【摘 要】
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汽车悬架作为汽车底盘的重要部分,悬架的设计不仅影响到汽车的驾驶性能,而且关系到汽车的驾驶安全。悬架控制臂在车辆进行越障时承受较大的载荷,可能由于强度设计不足而发生弯曲失效。同时,由于环保及经济性的要求,控制臂需要进行轻量化设计,本文基于强度工况对控制臂的优化设计进行了研究。首先,对控制臂进行线性强度分析。根据整车设计参数在Adams中建立了前麦弗逊悬架的多体动力学模型,按照一般强度工况的定义输入轮
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汽车悬架作为汽车底盘的重要部分,悬架的设计不仅影响到汽车的驾驶性能,而且关系到汽车的驾驶安全。悬架控制臂在车辆进行越障时承受较大的载荷,可能由于强度设计不足而发生弯曲失效。同时,由于环保及经济性的要求,控制臂需要进行轻量化设计,本文基于强度工况对控制臂的优化设计进行了研究。首先,对控制臂进行线性强度分析。根据整车设计参数在Adams中建立了前麦弗逊悬架的多体动力学模型,按照一般强度工况的定义输入轮胎接地点的载荷,进行动力学仿真得到控制臂各连接点各强度工况的载荷。通过惯性释放方法对控制臂进行线性强度分析,根据Mises应力对控制臂强度进行评价。然后,建立整车越障仿真模型。根据轮胎具体结构建立具有详细铺层特征的子午线轮胎模型,介绍了轮胎建模的单元类型、材料模型、接触定义等,对轮胎刚度进行仿真与试验对比验证。建立包含前后悬架、车身和动力总成的整车模型,考虑到整车越障工况为动态冲击工况,使用Ls-Dyna显式计算方法对车辆以20km/h、35km/h速度路肩冲击工况进行了仿真。通过对比车轮垂向、纵向加速度仿真值与试验值,验证了整车越障工况仿真的有效性。基于悬架一般强度工况和整车越障工况,对悬架控制臂进行了拓扑优化和尺寸优化。优化后的控制臂在一般强度工况最大应力小于材料屈服极限,在整车越障工况最大应力超过屈服极限产生一定的塑性变形,但控制臂最大塑性应变和塑性变形控制在一定范围,保证了控制臂对该工况具有一定承载能力。同时,优化后的控制臂满足疲劳耐久设计要求,最终实现悬架控制臂的轻量化设计。
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