汽车球铰有限元分析及过盈量优化设计
发布时间：2021-05-17 14:01
汽车球铰是对汽车底盘系统起到连接作用的重要零部件,直接影响了汽车转向的操控性、舒适性和行驶稳安全性。现企业的球铰产品由于尺寸公差不合理、球碗内表面收缩不一等原因导致产品出现摩擦力矩离散性问题。为了保证球铰产品力矩性能的稳定性,提高生产效益,对球铰性能进行优化是必要的。主要内容如下:同一批球铰产品力矩值越稳定,则产品质量越可靠。为此,本文首先对球铰中的球碗件进行工艺参数优化,基于正交试验在Moldflow软件中进行了数值分析。在球碗件的注塑过程中采用通过正交试验确定的最佳工艺参数组合可减少其平均体积收缩率,进而提高球铰的扭矩稳定性。其次,确定球铰的最佳过盈量。首先,根据球体协调接触模型建立了球铰扭矩模型,利用有限元分析模型对其进行验证。一方面通过聚甲醛材料单轴拉伸实验得到真实应力-真实应变曲线,为有限元分析提供POM材料参数的数据输入,另一方面通过销盘摩擦磨损试验得到接触压强与摩擦系数的关系表达式。以最小扭矩值为优化目标值,最小平均接触间隙为评价参数,结合接触压强与摩擦系数的关系式以及理论模型确定最佳过盈量组合,并通过IAMT扭矩试验加以验证。另外,由于温度对POM材料的力学性能产生影响...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 球铰主要性能研究现状
1.3 球铰扭矩离散性问题研究
1.4 本文主要研究内容
第2章 基于正交试验的球碗件注塑成型数值模拟研究
2.1 注塑成型收缩机理分析与影响因素
2.1.1 影响变量水平注塑成型收缩机理
2.1.2 影响注塑成型收缩的因素
2.2 注塑成型收缩变形的理论分析
2.3 球碗件有限元分析模型的建立
2.4 正交试验设计与数值模拟
2.4.1 正交试验简介
2.4.2 正交试验设计
2.4.3 正交试验方案
2.4.4 工艺参数对平均收缩率的影响分析
2.5 实验验证
2.6 本章小结
第3章 基于球铰力矩模型的过盈量优化设计
3.1 球体共形接触模型
3.1.1 完整球体接触模型
3.1.2 模型分析
3.2 球铰共形摩擦力矩模型
3.2.1 轴向载荷作用下的摩擦力矩计算
3.2.2 径向载荷作用下的摩擦力矩计算
3.3 球铰有限元分析前处理
3.3.1 球碗材料性能试验
3.3.2 球铰有限元模型
3.4 球铰接触模型验证
3.4.1 间隙量对球碗接触应力分布的影响
3.4.2 有无油槽对球碗接触应力分布的影响
3.4.3 油槽位置对球碗接触应力分布的影响
3.5 过盈量优化设计与有限元分析
3.5.1摩擦实验
3.5.2 确定最佳的过盈量
3.6 球铰力矩实验验证
3.6.1 实验简介
3.6.2球铰力矩实验
3.6.3 数据分析
3.7 本章小结
第4章 热精整工艺对球铰扭矩的影响研究
4.1 球铰热精整工艺简介
4.2 过盈配合状态下的球铰热分析
4.2.1 热分析简介
4.2.2 温度对POM材料的力学性能影响
4.2.3 基于 Abaqus 软件的热膨胀分析
4.2.4 过盈量再优化
4.3 实验验证
4.3.1 热精整工艺对球铰扭矩的影响
4.3.2 蠕变时效对球铰扭矩的影响
4.4 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 关键技术
5.3 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参加的科研项目与成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车悬架球铰四轴载荷谱磨损试验方法[J]. 郑国峰,上官文斌,段小成,徐驰,叶必军. 振动.测试与诊断. 2018(02)
[2]低温环境下材料膨胀系数和润滑对望远镜负载扭矩的影响[J]. 杜福嘉,李朋辉. 光学精密工程. 2018(03)
[3]中国汽车产业强国发展战略研究[J]. 董扬,许艳华,庞天舒,邹朋. 中国工程科学. 2018(01)
[4]典型非金属材料的动静态应力-应变曲线测量[J]. 黄亚烽,沈珉,孟宪明. 实验力学. 2018(01)
[5]ISO 527:2012塑料拉伸性能测试标准解析[J]. 彭璟. 理化检验(物理分册). 2018(01)
[6]螺栓螺纹根部应力集中的优化方案设计[J]. 钟友坤. 轻工科技. 2018(01)
[7]螺栓断裂失效分析[J]. 尹宏超,赵云,于贤思,彭程,卢爱凤. 物理测试. 2017(06)
[8]40Cr球销热处理数值模拟及实验验证[J]. 潘伟平,陈磊,刘东明. 热处理技术与装备. 2017(05)
[9]TBM掘进机含间隙典型关节接触刚度模型及其特性[J]. 孙龙龙,余海东,唐国文,王皓. 机械设计与研究. 2017(05)
[10]悬挂吊车网架吊点高强螺栓疲劳性能的深入研究[J]. 田少杰,高骏,张亚雄,张建丽,张福忠. 施工技术. 2017(S1)
博士论文
[1]基于扩展Stribeck效应的摩擦实验建模及系统动力学研究[D]. 张新刚.上海交通大学 2009
硕士论文
[1]机械零件热膨胀规律影响研究[D]. 杨思炫.合肥工业大学 2017
[2]碳纤增强聚合物的PVT特性及其在制品精度控制中的应用[D]. 蔡天泽.北京化工大学 2016
[3]工艺参数对医用注射器注射成型结晶度与壁厚均匀性的影响[D]. 袁甘林.南昌大学 2016
[4]关节轴承协调接触模型与磨损寿命预测[D]. 方鑫.国防科学技术大学 2014
[5]汽车转向拉杆球头摩擦系统的特种润滑剂研究[D]. 花荣.上海交通大学 2014
[6]通用性汽车球铰总成试验台的设计及关键技术研究[D]. 颜益.浙江大学 2012
[7]多种润滑条件下空间机构用球轴承摩擦力矩试验研究[D]. 袁定新.哈尔滨工业大学 2012
[8]1.5MW风电增速箱箱体结构及热分析[D]. 郭晓明.西安理工大学 2010
[9]超细铁粉改性聚甲醛复合材料的研究[D]. 王龙.青岛科技大学 2009
本文编号：3191890
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 球铰主要性能研究现状
1.3 球铰扭矩离散性问题研究
1.4 本文主要研究内容
第2章 基于正交试验的球碗件注塑成型数值模拟研究
2.1 注塑成型收缩机理分析与影响因素
2.1.1 影响变量水平注塑成型收缩机理
2.1.2 影响注塑成型收缩的因素
2.2 注塑成型收缩变形的理论分析
2.3 球碗件有限元分析模型的建立
2.4 正交试验设计与数值模拟
2.4.1 正交试验简介
2.4.2 正交试验设计
2.4.3 正交试验方案
2.4.4 工艺参数对平均收缩率的影响分析
2.5 实验验证
2.6 本章小结
第3章 基于球铰力矩模型的过盈量优化设计
3.1 球体共形接触模型
3.1.1 完整球体接触模型
3.1.2 模型分析
3.2 球铰共形摩擦力矩模型
3.2.1 轴向载荷作用下的摩擦力矩计算
3.2.2 径向载荷作用下的摩擦力矩计算
3.3 球铰有限元分析前处理
3.3.1 球碗材料性能试验
3.3.2 球铰有限元模型
3.4 球铰接触模型验证
3.4.1 间隙量对球碗接触应力分布的影响
3.4.2 有无油槽对球碗接触应力分布的影响
3.4.3 油槽位置对球碗接触应力分布的影响
3.5 过盈量优化设计与有限元分析
3.5.1摩擦实验
3.5.2 确定最佳的过盈量
3.6 球铰力矩实验验证
3.6.1 实验简介
3.6.2球铰力矩实验
3.6.3 数据分析
3.7 本章小结
第4章 热精整工艺对球铰扭矩的影响研究
4.1 球铰热精整工艺简介
4.2 过盈配合状态下的球铰热分析
4.2.1 热分析简介
4.2.2 温度对POM材料的力学性能影响
4.2.3 基于 Abaqus 软件的热膨胀分析
4.2.4 过盈量再优化
4.3 实验验证
4.3.1 热精整工艺对球铰扭矩的影响
4.3.2 蠕变时效对球铰扭矩的影响
4.4 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 关键技术
5.3 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参加的科研项目与成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车悬架球铰四轴载荷谱磨损试验方法[J]. 郑国峰,上官文斌,段小成,徐驰,叶必军. 振动.测试与诊断. 2018(02)
[2]低温环境下材料膨胀系数和润滑对望远镜负载扭矩的影响[J]. 杜福嘉,李朋辉. 光学精密工程. 2018(03)
[3]中国汽车产业强国发展战略研究[J]. 董扬,许艳华,庞天舒,邹朋. 中国工程科学. 2018(01)
[4]典型非金属材料的动静态应力-应变曲线测量[J]. 黄亚烽,沈珉,孟宪明. 实验力学. 2018(01)
[5]ISO 527:2012塑料拉伸性能测试标准解析[J]. 彭璟. 理化检验(物理分册). 2018(01)
[6]螺栓螺纹根部应力集中的优化方案设计[J]. 钟友坤. 轻工科技. 2018(01)
[7]螺栓断裂失效分析[J]. 尹宏超,赵云,于贤思,彭程,卢爱凤. 物理测试. 2017(06)
[8]40Cr球销热处理数值模拟及实验验证[J]. 潘伟平,陈磊,刘东明. 热处理技术与装备. 2017(05)
[9]TBM掘进机含间隙典型关节接触刚度模型及其特性[J]. 孙龙龙,余海东,唐国文,王皓. 机械设计与研究. 2017(05)
[10]悬挂吊车网架吊点高强螺栓疲劳性能的深入研究[J]. 田少杰,高骏,张亚雄,张建丽,张福忠. 施工技术. 2017(S1)
博士论文
[1]基于扩展Stribeck效应的摩擦实验建模及系统动力学研究[D]. 张新刚.上海交通大学 2009
硕士论文
[1]机械零件热膨胀规律影响研究[D]. 杨思炫.合肥工业大学 2017
[2]碳纤增强聚合物的PVT特性及其在制品精度控制中的应用[D]. 蔡天泽.北京化工大学 2016
[3]工艺参数对医用注射器注射成型结晶度与壁厚均匀性的影响[D]. 袁甘林.南昌大学 2016
[4]关节轴承协调接触模型与磨损寿命预测[D]. 方鑫.国防科学技术大学 2014
[5]汽车转向拉杆球头摩擦系统的特种润滑剂研究[D]. 花荣.上海交通大学 2014
[6]通用性汽车球铰总成试验台的设计及关键技术研究[D]. 颜益.浙江大学 2012
[7]多种润滑条件下空间机构用球轴承摩擦力矩试验研究[D]. 袁定新.哈尔滨工业大学 2012
[8]1.5MW风电增速箱箱体结构及热分析[D]. 郭晓明.西安理工大学 2010
[9]超细铁粉改性聚甲醛复合材料的研究[D]. 王龙.青岛科技大学 2009
本文编号：3191890
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3191890.html
