某军用越野车转向系统结构件的可靠性设计与验证.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.067某军用越野车转向系统结构件的可靠性设计与验证田豪，沈阿荣，王琳，王磊（陕西重型汽车有限公司，陕西西安710200）摘要：以某军用越野车为例，通过运用可靠性设计方法，以零件无限疲劳寿命为可靠性设计原则对其转向系统关键结构件进行结构设计和疲劳寿命校核，并根据实车测得的载荷谱对零件进行台架疲劳试验，验证了可靠性设计方法的有效性。关键词：可靠性设计；结构设计；疲劳寿命校核；疲劳试验中图分类号：U463.4文献标识码：A文章编号：1671-7988(2017)10-193-04StructureReliabilityDes

2、ignandVerificationofaMilitaryOff-roadVehicleSteeringSystemTianHao,ShenArong,WangLin,WangLei（ShaanxiHeavyDutyAutomobileCo.,Ltd,ShaanxiXi’an710200）Abstract:Inthispaper,amilitaryoff-roadvehicleistakenasanexample.Byusingreliabilitydesignmethod,basedonthereliabilitydesignprincipleofinfinitefatiguelif

3、e,thestructuraldesignandfatiguelifecheckofakeycomponentofthesteeringsystemarecarriedout.Accordingtothemeasuredloadspectrum,thebenchfatiguetestofthepartwascarriedout.andthevalidityofthereliabilitydesignmethodisverified.Keywords:reliabilitydesign;structuraldesign;fatiguelifecheck;fatiguetestCLCNO.

4、:U463.4DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2017)10-193-04前言1、可靠性设计对于汽车来说，可靠性与人身安全、经济效益密切相关。1.1结构件可靠性设计方法汽车由各总成、部件、零件构成，如果某一个零件损坏、一结构件可靠性设计方法如图1所示。个元件失效，都可能造成事故，引起严重的后果。转向系统作为整车的关键系统之一，若转向节臂、转向摇臂等关键结构件失效可能导致车辆失去方向控制能力，进而危及车辆及驾乘人员安全，因此转向系统的关键结构件主要以无限疲劳寿命为可靠性设计目标。本文以某军用越野车一桥中间转向摇臂设计为例，通过对其进行有限元分析和疲劳寿

5、命校核，结合试验验证，确保零件满足可靠性要求。图1结构件可靠性设计方法1.2初始结构设计作者简介：田豪，就职于陕西重型汽车有限公司。某军用越野车转向系统的三维布置图如图2所示，以一2017年第10期田豪等：某军用越野车转向系统结构件的可靠性设计与验证194桥右中间转向摇臂为例进行可靠性设计。在初始设计时，参（3）考同类车型中间转向摇臂的形状和断面尺寸，并按照轴荷等式中：Kσ为正应力下的疲劳缺口系数；q为缺口疲劳敏比例加强，得到一桥右中间转向摇臂结构如图3所示。感度；Kt为理论应力集中系数。对于图4中位置1处受力情况，可近似简化为L型板受弯矩的情况，理论应力集中系数使用图5近似模型计算。

6、图2转向系统三维布置图图3摇臂初始结构考虑到后期批量生产的工艺性以及成本因素，中间转向摇臂的材料选用车辆锻件常用材料40Cr，按照批量生产的40Cr锻件的加工工艺及热处理工艺进行零部件加工及疲劳寿命预测。图5位置1处简化模型1.3结构应力分析根据Neuber公式：根据转向系统受力情况，建立一桥右中间转向摇臂的有（4）限元分析模型，并进行静强度分析，优化结构后，摇臂的应式中：σ'为Neuber参数，可由Neuber参数图查出；σ为力分布情况及最大应力点如图4所示。缺口半径(mm)；[2]根据文献，以及多年来相同工艺40Cr锻件的疲劳试验情况，将所需技术参数代入计算公式，可得：由于转向臂表

7、面经喷丸强化处理，对于存在缺口的钢制a）优化前b）优化后试样，疲劳强度提高≮30%，对于光滑试样≮10%。β3为强图4一桥右中间转向摇臂结构应力分布化系数，修正σ-1D，这里仅取下限β3＝1.1，则：由于零件的疲劳破坏都是从应力集中部位处起始的，故重点校核位置1处的疲劳极限。零件在实际工作中受力状况为变幅载荷受力，为计算方便并根据一桥中间转向摇臂运动对于位置1处，一桥右中间转向摇臂极限受力时，最大状态，位置1处所受应力状态近似为对称循环受力（应