基于Hyperworks某铸造式汽车转向节的有限元分析

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1、轻型汽车技术2011(3)总259技术纵横23基于Hyperworks某铸造式汽车转向节的有限元分析赵甲运张蕾(合肥工业大学机械与汽车工程学院)摘要转向节是汽车车桥的重要安全基础件，设计中其强度、抗冲击性能、疲劳强度以及可靠性方都有很高的要求，转向节的可靠性直接危及人一车的安全。本文通过SolidWorks软件建立转向节的三维模型，利用Hyperworks有限元分析软件对该转向节三种工况下的受力情况进行了强度和变形的分析计算，并找到了该设计结构的薄弱环节，为改善设计质量，提高产品设计的有效性提供了依据。关键词：汽车转向节有限元分析应力和变形SolidWorksHyperwor

2、ks受地面与车架之间的各种作用力，结构复杂，外形前言特殊。铸造式转向节底部安装孔将转向节与后轮相随着汽车工业的飞速发展，越来越多的汽车设连，其中轴端采用螺母紧固轴承与轮毂，这样转向计领域采用CAE仿真技术。目前国内外汽车悬架零节就能承受来自地面的支承力、滚动阻力和制动件的设计多采用运动学分析来获得硬点、包络面及力。其上端球销通过纵向拉力杆与车架连接于一载荷等设计输入，利用CAE分析评判设计的合理体，并与整车相连，从而约束了转向节沿v方向的位性，并通过试验验证分析的可靠性，将计算机仿真和移和转动，使其仅能沿z方向移动和旋转。转向节的试验有效地结合起来，不仅仅能够优化结构设计，还

3、转向节臂上有两个球头销分别与转向纵拉杆、横拉能大大缩短开发周期『1l。杆相连以保证左右两轮同步转向[31。由此可见，转向转向节是汽车悬架中的重要零部件，在车辆行节承受着车辆转向系统较大的负荷。故对转向节采驶中它不仅承受着轴荷，在汽车制动和侧滑时还要用有限元分析具有重要的工程意义。承受条件恶劣的载荷作用。因此对转向节的强度、抗2转向节有限元模型的建立冲击性能、疲劳强度以及可靠性方面都有很高的要求，且其使用可靠性直接危及人一车的安全，故在设根据厂家提供的AUTOCAD图纸，利用Solid—计工程中对转向向节进行强度和刚度分析是必不可Works软件建立其三维模型，通过接口程序转化为

4、少的环节之一。本文对某款轿车的后转向节建立了parasolid格式的文件，然后把转化后的文件导人到强度分析有限元模型，并进行了仿真计算，找出了其hyperworks中进行前处理。首先去掉一些过小的倒整体结构设计的薄弱环节，为后期的优化改进提供角，对模型进行了一些简化的处理，既要使有限元了理论基础。模型能够反映工程结构的主要特征，又要尽可能地缩小解题规模。然后对模型进行二维网格划分，并1转向节结构分析检查网格质量，最后再生成四面体三维网格，共生汽车转向节是汽车的重要安全零部件，需求量成四面体单元86348个，节点20191个。生成的有大，技术附加值较高，其功能是通过悬架和车架来

5、承限元模型如图1所示。24技术纵横轻型汽车技术2011(3)总259转向节三种工况的载荷计算根据汽车行驶时车轮的受力状况，对现有的转向节结构按照三种危险工况进行计算仿真分析，即：越过不平路面T况、紧急制动工况和侧滑_T况I21_4l5]。(1)越过不平路面工况此工况相当于车轮受到冲击载荷时的工况，车图1转向节的有限元网格模型辆动载系数最大，故转向节只受到法向反作用力的作用。其中：3有限元模型的约束和材料定义法向力的大小：Fz=k因为缺少轮胎的参数，同时也为了减少分析的规模，没有建立轮胎的有限元模型，将地面对轮胎的式中k——动载荷系数(取2．5)作用力加在转向节上，力平移中的力

6、矩由轮胎和轮C．——后轴静载荷辋承受。同时为了定义约束条件方便，在转向节与车此工况下的受力如图2所示。轮连接部位加位移约束，而将垂直力加在转向节上端，这样的约束和加载的效果和实际状态是一样的。为符合实际情况，取两孑L中心点的横向坐标与减振器筒中心钱的交点为加载点。加载方式通过利用hyperworks中的刚性单元，在加载的位置建立单个节点，定义其为independent点，然后将转向节上用于承受力的孑L内部节点定义为其dependent点，因为是完全的刚性连接，所以将相互的6个自由度全部关联闭。F该转向节的材料为球墨铸铁QT500—7，弹性模量E=160GPa，泊松比=0．28

7、，密度：7．3e3kg／m。。将材图2通过不平路面转向节受力料属性赋给转向节的有限元模型。给有限元模型中施加该工况下的力并提交计算，得到该工况下的应力云图和变形云图，如图3、4整车基本分析参数表图4所示。本文所研究的车型主要参数如表1所示，根据表1的整车参数对模型进行了加载分析，并得m分析结果，为优化和改进提供了理论基础。表1整车基本参数表整车基本参数表整车质量(kg)1l00轴距(mm)2400-，后轮距(mm)1410后轴满载荷(kg)460后胎型号l75165R14动载系数2．5图3越过不平路面工