基于整车动力学仿真的FSAE赛车转向节有限元分析及优化

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1、分类号:U27;U4610710-2014222076专业硕士学位论文基于整车动力学仿真的FSAE赛车转向节有限元分析及优化张俊红导师姓名职称李良敏副教授专业学位类别工程硕士申请学位类别工程硕士专业学位及领域名称车辆工程领域论文提交日期2017年4月27日论文答辩日期2017年6月11日学位授予单位长安大学TheFiniteElementAnalysisandOptimizationofFSAEcarSteeringknuckleBasedonvehicledynamicssimulationADissertationSub

2、mittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangJunhongSupervisor：Prof.LiLiangminChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下独立进行研究工作所，取得的成果。除论文中己经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：爱＞

3、ｎ年／月叫曰论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（涉密论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：５长你红７Ｗ７年／月曰ｙ导师签名：２Ｗ年６月曰ｙ摘要本文以FSAE赛车的转向节为研究对象，运用动力学仿真技术和有限元分析法，对转向节进行结构优化设计，在保证赛车的安全性的同时提高赛车的动力性和操

4、纵稳定性。论文研究可为FSAE赛车零部件的设计提供参考，具有重要的现实意义。论文以2015届赛车转向节为设计原型，对转向节的结构要求、结构形式、以及所用材料进行分析，在此基础上，建立转向节初始三维模型；之后采用ADAMS/car模块建立整车的动力学模型，通过稳态回转试验和直线加速试验验证模型的准确性，确定赛车在比赛过程中的四种极限工况并进行动力学仿真，得出转向节各连接点在四种工况下的载荷情况。在ANSYS/workbench模块中，建立转向节的有限元模型，在最大制动力工况和最大侧向力工况下对转向节进行静应力分析，确定是否有优

5、化空间。确定优化目标，在ANSYS/optimization模块中对转向节进行拓扑优化，利用ANSYS/structure模块对优化结果进行校核，通过迭代优化以达到优化目标，对优化后的转向节进行模态分析，确保转向节的稳定性，并进行连续制动疲劳寿命分析、连续转向疲劳寿命分析，确保转向节的安全性，将2015年与2016年的转向节进行最大侧向力工况下的对比，检查优化效果。通过本文对转向节的优化设计研究，为FSAE赛车零部件的设计提供参考。关键词：FSAE赛车,转向节,动力学仿真,有限元分析,优化设计iAbstractInthisp

6、aper,thesteeringknuckleofFSAEistakenastheresearchobject.Thedynamicsimulationandfiniteelementanalysisareusedtooptimizethestructureofthesteeringknuckletoimprovethedynamicpropertyandhandlingstabilityofthecarwhileensuringthesafetyofthecar.Thepapercanprovidereferencefor

7、thedesignofFSAEracingparts,whichisofgreatpracticalsignificance.Basedontheanalysisofthestructuralrequirements,structureandmaterialsofthesteeringknuckle,theinitialthree-dimensionalmodelofthesteeringknuckleisestablished.Then,theADAMS/carmoduleisusedtobuildthedynamicss

8、imulationmodelofthevehicle,throughthesteady-staterotationtestandlinearaccelerationtesttoverifytheaccuracyofthemodel,thefourlimitingconditionsofth