的疲劳研究的成果,结合目前先进的虚拟仿真设计方法,主要针对钢圈的横向载荷产生的弯曲疲劳破坏,对汽车钢圈进行了寿命预测。运用优化理论,从提高汽车钢圈的可靠性和使用寿命角度出发,对汽车钢圈进行了优化设计。为了验证本文计算结果的可靠性,使用动态弯曲疲劳试验机,对某型工程系列钢圈进行了疲劳实验,很好的验证了本文研究成果的实用性。 本文对汽车钢圈失效的因为进行了分析和寿命预测,对指导汽车钢圈定期检测和报废处理有一定的理论和实际指导意义。对钢圈的结构进行了优化设计,为合理选择汽车钢圈结构参数和结构设计提供了值得参考的理论依据和实验数据。 |
| 作者： | 朱红建 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 邓朝晖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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