汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)是汽車底盤系統(tǒng)的重要機構(gòu),其各部分的結(jié)構(gòu)強度關(guān)系到轉(zhuǎn)向性能的可靠性。
轉(zhuǎn)向殼是汽車底盤系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件,一旦轉(zhuǎn)向殼破裂而失效,對駕駛員及乘客都會造成很大的人身安全和財產(chǎn)損失。以輪子的側(cè)向碰撞為例(見下圖1),通過轉(zhuǎn)向拉桿把沖擊載荷傳給轉(zhuǎn)向殼,若殼體抗沖擊能力不足,就有可能導致殼體破裂而失效。分析了汽車轉(zhuǎn)向機殼體設(shè)計過程中的沖擊性能,使其達到強度設(shè)計要求,可有效避免轉(zhuǎn)向機殼開裂的問題。
車輪撞到了路面。
在檢測工業(yè)中,沖擊強度檢測的主要方法是簡支梁沖擊、懸臂梁沖擊、落球(或落錘)碰撞。前一種方法主要用來評估材料本身的沖擊性能,而落球(落錘)沖擊則反映了制品本身的抗沖擊性能(產(chǎn)品抗沖擊能力取決于材料、厚度、結(jié)構(gòu)等多種因素)。落球沖擊試驗是將球或錘子按一定的形狀和重量從某一高度落下,將樣品樣品放入測試臺上,進行擊打。對于若干樣品,如球、錘、球、落高等,進行多次測試,以定性或定量地得到樣品的抗沖擊性能。轉(zhuǎn)向機沖擊強度臺架試驗即采用落錘沖擊試驗方法檢測轉(zhuǎn)向機的抗沖擊性能,見圖2。
轉(zhuǎn)向機落錘沖擊試驗。
雖然轉(zhuǎn)向機構(gòu)在沖擊荷載作用下的材料強度極限比靜載時有所增加,但相對于靜載,傳統(tǒng)的靜力強度分析法已不能較好地反映其抗沖擊性能?,F(xiàn)行顯式非線性有限元計算軟件能較精確地模擬大載荷下物體的抗沖擊能力。針對該問題,建立了轉(zhuǎn)向機沖擊強度試驗的虛擬平臺有限元模型,然后采用非線性計算方法對轉(zhuǎn)向機殼進行強度計算,以便能較準確地預測轉(zhuǎn)向殼的沖擊性能。一個完整的有限元模型,包括轉(zhuǎn)向殼、轉(zhuǎn)向機構(gòu)的齒輪、齒條、連接螺栓、固定架。將轉(zhuǎn)向管柱、轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)動慣量組合起來,在齒輪頂部安裝一質(zhì)量塊來模擬轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向盤的慣性矩。在齒輪、齒條、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)臺殼體,緊固螺栓,固定工作臺接觸面,再以撞塊速度與轉(zhuǎn)機齒條相撞。
安裝點加強筋的端部位置等效塑性應變大于目標值為9%,不能滿足轉(zhuǎn)臺沖擊性能要求。仿真結(jié)果表明,優(yōu)化后的加強筋尺寸減小,等效塑性應變降低2%,但強度有所降低;
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