商用车悬架杆类部件有限元分析及二次开发

发布时间：2020-06-13 05:23

【摘要】：目前,重型商用车的后悬架上往往都是采用的推力杆(导向杆)来传递车辆行驶过程中受到的纵向及侧向的作用力。由于其使用环境非常恶劣且承载情况十分复杂,推力杆容易出现过早损坏等问题,因此,越来越多的厂商开始重视推力杆的设计研究。大多数人都是对其结构进行优化设计或对其疲劳寿命进行预测计算,还没有人对其分析流程进行相关的二次开发研究。本文以某重型商用车为研究对象,主要针对其后平衡悬架进行了载荷分析及二次开发,提出了一种基于ABAQUS软件的平衡悬架关键点载荷提取的方法,并与理论计算载荷以及ADAMS软件提取得到的载荷进行了对比,论证了该方法的可行性及准确性。同时对平衡悬架中的关键杆类部件进行了有限元分析,提出了一种简化橡胶的推力杆有限元分析的方法,并针对该方法进行了二次开发,达到了简化分析流程,提高工作效率,缩短设计周期的研究目的。论文的研究内容主要包括以下几个方面:1)通过阅读相关文献,简述了论文的研究意义及研究现状,确定了平衡悬架多体动力学模型的搭建平台,以及平衡悬架中各个主要部件的建模方法及注意事项。2)根据理论力学和汽车理论等相关理论知识,结合整车相关参数,针对加速、制动、转弯三种不同工况,在整车受力状态下对推力杆的载荷值进行了理论计算。根据企业提供的整车及悬架相关参数,在ADAMS软件中建立了平衡悬架的多体动力学模型,并计算得到了三种不同工况下推力杆连接点的载荷值。通过查阅相关资料,类比多体动力学建模原理,利用ABAQUS软件中的Interaction模块建立了平衡悬架的有限元简化模型,同样对三种不同工况下推力杆连接点的载荷值进行了计算。3)通过将三种方法计算得到载荷值进行对比发现大部分理论计算结果比其他两种方法的计算结果均稍大,ADAMS计算结果与ABAQUS计算结果比较接近。利用计算得到的载荷值对推力杆进行了有限元分析,结果表明:在最大工况下,厂家提供的推力杆模型能够满足相关强度要求。4)基于ABAQUS平台,利用Python脚本语言针对该建模及分析流程进行了二次开发,实现了悬架载荷计算的流程自动化,为悬架关键点载荷提取提供了一条新的研究思路。同时,针对推力杆的有限元分析流程进行了二次开发,开发出了相应的插件程序,实现了其分析过程的流程自动化,大大缩短了开发周期,提高了工作效率,为类似产品的设计开发提供了参考。
【图文】：

整车,受力分析

整车受力分析图

中桥,受力分析

2.1.1 推力杆受力情况分析当车辆水平加速行驶时，在整车受力状态下（如图 2.1），将中桥单独分离出来对推力杆进行受力分析如图2.2所示。车辆制动及转弯行驶时的受力分析情况是类似的，就不赘述。对于平衡悬架而言，因其中、后桥均为驱动桥，则中、后桥的驱动力应该相等，即有x 2 x3F F[31]，同时平衡悬架也保证了在任意工况下中、后桥的垂直载荷相等，即有z 2 z3F F。限于篇幅本文只列出了转弯工况下推力杆载荷理论计算公式的推导过程，其他工况的推导过程类似，只给出了最后的计算公式，公式中用到的各主要符号如表 2.1 所示。图 2.1 整车受力分析图a. 纵平面内受力情况 b. 水平面内受力情况图 2.2 中桥受力分析图
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.33

【参考文献】