汽车转向节强度与多轴疲劳寿命分析.pdf

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1、万方数据第4期2015年4月机械设计与制造MachineryDesign&Manufacture39汽车转向节强度与多轴疲劳寿命分析田国富，张晓强(沈阳工业大学机械工程学院，辽宁沈阳110870)摘要：转向节常因多轴载荷的反复冲击而产生疲劳裂纹或完全断裂，必须对其进行强度校核与疲劳寿命预测，但由于在新车型的研发初期无法获得作用在转向节上的真实载荷，即无法进行台架试验，所以如何利用CAE技术对其进行强度校核与疲劳寿命预测具有重要意义。该文选取越过不平路面、最小转向半径和紧急制动三种典型工况，对车轮进行受力分析；同时利用

2、Adam北ar分别提取作用在转向节上的动、静载荷；然后利用Nast舢对其进行静强度校核，FEMFAT对其进行多轴疲劳寿命预测。分析结果表明，该转向节满足静强度与疲劳强度设计要求。基于典型工况的栽荷提取、强度与疲劳寿命预测，为及时发现转向节设计缺陷、优化性能提供了一种有效方法。关键词：转向节；静强度；多轴疲劳中图分类号：7m16；TP391．9；7n)302文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)04—0039—05StrengthandMulti—AxiaIFatigueL-feAnaIySisOfAu

3、tomOtiVeSteer．ngKnuCkIeTIANGuo—fu，ZHANGXiao～qiang(SchoolofMech蛐icalEn百neering，Sheny锄gUnivers畸ofTechnology，LiaoningSheny蚰g110870，C}lina)Abstract：r7诂s把er讥g南凡∽七ze埘谢prDd∽e豇睁lecr∞艮DrcD，印ze抛cr御矗due幻￡J拓rePe疵di，r妒oc￡矿mu阮—也筇i以幻Ⅱd伽g，砒记^蠡砘e呻Dr地眦re∞D凡幻c，地c七琥es矧如stre，l舻^田以p

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6、西e，nemDd如rfime砂如把c￡抽笞d∞i卵d咖c缸n，以oPfim如i增pe咖rm僦e旷舭s抛e^ng七nuc尼ze．KeyWor凼：妇血gK：蛐dde；S刚cS仃ength；MllI*A嫡alFa姆岭1引言转向节作为联接车桥、车轮和悬架系统的关键零件，主要用于承载车体重量，传递转向力矩及刹车制动力矩。若转向节失效，将导致车辆无法正常行驶甚至引发严重的交通事故。大量研究表明，疲劳是导致转向节失效的主要原因，因此必须对其进行强度校核与疲劳寿命预测。由于在制造物理样车之前，作用在转向节上的实际载荷是无法获取的，目

7、前比较常用的做法是加载经验载荷，但该方法仅适用于相似车型，适用性较差。此外，转向节是在非比例多轴循环载荷作用下服役的，导致其疲劳失效的应力值往往低于其材料的屈服强度，甚至低于其许用应力，采用传统的静强度分析方法与单轴疲劳损伤理论进行强度校核与疲劳寿命预测是不恰当的111。近年来，国内外许多专家学者利用cAE技术对汽车转向节的强度与疲劳寿命进行了大量的的分析研究，取得了一系列的重要成果。文献鲫对转向节强度进行了分析，提出了校核转向节强度的方法；文献阳对转向节的疲劳寿命进行了预测，提出了计算转向节疲劳寿命的方法。选取2．

8、59越过不平路面、O．99最小转向半径且不发生侧滑和O．69紧急制动三种极限工况，对车轮进行受力分析，利用Adam北ar模块对汽车悬挂进行建模、仿真及动、静态分析，提取作用在转向节上的动、静载荷，利用惯性释放及多轴疲劳损伤理论对转向节进行强度校核与疲劳寿命预测，为评估处于预研阶段的汽车零部件的可靠性提供了通用性较强的cAE仿真分析方法。来稿日期