论文部分内容阅读
本文分析了转向桥前梁在动载工况、制动工况、侧滑工况的受力情况,遵循前梁的国家标准,在材料力学、弹性力学、汽车理论、汽车设计等相关知识基础上对转向桥前梁设计方法进行了研究并建立了工字形前梁的三维实体模型,最后基于Workbench校核了转向桥前梁强度及疲劳寿命。首先,对转向桥前梁在动载工况、制动工况、侧滑工况下进行了受力分析,得到各工况下内力方程和内力图;介绍了在考虑弯曲强度、弯曲刚度及扭转强度条件下圆管形焊接前梁的设计方法;提出了在考虑局部承压强度条件、钢管的弯曲扭转组合强度条件、刚度条件、稳定性条件下一体式无缝钢管热成型前梁的设计方法,并推导了相应的计算公式;研究了工字形前梁在动载工况、制动工况、侧滑工况以及在0.5~3.5倍交变载荷疲劳强度下不同截面的工字形前梁设计方法,建立了不同截面的工字形前梁截面优化设计的数学模型,运用MATLAB对工字形前梁进行了优化设计,得到工字形前梁不同截面的尺寸参数。其次,建立了前梁的三维实体模型,研究了前梁在动载工况、制动工况、侧滑工况的受力特点以及变形特点,在Workbench中对前梁在不同工况施加了不同的边界约束,保证了前梁结构有限元模型的正确性。以相关国家标准为依据,校核了前梁动载工况、6倍弹塑性工况、制动工况、侧滑工况的强度。最后,根据材料的屈服极限、强度极限,结合S-N曲线的拟合方法得到转向桥前梁的S-N曲线。以某型号载货汽车转向桥的前梁为研究对象,分别选择Von_Mises应力、最大主应力和绝对值最大主应力为疲劳分析的应力分量对其进行有限元疲劳寿命仿真,并与前梁的试验结果进行对比分析,得出了对于像转向桥前梁这样的非旋转受弯结构最大主应力是其发生疲劳破坏的主要因素的结论。在以上研究工作的基础上,校核本课题设计的转向桥前梁的疲劳寿命,结果表明该转向桥前梁符合国家疲劳寿命标准。由研究内容和仿真结果表明,本文所优化设计的转向桥前梁符合各典型工况的强度要求,以及国家规定的疲劳寿命要求。同时说明了本文圆管形焊接前梁、一体式无缝钢管热成型前梁设计方法的合理性,对指导转向桥前梁的设计有重要的参考价值。