动力转向器试验台联接部件可靠性分析与优化设计

摘要

动力转向器是汽车系统中的一个关键部件，在汽车系统中占有重要位置，它的发展同时也反映了汽车工业的发展，它的规模和质量也成为了衡量汽车工业发展水平的重要标志之一，动力转向器的综合性能试验是检验其性能和评价其质量的重要手段。随着技术的进步和汽车行业标准的提升，需要开发新型的汽车动力转向器性能试验台以满足生产的需要。 输出端联结部件作为试验装置的主要组成部件，起传递扭矩、输出动力的作用，其性能的好坏直接影响转向器的效果，进而影响整个实验台的使用寿命。试验调试测试过程中出现滑动连接输出端部件断裂破坏。为确保输出端联结部件使用的可靠性，有必要对输出端联结部件进行强度分析。 本文介绍了有限元法基本原理、分析过程、分析流程和有限元法在机械设计中的应用，以及优化设计的数学模型、基本解法、收敛准则，具体说明了有限元分析软件ANSYS以及CAD软件SolidWorks的功能及其主要特点。着重介绍了应用ANSYS对十字滑块进行结构强度分析、优化的具体过程。 本文使用SolidWorks软件，按照设计要求，建立输出端联结部件的实体模型，然后把模型导入ANSYS，进行单元划分后按照实际工作情况施加载荷；然后进行静力学分析和非线性分析，分析结果表明，在十字滑块的凸台拐角附近存在应力集中，这与十字滑块实际出现断裂的区域一致，说明ANSYS是非常有效的有限元分析软件，同时根据应力云图发现最大应力已经超过40Cr的许用应力，十字滑块需要进一步优化，以减少应力，提高结构的可靠性；本文还介绍了机械零件应力、强度“干涉”模型，十字滑块的静力学可靠性分析模型和无限寿命下十字滑块疲劳强度可靠性模型，并计算了十字滑块在无限寿命下的可靠度；最后，参数化构建十字滑块模型，利用ANSYS的优化模块对其进行优化，优化结果表明，十字滑块的最大应力减少了，且分布更合理，可靠性提高了。 研究结果表明，利用CAE分析技术有助于提高机械零部件的设计水平、缩短设计周期、减少开发成木，为推广有限元分析技术在企业的应用和对今后产品开发上具有重要的现实意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章转向器试验台联接部件分析理论基础

2.1动力转向器试验台及其输出端联接部件

2.2有限元法理论及其应用

2.3机械优化设计

2.4 CAD软件SolidWorks的主要功能和特点

2.5 CAE及有限元分析软件ANSYS

2.6本章小节

第三章输出端联结部件的有限元分析

3.1十字滑块的结构模型

3.2十字滑块的静力学分析

3.3输出端联结部件的非线性分析

3.4本章小节

第四章联结部件的可靠性分析

第五章十字滑块的优化设计

第6章结论及展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位其间发表的科技论文