商用车推力杆结构改进与性能研究

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1、————————————————————————————商用车推力杆结构改进与性能研究————————————————————————————StructureImprovementandPerformanceStudyofThrustRodonCommercialVehicle作者姓名：李赞专业名称：车辆工程指导教师：史文库教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年5月24日摘要商用车推力杆结构改进与性能研究推力杆是多轴商用车平衡悬架的关键部件之一。它在传力、限位和隔振三个方面都起着至关重要的作用。由于重型商用车在作业时的行驶工况多样且使用环境恶劣，导致推力杆受到的

2、载荷十分复杂，因此推力杆过早损坏的现象十分普遍。为确保生产厂商和用户的利益，如何提高推力杆的使用寿命成为了研发人员日益关心的问题。本文对一种典型的推力杆结构进行了改进，最终达到了提高其使用寿命的目的。本文的研究工作主要包括以下几个方面：首先，为掌握推力杆在各工况下的受力情况，本文展开了三方面工作：对推力杆各工况下的受力公式进行理论推导，进行整车的虚拟样机建模和仿真分析，并进行推力杆载荷谱测试。将以上三者的结果进行对比分析，最终得到求解推力杆工作载荷的有效方法，从而为有限元分析载荷的输入做前期准备。其次，进行原结构推力杆的有限元建模和性能分析。首先研究推力杆中关键部件—

3、—橡胶的材料特性，获得其材料参数并选择合理的本构模型；然后使用有限元软件建立推力杆的有限元模型；最后进行有限元计算，得到原结构模型推力杆总成和各零部件的应力云图、应变云图以及纵向静刚度，对其强度和刚度进行分析。此外，本文将模态试验结果和模态分析结果、静刚度试验结果和纵向刚度有限元计算结果分别进行对比，从而验证有限元模型的正确性。再次，提出推力杆橡胶球头铰链的结构改进方案。本文提出的五种改进方案分别为：增加橡胶直径、在塑料上开槽、增加塑料的宽度、在塑料上加设凸起以及将塑料外表面改为圆柱形。分别对五种改进方案进行有限元分析，并将得到的应力结果和纵向静刚度计算结果分别与原结

4、构进行对比；最终对比各改进方案，分析各改进方案的优劣。再次，进行推力杆疲劳寿命预测和试验。首先总结了推力杆的各种常见失效形式，并阐述了橡胶材料的疲劳寿命理论；然后运用有限元方法预测了推力杆的疲劳失效位置；最终进行了疲劳台架试验，得到了推力杆的疲劳寿命。I最后，本文将原结构推力杆与各改进方案从强度、纵向静刚度和疲劳寿命三个性能角度分别进行了对比分析，总结了各改进方案的优缺点，最终得到最佳改进方案。本文所提出的结构改进方案能够有效提高推力杆的使用寿命，扩大经济效益。同时，本文所进行的研究，可为推力杆的正向设计流程、设计准则和方法的开发提供有效指导。关键词：商用车推力杆，受

5、力分析，橡胶球头铰链，有限元，疲劳寿命IIABSTRACTStructureImprovementandPerformanceStudyofThrustRodonCommercialVehicleThethrustrodisoneofthemostimportantpartsofthebalanced-suspensionontheheavycommercialvehicle.Itcantransferthelongitudinalforce,limittherelativepositionofthemiddleandrearaxlesandisolatethevib

6、ration.Thevariousdrivingconditionsandthehostileusingenvironmentleadtothecomplicatedloadsonthethrustrod,whichalwaysresultsinitsprematuredamage.Inordertoprotecttheinterestsofthemanufacturersandtheusers,howtoimprovetheservicelifeofthethrustrodhasbecominganurgentconcern.Thispaperoptimizedat

7、ypicalconstructionofthethrustrodwhichimproveditslifeasaresult.Thestudyofthispaperareasfollows:Firstofall,inordertorequiretheworkingloadofthethrustrod,theforceanalysis,thesimulationanalysisandthevehicletestwerecarriedout.Thentheresultsofthethreemethodswerecomparedandfinallyaneff