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某商用车减振器支撑轴的疲劳寿命预测
| 论文题名： | 某商用车减振器支撑轴的疲劳寿命预测 |
| 关键词： | 汽车悬架系统;减振器;疲劳寿命;多体运动学;有限元分析 |
| 摘要： | 减振器是汽车悬架系统的重要零件，其与悬架固定的减振器支撑轴的疲劳强度对车辆行驶的可靠性和安全性有重要意义。某商用车在实际使用一段时间后会产生断裂现象。本课题以此为例，主要研究减振器支撑轴的疲劳强度预测。 首先，根据整车厂及零部件供应商提供的悬架尺寸及空间位置、减振器外特性、空气弹簧刚度特性等参数，建立基于多体动力学的四连杆式非独立前悬架模型。为准确建立模型，对减振器用橡胶原件做了静刚度试验；为能够体现车辆实际运行工况，根据车辆使用工况的调研，建立车辆行驶路面载荷谱并输入到模型。悬架系统多体运动学仿真结果表明，随着车轮的上下运动，减振器上下支点在XY平面内相对位移较大，从而产生大的弯矩(力偶矩)，由此进行悬架动力学仿真，获取减振器支撑轴处的载荷谱，为减振器应力分析奠定基础。应用HyperMesh软件建立合理的减振器支撑轴有限元模型，并应用MSC.Patran软件进行有限元应力分析。在此基础上，考虑零件材料疲劳特性、平均应力等影响因素，使用MSC.Fatigue软件进行减振器支撑轴疲劳仿真，预测其疲劳寿命；最后，对减振器支撑轴疲劳寿命预测影响较大的参数进行了灵敏度分析。 根据多体动力学分析表明减振器支撑轴不但承受垂向载荷，同时还承受纵向、侧向载荷，这两个载荷的合力即为减振器支撑轴疲劳破坏的源头。根据有限元应力分析表明减振器支撑轴与减振器过渡处为疲劳薄弱处，最先发生疲劳断裂。疲劳仿真表明，减振器支撑轴的疲劳寿命与厂家实际统计出的寿命相当。在此基础上，对减振器结构进行优化，优化结果表明，该减振器的寿命大于国家相应车辆报废标准，满足设计要求。 此外，文章还对减振器支撑轴疲劳寿命预测中的重要参数进行了灵敏度分析。分析结果表明减振器支撑轴的径向载荷谱幅值、材料的拉伸强度极限UTS、材料的弹性模量E对该方法该流程的疲劳寿命预测的影响是较大的，而减振器轴向的载荷谱幅值对疲劳寿命的影响相对较小。 最后，对全文进行总结，并对进一步工作的方向进行了简要讨论。 |
| 作者： | 李超 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 余卓平;宁国宝 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 同济大学汽车学院 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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