基于刚柔耦合多体系统动力学的重型汽车平衡轴疲劳寿命研究

发布时间：2019-08-20 12:11

【摘要】：重型汽车平衡轴是汽车底盘关键技术的重中之重,用以传递来自路面施加车轮上的垂直反力、纵向力以及侧向力等,并缓冲作用于车架上的由于非理想路面产生的冲击载荷。可以说平衡轴的工作性能决定了整车各个部分的运动特性以及行驶的平顺性和安全性等方面。所以有必要以平衡轴为研究对象,深入研究整车刚柔耦合多体动力学、整车路面不平度输入激励和疲劳寿命预测等方面内容,从而形成可靠有效的汽车零部件疲劳寿命研究方法。本文首先根据三轴式重型汽车平衡悬架的工作特点,建立整车九自由度悬架系统动力学模型,推导了整车系统动力学方程,并进行了整车状态方程的系统仿真。结合改进的最小二乘辨识算法,对整车待辨识参数进行了重新辨识。其次,通过研究刚柔耦合体的力元描述,在广义坐标系下建立了刚柔耦合多体动力学方程,并通过Newton-Raphson迭代法对动力学方程进行离散数值求解。分别建立三轴式重卡前桥模型和中后桥模型,并通过悬架系统频率响应特性对模型进行验证。利用传递函数法推导了三轴式重卡整车六车轮的路面不平度输入的状态方程,在Matlab/Simulink中搭建整车六车轮路面不平度数学模型,并利用互相关系数对路面不平度互相关程度进行验证分析。最后,在完成整车刚柔耦合多体建模研究内容和路面不平度仿真的基础上,通过基于模态应力恢复法求解得到平衡轴部件的随机载荷谱,并通过计数方法对随机载荷进行了计数统计处理。通过几种疲劳寿命预测方法的比较,选择名义应力法进行分析,并结合零部件S-N曲线以及Goodman法则进行平衡轴的疲劳寿命分析,结果说明预测疲劳强度能够有效满足实际使用要求。
【图文】：

平衡悬架,工作特点

合肥工业大学硕±学位论文逡逑图１．２所示为德国ＭＡＮ重卡的平衡悬架结构。平衡悬架作为重型汽车系统中逡逑的重要总成之一，工作特点如下图１．３所示，其主要用于车架与车桥之间传递路面逡逑随机载荷，缓和车架上由于非理想路面产生的冲击载荷。所Ｗ，平衡悬架系统的逡逑动力学特性决定了整车各个部分的运动特性［＾及行驶平顺性和安全性等。逡逑平衡悬架系统设计要求：一方面要求平衡悬架的结构形式设计合理，在平衡逡逑悬架的运动空间范围内各零件必须有合理的空间布局；另一方面要求平衡悬架在逡逑各种行驶工况下具有足够的强度和刚度，保证整车安全性、可靠性和耐久性等。逡逑Ｉ逦Ｉ邋１，１逦Ｉ逡逑图１．３邋Ｈ轴式平衡悬架工作特点逡逑Ｆｉｇ邋１．３邋Ｔｈｒｅｅ邋ａｘｉｓ邋ｔｙｐｅ邋ｂａｌａｎｃｅ邋ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ逡逑平衡悬架实际工况十分复杂，因此其王作可靠性受到各大汽车及零部件广家逡逑的重视。而且目前发生汽车安全事故多是由于汽车底盘关键零部件疲劳失效引起逡逑的，所Ｗ设计安全可靠、寿命长的零部件产品成为关键。由于平衡悬架多体系统逡逑的复杂性和对安全性的高要求

整车,悬架,动力学模型,自由度

合肥工业大学硕±学位论文逡逑图１．２所示为德国ＭＡＮ重卡的平衡悬架结构。平衡悬架作为重型汽车系统中逡逑的重要总成之一，工作特点如下图１．３所示，，其主要用于车架与车桥之间传递路面逡逑随机载荷，缓和车架上由于非理想路面产生的冲击载荷。所Ｗ，平衡悬架系统的逡逑动力学特性决定了整车各个部分的运动特性［＾及行驶平顺性和安全性等。逡逑平衡悬架系统设计要求：一方面要求平衡悬架的结构形式设计合理，在平衡逡逑悬架的运动空间范围内各零件必须有合理的空间布局；另一方面要求平衡悬架在逡逑各种行驶工况下具有足够的强度和刚度，保证整车安全性、可靠性和耐久性等。逡逑Ｉ逦Ｉ邋１，１逦Ｉ逡逑图１．３邋Ｈ轴式平衡悬架工作特点逡逑Ｆｉｇ邋１．３邋Ｔｈｒｅｅ邋ａｘｉｓ邋ｔｙｐｅ邋ｂａｌａｎｃｅ邋ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ逡逑平衡悬架实际工况十分复杂，因此其王作可靠性受到各大汽车及零部件广家逡逑的重视。而且目前发生汽车安全事故多是由于汽车底盘关键零部件疲劳失效引起逡逑的，所Ｗ设计安全可靠、寿命长的零部件产品成为关键。由于平衡悬架多体系统逡逑的复杂性和对安全性的高要求
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.33

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