全地形车辆转向节的有限元分析毕业课程设计外文文献翻译、中英文翻译、外文翻译

1 is is of to of is in of is to a to in in it to be D by 5as as 2 to on 061 E of 1. is is in 015. of is to is to by a s is to a A is a a is a of it be to of A of is in is in as in . is a a to FE a 2 or it to et al of be To a is on a is an of a of to is a A 3D is to et in of it is of of it of on as a of is of an is to of a to in to is on an is in of In of a a an to be of by In of at of a to of of as in . an 3 a so it be to a In a of to to of . . he of is to a as as To 061to as as of 061 a of 5 as . 4 of an is a is as in . In in on In of of is an to of as as of by i. as in x, y z Gs in x, y, z 4.6 .3 3. he of is a to s of is in is is up of or is to a of in . To of is on of to of is of on to on as as In a on to to on as as of EA in to as as to by of or on is in . 5 of of is is of in 061is l 60616 of 2500N ne s AE 1110 N 3610 N is on of on . on 3561 N 3500 N V. n 600 N 4. or EA of 3D is v5 GS as in in is 87 0of , Y of as of 2.0 in n is to to at As on on 0kg to of of on x,y, z , 2800 N 000 N , Y as in . A of is in 81775 20120 to on In of in of is to a 7 . . 0. he of is In on in by to is in I. . he is a in it of E as in as 11 is in 2 96446 27590 By it is it 8 of 4. . he on of at of of of in to N8 is in it is EA is as in 5. of 47630 01000 6. of 9 . of it is in of In is a is is of is as it to it is it at of EA in . . . of is to be 015 is of is to to at as as 061to be to as as It 10 E of to be of in 016 an to be to to of 11 全 地形车辆转向节的有限元分析 摘要 ： 在 全 地形车辆中转向节是最 易 承受 压力的关键组件，转向节是转向和悬挂系统的轴心点，它使得前轮能够转向和悬挂部件进行摆臂运动。重量轻 ,强度高的特点也总是在赛车中得到应用。轻量级和转向节的优化设计也使用在 于 全 地形车辆在某些情况下转向关节易发生故障，它必须被优化为更好的性能。通过5和静态模型创建 3D 2操作系统下分析理解其原理。所有的框架测试都在铝合金 6061于主轴 文讨论了现有的有限元分析和修改转向节。 12 1 介绍 全地形车是 015年组织。比赛的目的是模拟现实世界的工程设计项目及其相关挑战。 每个团队正在争取将其设计被虚拟公司制造接受。 每个队的目标是设计和构建一个单座、全地形的运动车，其中可包含驾驶员。 转向节是安装有轮毂的部件，在非常高的应力条件下运转的转向和制动支架。 转向节不是地形车辆部件的标准部件，但能适用于任何型号的赛车。 因此，设计需要变化以适应各种应用和悬架类型。 现有转向节的 所示，用于赛车中的模型如图 3所示。有限元分析（ 一种预测产品 如何对现实力，振动和其他物理效应产生反应的方法。 有限元分析显示产品是否会磨损，破坏或以其设计的方式工作。 先进的优化技术有助于探索轻型结构。 以适用于许多铸件。为了得出主要负载情况所需的最佳负载路径，他们对设计量进行了拓扑优化，并根据生成的拓扑结果设计出了概念模型。 该型号经过验证，适用于所有极端负载和耐久性负载，有助于大幅度减少模型。 出了一种支持结构部件形状优化的综合设计和制造方法。 该方法从原始概念阶段开始，设计者须对其中结构 部件的边界和装载条件，以及结构布局进行拓扑优化。采用 3 根据 向节在车辆的多个方向控制中起主要作用，它也与其他连杆相联系，并支撑汽车的垂直重量。为了找出最小应力面积，研究涉及使用最新的建模软件，使用设计参数对转向节进行建模，并且还包括确定作为时间函数的转向节上的载荷。 张勇松研究了碰撞和制动负载条件下汽车转向节部件的可靠性设计优化（ 概率设计问题是使受到应力、变形和频率约束的转向节部件的重量最小化，以满足给定的目标可靠性。 初始设计是根据实际车辆规格生成的。有限元分析采用 过移动最小二乘法（ 近似优化的上下文中获得概率最优解。 13 在本研究中，为赛车设计一个耐用可靠的转向节，是最终实现的目标。赛车组件的开发与主办单位制定的规则相结合。在转向节的现有设计中，其重量非常小，但是在比赛中，由于转向节的强度低和螺栓接头的强度高，转向臂已经与转向节分离，如图 2所示。当转向臂拉肘时车会随之转向，所以应该用转向节组装，以加强转向和制动机制。在提出的设计中，单个转向节包括转向臂和制动钳，并且不提供任何螺栓连接，以提高其 强度并直接附接到转向节中。 图 1 转向节的 图 2 转向节 14 图 3 2 转向节的设计 研究的目的是设计一个具有最小重量和最大强度的转向节。为满足这一要求，铝合金 6061金是当今汽车工业中最好的选择，重量轻、密度低、屈服强度相近。表 1显示了铝 6061合金的物理和机械性能。考虑到上述事实，使用如图 1所示的 5制备了转向节的 型。根据越野车辆的一般悬挂几何参数，设计了该模型。现有的转向节是轮毂型，如图 2所示。其中轮毂安装在轴承上，轮胎上安装在轮毂上。在这种类型的转向节中，制动钳和转向臂的安装直接连接在一起而不需要外部接头，但是为了降低制造成本以及所需的原材料，转向节的设计需要由三个部分共同完成：帧、转向臂、刹车卡钳安装。 负载考虑按照三个分量 x， y和 z 方向的权重偏移和分解， G 在 x， y和 z 方向的力计算分别为 15 3 改良转向节的结构与设计 设计的目的是为赛车提供可靠和耐用的转向节，以克服以往的失败。转向节的设计是主轴类型，其中框架和主轴由相同或不同的材料组成。该材料用于设计车辆框 架为特性如表 1所示。为了限制轮毂的横向移动，在主轴端部设有锁紧螺母装置，并提高螺栓接头，主轴的强度由材料 成。设计过程开始于对现有转向节组件用于先前赛车的初步研究，包括调查现有的转向节设计 。 设计还需要遵循 织者制定的标准和规定，主要取决于悬架以及转向几何参数。 通常，转向节在连接到上臂、下臂和拉杆的主体部分上具有三个连接。 因此，设计需要强调这三个连接，以及连接器的一侧连接制动钳。然后通过有限元分析模拟评估最终设计，以估计挠度，应力分布以及重量。 根据结果，优化了材料的 厚度设计，或在角落上加工圆角和倒角。 所提出的设计如图 4所示。 图 4 转向节设计模型（外壳） 图 5 转向节设计模型（轴） 16 图 6 转向节设计模型（周） 料选择 各种类型的材料目前用于转向节部件，如灰口铸铁，白色铸铁。 这些材料具有高屈服强度，但是赛车对材料的限制更多的是重量。因此，寻找具有最接近的屈服强度和重量轻的替代材料，基于该因素和成本考虑，使用铝合金 6061 表 1 铝 6061属性 单位 铝 6061 度 Kg/700 2700 拉伸屈服强度 76 276 拉力极限强度 10 310 弹性模量 9 71 泊松比 汽车整备质量 =2500N 17 1100N 汽车总重量 =3600N 当车辆在单轮前进时的跳跃和着陆时，车辆总重量应负载到主轴上。 1. 主轴上负载力 =3561N 2. 制动力 =3500N 3. 制动力矩 =. 转向臂力 =600N 18 4限元分析 对于现有和改良过的关节的有限元分析， 3以 表 1所示的材料属性已经在工程数据中分配。 模型与 87六面体 10节点元素进行网格化。 固体元素具有三个自由度，即在 X， 方向的平移。 转向节的有限元分析已经针对不同的边界条件进行，并根据材料的材料特性观察应力水平。 使用 有设计 现有设计是轮毂式转向节，观察到最大应力产生转向节，模型受到极端条件的影响。转向节在上，下球接头上受到限制。根据装载条件，每个车 轮前侧的重量偏重 60量。根据车辆速度，在 x， y， z 方向上考虑了三分力。如图 7所示，分别在 X， 方向施加了 1400 N， 2800 000 有转向节的网格模型如图 8所示，具有 181775个节点和 120120个元素。参考分析结果，设计上的最大应力小于材料屈服强度，并且在所分配的载荷下的偏转非常小。此外，在 件中还对大量的型号进行了评估，因为当前项目的最终目标是设计轻型转向节。 19 图 7 边界条件 图 8 转 向节网格模型 图 9 等效应力 图 10 最大主要压力 转向节的修改设计是主轴类型。 在这种类型中，轮毂在主轴和主轴上通过过盈配合旋转。 为了减少材料，根据装载条件，改装指节分两部分设计：框架，轴。 框架是上下悬架臂枢转的结构，它由转向臂和制动钳的安装组成。 对于有限元分析， 20 边界条件适用于负荷分布部分的讨论如图 11 所示，网格模型如图 12所示，具有 196446个节点和 127590个元素。 通过观察结果，发现其变形非常小，为 图 11 框架的边界条件 图 12 改良边框的网格模型 图 13 网格等效应力 图 14 最大承受应力 轮毂围绕主轴旋转，因此由于在跳车后着陆时的动态重量转移，作用在主轴上的垂直力。因此，主轴具有维持动态状态下所有力的能力。根据这种情况，决定使用 1 材料做主轴。 当地市场很容易获得，而且便宜。有限元分析的边界条件如图 15所示。主轴 147630节点和 101000个元素的啮合生成后。 图 15 边界条件 图 16 网格模型 图 17正常应力 图 18 等效应力 22 5 结果与讨论 从现有和改进的转向节的分析可以看出，改进设计中的应力是非常大的变化，但是最大应力的位置也是相同的。 在现有设计中，观察到上，下球接头枢转时的最大应力。 现有设计枢轴附近发生的最大应力为 改进的设计是完整的一个转向节转向，不需要用于螺栓连接的孔，因为它具有单独的布置。 因此 ，对于相同的边界条件，应力位置已经改变，并且观察到在安装转向时最大。 现有和改进的设计领域的完整有限元分析结果如表 2所示。 表 2 转向节的有限元分析压缩的现状和改进后的结果 参数 单位 现有设计 改良设计 框架 轴 位移 力值 大主应力 全系数 - 点 - 181775 196446 14