汽车控制臂力学与疲劳特性研究及优化设计

发布时间：2021-04-20 13:00

　　随着汽车电动化时代的到来,轻量化、高强度的汽车零部件的开发一直是工程师们的研究方向。有限元分析作为一种高效的分析方法,在汽车零部件的开发领域一直有着较为广泛的使用。形貌优化作为较为成熟的优化设计方法,也一直被用来指导汽车零部件的开发与设计。控制臂作为汽车悬架系统中较为关键的结构件,其性能、可靠性能特别是疲劳性能的提升改进一直是汽车工程师们持续研究的方向。本论文以企业的实际产品优化改进项目为依托,以某款汽车控制臂为研究对象,对其开展了以下研究工作:对控制臂进行了台架刚度、强度试验,测试了其球铰安装点处X、Y向的刚度和Y向的拉伸/压缩屈服强度。建立了控制臂的三维数模,对其划分了网格并建立了有限元模型,利用有限元分析软件计算出了其刚度、强度和典型极限工况下的应力以及前六阶约束模态,对其进行了性能评价。将台架试验的测试结果与有限元计算结果进行对比,验证了有限元分析方法在控制臂性能计算分析中的准确性。研究了控制臂的疲劳特性,基于应变分析法计算了控制臂的疲劳性能。对控制臂载荷谱进行了雨流计数、伪损伤等分析。基于峰谷抽取法对载荷谱中的小载荷进行了识别并删除,得到了控制臂的加速疲劳载荷谱,将载荷谱时间... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 汽车悬架控制臂的结构介绍
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 汽车悬架控制臂的研究现状
        1.3.2 汽车零部件载荷谱的分析与缩减
        1.3.3 汽车零部件的疲劳分析方法
        1.3.4 汽车结构件的优化设计
    1.4 选题意义
    1.5 论文研究的主要内容
第二章 控制臂的性能试验研究与分析计算
    2.1 概述
    2.2 控制臂性能的试验研究
        2.2.1 控制臂的刚度试验研究
        2.2.2 控制臂的强度试验研究
    2.3 控制臂的有限元模型的建立
    2.4 控制臂的刚度、强度及工况应力分析
        2.4.1 控制臂的刚度分析
        2.4.2 控制臂的强度（屈曲）分析
        2.4.3 控制臂的工况应力分析
    2.5 控制臂的结构模态分析
    2.6 本章小结
第三章 控制臂的疲劳特性分析与试验研究
    3.1 控制臂疲劳分析研究
        3.1.1 控制臂的疲劳分析方法
        3.1.2 控制臂的疲劳分析
    3.2 载荷谱的分析方法
        3.2.1 载荷谱的雨流计数分析
        3.2.2 载荷谱的伪损伤分析
    3.3 基于峰谷抽取法的载荷谱的编辑
        3.3.1 加速载荷谱的编辑方法
        3.3.2 加速载荷谱的编辑
    3.4 原始谱与加速谱的对比
        3.4.1 载荷谱的功率谱密度对比
        3.4.2 加速载荷谱作用下的控制臂疲劳分析
    3.5 控制臂疲劳特性的试验研究
        3.5.1 控制臂的整车路试疲劳试验验证
        3.5.2 控制臂的台架疲劳试验
        3.5.3 控制臂的台架加速疲劳试验验证
    3.6 本章小结
第四章 控制臂的优化设计与分析
    4.1 控制臂的多目标形貌优化研究
        4.1.1 基于线性加权法的多目标形貌优化目标函数的建立
        4.1.2 控制臂的多目标形貌优化计算
    4.2 控制臂优化后的性能分析
        4.2.1 优化后控制臂的刚度分析
        4.2.2 优化后控制臂的强度分析
        4.2.3 优化后控制臂的极限工况应力分析
        4.2.4 优化后控制臂的模态分析
        4.2.5 优化后控制臂的疲劳分析
        4.2.6 优化前后的控制臂性能对比评价
    4.3 本章小结
总结展望
    全文总结
    研究工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：3149730