汽车转向系统有限元分析与结构优化

发布时间：2022-05-06 19:57

　　随着我国汽车市场的扩大,转向系统需求量也在持续增长。其中,电动助力转向系统（EPS）由于其安全性、舒适性和环保性等众多优点而受到越来越多的重视。本文运用有限元方法和结构优化方法,对某公司设计开发的管柱式电动助力转向系统进行有限元分析和结构优化设计,从而提高汽车转向系统的吸能特性和NVH性能。本文首先建立了转向内管压入力影响因素的鱼骨图,通过排查分析确定转向管柱吸能结构的过盈量设计值不合理,导致了转向内管压入力异常。为了得到正确的过盈量取值范围,首先在CATIA软件中建立了“转向外管-滑动衬套-转向内管”的三维模型,导入到前处理软件HyperMesh中进行几何清理与网格划分。然后将网格模型导入有限元分析软件ABAQUS中,设置过盈接触属性和边界条件,计算得到不同过盈量下的转向内管压入力和滑动衬套接触表面上应力分布云图,并通过压装试验验证有限模型的正确性。最后根据有限元分析结果,给出了合适的转向管柱吸能结构过盈量取值范围。针对发动机怠速工况下,方向盘抖动过大的现象,首先阐述了发动机怠速振动传递机理,并通过理论公式计算得到常见四缸四冲程发动机怠速振动频率值。然后在CATIA软件中建立转向系统... 

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 转向系统吸能机构研究概述
        1.2.2 过盈配合研究概述
        1.2.3 转向系统振动特性分析与优化
    1.3 课题研究方法概述
    1.4 论文结构安排
2 理论基础
    2.1 发动机怠速方向盘振动机理
    2.2 模态分析理论
    2.3 灵敏度分析理论
    2.4 响应面法及优化算法
        2.4.1 试验设计方法介绍
        2.4.2 响应面模型构建
        2.4.3 优化算法
    2.5 本章小结
3 转向管柱吸能结构压入力分析
    3.1 转向内管压装力异常原因分析
        3.1.1 鱼骨图分析
        3.1.2 过盈量定义
    3.2 有限元接触问题分析
        3.2.1 有限元接触问题
        3.2.2 过盈配合处理
    3.3 转向系统有限元模型的建立
        3.3.1 几何清理和网格划分
        3.3.2 材料模型
        3.3.3 建立接触对
        3.3.4 载荷与约束
    3.4 有限元计算结果
        3.4.1 不同过盈量下转向内管压入力
        3.4.2 不同过盈量下滑动衬套接触压力
    3.5 压装试验
    3.6 本章小结
4 转向系统振动特性及其影响因素分析
    4.1 建立转向系统有限元模型
    4.2 转向系统模态分析
    4.3 转向系统板件灵敏度分析
        4.3.1 定义设计变量
        4.3.2 定义优化响应
        4.3.3 定义尺寸优化约束
        4.3.4 创建目标函数
        4.3.5 参数设置
        4.3.6 灵敏度分析结果
    4.4 本章小结
5 基于响应面法的转向系统振动性能优化
    5.1 HyperStudy软件简介
    5.2 建立优化问题模型
    5.3 哈莫斯雷试验设计
    5.4 响应面模型
        5.4.2 响应面模型误差分析
        5.4.3 试验结果分析
    5.5 转向系统振动特性优化
    5.6 转向系统结构优化后模态分析
    5.7 本章小结
6 总结与展望
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于序列二次规划算法的加筋土挡墙布筋方案优化设计[J]. 郑利锋,董彦莉,韩云山,张军,王铁.  中北大学学报(自然科学版). 2018(03)
[2]微型电动汽车转向管柱支撑结构耐撞性设计[J]. 郑玉卿,朱西产,董学勤,赵汝涛,马志雄.  汽车工程. 2018(05)
[3]基于时域传递路径分析与GT-SUIT仿真对进气系统的优化[J]. 王若平,余云飞,何娟,洪森,赵稳.  汽车工程学报. 2018(03)
[4]基于精细化建模的进气系统声学性能仿真与改进[J]. 谢小平,李阳,王茜影,王晨辉,张引引.  汽车工程. 2018(02)
[5]多目标遗传算法在车身动态性能优化中的应用[J]. 王岩,陈无畏,谢有浩,邓书朝.  汽车工程. 2017(11)
[6]某车型转向机构碰撞仿真建模方法[J]. 郝海舟,符志.  汽车工程学报. 2017(06)
[7]货车转向系统结构振动特性测试与优化[J]. 陈剑,戎芳明.  中国机械工程. 2017(20)
[8]基于ANSYS Workbench对圆柱面过盈配合接触应力的研究[J]. 李亚洲,汤易升,陈炜,张西正.  天津理工大学学报. 2017(03)
[9]中国汽车工程学术研究综述·2017[J]. 《中国公路学报》编辑部.  中国公路学报. 2017(06)
[10]基于响应面法的驾驶室悬置系统平顺性优化[J]. 刘维达,王铁,申晋宪,易晨阳.  汽车工程. 2017(03)

硕士论文
[1]基于传递路径方法的转向系统振动特性研究与优化控制[D]. 戎芳明.合肥工业大学 2018
[2]某车型转向系统怠速振动分析与优化[D]. 黄杰.江苏大学 2016
[3]基于底盘激励的汽车高速状态转向系统抖动分析及优化[D]. 邵慧.湖南大学 2014
[4]汽车转向管柱与人体模块碰撞吸能研究[D]. 刘海峰.华南理工大学 2013
[5]转向管柱吸能机构的设计与CAE分析[D]. 高明.上海交通大学 2013



本文编号：3651116