基于KC优化设计的扭力梁悬架疲劳寿命研究

摘要

汽车行驶的过程中，由于路面不平度的影响，往往会对车轮造成很大的冲击力。悬架通过弹簧、减振器、导向机构把这些冲击载荷转移到车身上，不仅能够衰减产生的振动，还能确保车辆平稳地行驶。此过程中，悬架承受大部分的交变载荷，循环反复，就会增加疲劳损伤，降低悬架的疲劳寿命，直接影响整车的使用寿命。因此研究在实测路谱下汽车悬架的疲劳寿命，并提出相应的优化设计方案，是非常有价值和意义的。　　针对某乘用车扭力梁悬架在服役状态下没有达到设计的行驶里程出现疲劳裂纹的问题，本文拟通过对扭力梁悬架进行疲劳分析，从K&C优化设计着手，来寻求提高其疲劳寿命的有效方法。作者以实际的扭力梁悬架几何模型为基准，并对模型进行简化，建立悬架的三维实体模型；通过模型的导入在有限元软件HyperMesh中建立悬架有限元模型；通过扭转刚度试验对其进行修正，并在Patran中分析了悬架在极限工况下的强度；根据强度分析结果，在某汽车试验场进行整车的疲劳耐久性测试。然后依次建立麦弗逊前悬架、扭力梁后悬架等子系统，根据子系统之间的连接关系，完成整车刚柔耦合模型的装配；为验证建立的整车刚柔耦合模型，对整车进行实测路谱下的动力学仿真分析，提取悬架连接处的边界载荷，在Patran中分析了扭力梁悬架的瞬态响应特性，并把应变响应与试验结果进行对比。最后作者采用MSC.Fatigue软件进行扭力梁悬架的疲劳分析，根据对悬架疲劳断裂原因的分析，通过优化螺旋弹簧硬点位置，有效地减少螺旋弹簧处垂直载荷，大幅度地提高了扭力梁悬架疲劳寿命，并对优化前后扭力梁悬架的几何运动学特性和弹性运动学特性(K&C特性)和整车的操纵稳定性特性进行了分析。　　本文采用道路试验和理论分析相结合的方法来研究扭力梁悬架的疲劳寿命，既保证了研究结果的可靠，又减少了试验花费，对研究疲劳问题采用的方法提供了参考；基于整车模型而非悬架模型来研究悬架疲劳寿命，提高了疲劳分析结果的精度；通过结构优化，为解决悬架疲劳裂纹问题提供了某种可行的方法。

目录

声明

第1章 引言

1.1 论文研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究的主要内容和技术路线

第2章 疲劳分析理论和研究方法

2.1 疲劳分析意义

2.2 疲劳分析理论

2.3 疲劳分析方法的确定

2.4 本章小结

第3章 扭力梁悬架的有限元分析

3.1有限元简介

3.2 扭力梁悬架有限元模型的建立及修证

3.3 扭力梁悬架的静力学分析

3.4 扭力梁悬架瞬态响应分析

3.5 本章小结

第4章 整车刚柔耦合模型的建立和仿真

4.1 整车刚柔耦合模型的建立

4.2 整车动力学仿真分析

4.3 本章小结

第5章 扭力梁悬架的疲劳寿命分析和优化设计

5.1 扭力梁悬架疲劳寿命分析

5.2 扭力梁悬架的优化

5.3优化后整车的动力学分析

5.4 本章小结

第6章 结论

6.1 研究总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果