ANSYS在重型汽车转向横拉杆总成可靠度分析中的应用
基于ANSYS Workbench的某汽车转向节的有限元分析
重力系数 g /(m·s-2)
动载系数 Kd
地面附着系数 φ
侧向滑移附着系数 ϕ
制动时前轴重量转移系数 ml
884
1 464
680
758
315
10
2.5
0.8
0.6
1.5
2.2.1 越过不平路面工况
越过不平整路面工况是发生频率最高的一种，汽
前驱转向桥，同时还采用了麦弗逊式的悬架机构以及中
车在有障碍的路面上行驶时，转向节所受到的冲击载
本文选择由优质中碳合金钢 40Cr 制成的转向节作为
研究对象，各物理量如表 1 所示[6]。
基金项目：广东省普高校特色创新类项目 （编号：2017KTSCX203）；广东理工学院校级项目 （编号：GZKZ202005）
收稿日期：2020－10－02
·110·
黄小娣：基于 ANSYS Workbench 的某汽车转向节的有限元分析
示，通过对转向节失效件进行化学研究分析、金相检查
等，得出转向节强度失效的主要原因。就研究转向节疲
劳强度的理论方法来看，目前我国主要使用的是梁弯曲
理论中的近似计算方法，这种方法多用于传统的材料力学
领域，而以有限元法为代表的数值计算方法是发展趋势。
本文基于 ANSYS Workbench 的有限元技术，依据汽
Abstract: Steering knuckle is an important part with complex force and changeable working conditions in the automobiles. Strength analysis
must be carried out before optimization design. In order to provide more effective strength analysis basis, the finite element model of the
基于ANSYS的重型货车车架结构分析和优化研究的开题报告
基于ANSYS的重型货车车架结构分析和优化研究的开题报告一、研究背景随着全球经济的不断发展，物流行业的发展速度也越来越快。
重型货车作为物流行业的主要运输工具，承担着重要的货物运输任务。
然而，目前市场上的重型货车普遍存在的问题是车辆结构强度不足以及车辆牵引性能低下，这些问题不仅会对货车的使用寿命和安全性产生影响，而且对整个物流行业和交通运输行业都具有重大的影响。
为了解决这些问题，本研究将以重型货车的车架结构为研究对象，利用ANSYS软件进行有限元分析和优化设计，旨在为重型货车的结构优化提供科学依据。
二、研究内容（一）重型货车车架结构的建模本研究将采用CATIA软件对重型货车的车架进行建模，并将车架结构导入ANSYS软件中进行有限元分析和优化设计。
（二）重型货车车架结构的强度分析本研究将使用ANSYS软件对重型货车车架结构进行强度分析，主要包括应力分析、变形分析、疲劳分析等，从而确定车架结构的强度是否满足设计要求。
（三）重型货车车架结构的优化设计在强度分析的基础上，本研究将利用ANSYS中的优化模块对车架结构进行优化设计，以达到结构轻量化、强度增加、牵引性能改善等目的。
三、研究意义本研究的主要意义在于：（一）为重型货车车架结构的优化设计提供科学依据；（二）为工程师提供车架结构设计和优化方案；（三）为重型货车的安全性和牵引性能的提升做出贡献；（四）本研究具有一定的理论和实践意义，为相关领域的进一步深入研究提供基础。
四、研究方法与技术路线本研究将采用如下技术路线和研究方法：（一）调研相关文献，了解现有的重型货车车架结构设计和优化研究的成果；（二）利用CATIA软件对重型货车的车架结构进行建模；（三）利用ANSYS软件对重型货车车架结构进行强度分析、变形分析、疲劳分析等；（四）根据分析结果对车架结构进行优化设计；（五）对优化后的车架结构进行验证和测试。
五、预期成果本研究的预期成果包括：（一）重型货车车架结构建模；（二）重型货车车架结构的强度分析报告；（三）重型货车车架结构的优化设计方案；（四）车架结构优化后的CAD模型；（五）相关技术论文。
基于ANSYS汽车连杆的模态分析
基于ANSYS汽车连杆的模态分析摘要：振动现象是机械结构经常需要面对的问题之一。
由于振动会造成结构的共振或或疲劳，从而破坏结构。
所以必须了解结构固有的频率和振型，避免在实际工况中因振动因素造成结构的损坏。
模态分析主要研究结构或机器部件的结构特性，将得到结构的固有频率和振型，对复杂结构进行精确的模态分析，将为评价现有结构的特性特性、新产品和诊断动态性能的预估及优化设计，提供科学的依据。
关键词：ansys；汽车连杆；模态分析1引言汽车众所周知的最常用的交通工具之一，在整个汽车的复杂系统中，发动机就是其中最重要的之一，常常也称作汽车的心脏。
当汽车发动机工作时，活塞燃烧室产生的气体其爆炸力通过连杆传递给曲轴，曲轴带动飞轮转动从而将动力输出。
在这工作的过程中，发动机连杆在传递燃料爆炸作用力的同时也承受了最大最强烈的冲击力、动态应力，因此,连杆成为发动机动力学负荷最高的部件。
连杆是发动机传递力最重要的零部件之一，同时也肩负着传递力的方向的重任。
所以,汽车发动机连杆的质量和性能就直接关系到整个发动机工作的稳定性以及故障率。
利用有限元对汽车连杆零部件进行模态分析,有利于对连杆零部件更科学的使用。
2基本原理2.1ANSYS简介ANSYS软件是可以处理的分析类型：结构分析、热分析、电磁分析、流体分析、耦合场分析。
结构分析首先待求的自由度是位移，而其他量诸如应变、应力、反应力等均是通过位移值来得到的。
在ANSYS中，结构分析主要包括7种：静力分析、模态分析、谱分析、瞬态动力学分析、谐响应分析、特征屈服分析、专项分析。
而模态分析是本论文的着重应用，主要分析用于计算结构的自然频率和振型，用于解决实际生活中的机械振动。
2.2ANSYS模态分析简介结构动力学分析不同于静力学分析，常用来确定时变载荷对整个结构或部件的影响，同时还要考虑阻尼及惯性效应的作用效果。
模态分析是动力学分析功能的一种。
动力学分析是用来确定质量（惯性）和阻尼起重要作用的结构和构件动力学特性的技术。
基于ANSYSworkbench的汽车发动机连杆力学性能分析
第36卷 第2期 2014-02(下) 【107】收稿日期：2013-11-22作者简介：胡小青（1980 -），女，四川德阳人，讲师，硕士，研究方向为机械设计制造及其自动化。
基于ANSYS workbench 的汽车发动机连杆力学性能分析Mechanical properties analysis of motocar engine connecting rodbased on ANSYS Workbench胡小青HU Xiao-qing（四川工程职业技术学院，德阳 618000)摘 要：以汽车发动机用连杆为研究对象，建立了发动机连杆力学性能分析简化模型。
采用Ansysworkbench软件static structure模块，利用有限元分析法对发动机连杆模型进行模拟分析，得出了发动机连杆模型总变形、等效应力以及等效弹性应变分布。
结果显示，发动机连杆模型最大变形位于发动机小头顶部，最大等效应力位于发动机连杆与大头交接顶角处，为4.09×109Pa ，最大等效弹性应变与等效应力所处位置相同为0.02。
关键词：发动机连杆；Ansys workbench；有限元法；模拟分析；力学性能中图分类号：TG213 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2014)02(下)-0107-02Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2014.02(下).300 引言汽车发动机连杆是内燃机中的一个重要的结构零件，其作用是连接活塞和曲轴，将作用在活塞上的力传递给曲轴，使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，对外输出做功[1]。
连杆小头与活塞销相连接，与活塞一起做往复运动，连杆大头与曲柄销相连和曲轴一起做旋转运动[2,3]。
因此，连杆体除了上下运动外，还左右摆动，做复杂的平面运动[4]。
所以，连杆的受力情况也十分复杂，工作中经常受到拉伸、压缩和弯曲等交变载荷的作用[5]。
这种复杂的载荷容易引起连杆的疲劳破坏，甚至直接关系到操作人员的安全，从而造成严重的后果[6]。
ANSYS在重型汽车转向横拉杆总成可靠度分析中的应用
明显 ， 为横拉杆 主体 。横拉杆主体 与横拉杆接 头采 用螺纹连 接 ， 如图 ３ 所示 。
由于转 向横 拉杆易 出现 弹性变形 ， 因此利
设 其解为 ：
Ｘ＝ ｉ （【 Ａｓ ｃ 抖 ） ｎ ， 式 中 ， 为振幅列 阵 。 Ａ 将广 义位移列阵 十 间ｆ 次导数 ， 时 求２ 得 （） ２
１ ． ４
Ｏ ． ２
１ ． １
２１ ．
科技创新导报 Ｓｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｏ ａ ｉ ｎ Ｈ ｒ ｉ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｉｎ ｖ ｔ ｅ ａｄ ｏ
３ ７
Ｓｃｉ ｎｃｅ ｎｄ ｅ ｅ Ｔｅｃ ｈｎｏｌ Ｉ ｏｇｙ ｎｎｏｖ ｉ ｎ ａｔ ｏ Ｈｅｒ Ｉ ａｄ
汽车在行驶 过程中 ， 需经常改 变其行驶 方 死 、左右 转 向不对称 等后果 。 因此 ， 必须 建 驶 员的意 志而 进行 转 向行 驶 ＿ ２ 】 于载 货 车 。对 惯 常采 用的转 向系统结构 ， 大的转 角设计很 容
向系统设计 的能力和 水平 。
向… 汽车转 向系 的功用 是 ， 。 保证 汽车 能按 驾 立转 向系统设计 计算的辅 助分析方 法 ， 高转 ０ ３ ， 性模量为 ２ ０ Ｇ ａ 泊松 比为 ０ ３ 密 提 ２５弹 ０ Ｐ ， ．，
Ｑ 塑 Ｑ： 墼
工 业 技 术
来确 定网络 的路径 ， 在各 个 Ｌ Ｒ和 Ｌ Ｒ 中为 不能提供 足够的带 宽资源满 足要求 ， Ｅ Ｓ 将无法保 业务 的优 先级 。在第 三层 设备 上直接 对实 时 有业 务需 求的转 发等 价类 建立路 由表 和标 记 证 其 Ｑ Ｓ的实 现。 同时 ＭＰ Ｓ Ｔ ０ Ｌ Ｅ没 有定 义 业务打 上 高优先级 的 Ｄ Ｃ Ｓ Ｐ标记 ， 优先 处理 ， 服务类 型 ， 即没有 解决如 何在 Ｌ Ｐ中传送不 第三 层设 备 同时应具 有二 层优先 级标 识和 三 Ｓ 映射 表 。 ②人 口Ｌ Ｒ接 收分 组 ， 定分组 所 属的 同等级 的业务 ，这 就成为 ＭＰ Ｓ Ｔ Ｅ 判 Ｌ Ｅ最大 的 层 优先 级标 识 相互 映射 能 力 。
基于ANSYS软件的悬臂梁可靠性仿真分析
基于ANSYS软件的悬臂梁可靠性仿真分析杨泽;李洪洲;李建永【摘要】In order to combine reliability analysis with simulation software,this paper introduces the application of reliability technology in engineering practice.By using the method of combining reliability analysis theory with ANSYS as a finite element simulation software,the three-dimensional model of a cantilever beam as the object is established and taken gridded,then boundary conditions are set and the reliability evaluation of two influence factors such as force and elastic modulus is conducted on the plat of ANSYS software's PDS module,the conclusion is the force accounts for a larger proportion of affection than the elastic modulus,with the hope of providing some help to the technology researchers in this field.%为了将可靠性分析与软件仿真技术相结合,介绍可靠性技术在工程实际中的应用.运用了可靠性理论与有限元仿真分析ANSYS软件相结合的方法,以一悬臂梁为对象建立了三维模型并做了网格化处理,设置边界条件而后以ANSYS软件PDS模块为平台对悬臂梁进行了可靠性仿真分析,对影响悬臂梁可靠性的作用力和弹性模量两因素做了可靠性评估,得出在影响悬臂梁可靠性的作用力和弹性模量两因素中,作用力影响因素所占比重较大的结论,期望以此方法和步骤对相关技术研究人员有所帮助.【期刊名称】《吉林化工学院学报》【年(卷),期】2017(034)005【总页数】4页(P34-37)【关键词】机械可靠性;PDS模块;悬臂梁;仿真分析【作者】杨泽;李洪洲;李建永【作者单位】北华大学机械工程学院,吉林吉林 132021;北华大学机电技术研究中心,吉林吉林 132021;北华大学机电技术研究中心,吉林吉林 132021【正文语种】中文【中图分类】TH132.4随着时代的发展和技术的进步，人们对于产品的要求不再只是停留于功能的实现，更多还在于对产品性能、使用和维护等的可靠性要求上.产品较高的可靠性在保证性能的同时，减少了返回维修的次数，进而降低了使用成本和经济损失.产品的可靠性问题会直接影响到资源与能源的合理利用，可靠性设计可以使得产品体积更小、重量更轻、材料消耗和加工工时更低，而机械可靠性理论作为可靠性研究的重要分支，对机械零件因不同影响因素而产生功能失效的分析与研究具有重要意义与价值[1].机械系统及其零部件的载荷环境复杂，失效机理和失效模式也多种多样，一个系统中各零部件之间以及同一零部件的各失效模式之间存在明显的失效相关性，因此在机械零件的设计、制造、实验以及产品的使用与维护过程中都能用到可靠性的理论与分析技术[2].机械可靠性理论是为了研究设计参数等影响因素对于机械零件及其系统的稳定性和可靠性等的影响程度，从而确定零件及系统在影响因素的作用下发生功能失效的概率，以作寻找解决方案的参考[3-4].文章首先对机械可靠性理论做了概念与定义的简述，随后将机械可靠性理论与有限元分析ANSYS仿真软件进行结合，运用ANSYS软件中的可靠度分析PDS模块，选择以一悬臂梁为对象，进行三维建模与网格划分、施加载荷与边界条件设置以及可靠度求解和仿真图像的绘制与输出等来对影响悬臂梁可靠性的不同因素进行分析与评估，并以此来简述可靠性理论分析与软件仿真验证的方法和步骤.机械可靠性理论的研究更多是在于对机械零件及结构的研究上，结构或系统在规定的时间内和规定条件下完成预定功能的概率称之为可靠度，它是度量机构可靠性的概率度量[5-6].通常方程：Z=g(X)=g(X1，X2，…Xn)=0称为结构的极限状态方程，其中Z代表随机函数，Xi代表随机变量.极限状态方程表示为n维随机变量空间中的n-1维超曲面，称之为极限状态面(失效面).极限状态面将问题定义域Ω划分为可靠域Ωr={x|g(x)>0}和失效域Ωf={x|g(x)0}两个区域，即极限状态曲面是可靠域Ωr和失效域Ωf的边界，极限状态曲面如图1所示. 当Z<0时系统失效，设Xi的概率密度函数为fXi(xi)，通常Xi相互独立，则系统的可靠性概率公式[7]为：P可靠=∫...∫Z≥0fX1(x1)fX2(x2)...fXn(xn)dx1dx2 (x)运用现代研究方法来进行可靠性理论的研究可以使结论更向工程实际靠拢，如有限单元法.基于现代仿真软件如有限元仿真ANSYS软件来进行结构可靠性研究可直观地再现理论原理与特点.ANSYS 软件中的PDS(Possibility Design System) 模块将可靠性设计理论与有限元分析技术相结合，主要分为生成分析文件阶段、进行可靠性分析阶段和结果后处理阶段[8]，其分析的主要步骤如图2所示.运用现代仿真软件来进行可靠性理论的研究，可以直观再现理论特点且能够使结论更加的明了，故以一悬臂梁结构为例来进行基于软件仿真的可靠性分析.梁结构理论不仅只是应用于建筑行业，在机械工业中同样可以用到，如吊塔机结构、港口的起重机结构等.悬臂梁结构三维和简化二维分别如图3和图4所示.3.1 仿真ANSYS 软件PDS模块分析ANSYS软件中的PDS模块进行结构可靠性分析时，进行APDL界面环境设计时首先要进行模型单元的选择、模型的构建、定义材料参数、确定网格划分参数；然后并进行网格划分且对模型进行边界条件的设定如约束与作用力等，最后进行仿真运行结果求解.求解完成后进入可靠性分析PDS模块设计中，先定义单元数据并进行数据排序，随后进行数据提取，保存为.lgw格式文件，然后进行随机输入输出(Random Input和Random Input)的定义，选择可靠性分析方法如蒙特卡罗法(Monte Carlo Sime)或响应面法(Response Surface)等，然后进行求解；最后进行灵敏度分析(Sensitivities)、相关系数矩阵(Correl Matrix)、散点分布图(Scatter Plot)、累计分布函数图(Cumulative DF)等的输出[9-10].3.2 仿真ANSYS 软件模型参数设置分布函数图见图5.软件仿真采用的悬臂梁结构，将作用力F和弹性模量E设为变量，截面采用0.2×0.2 m的正方形截面，泊松比为0.17，目标函数SMIN是梁的端点与其三分之二处的剪切力之差即(SMIN=σ1-σ2/3)，初始作用力F=50N，变化范围为±10 N，服从Gauss GAUS分布的弹性模量初始设为E=3.0E7，变化幅度为±1.0E5，可以得到如下仿真结果.累积分布函数图(图5)描述的是可靠性的分布概率，函数图上的纵坐标表示概率也即可靠度，横坐标表示的变量的幅值范围.图5中的三条线描述的是在置信度为95%环境下，变量取小于等于横坐标特定值的范围内时的累积概率，中间的线(蓝线)为平均值，两边线(两红线)表示的是变量在可变范围内的最大最小概率分布函数图.如图6所示，当SMIN-80时的取值概率为59.32%，结果可从图5和图6的对比中得到验证.图7描述的散点分布图表示的是变量E与F的相关点分布图像，根据图像中的散点来拟合出两者的相关性图线，如图7中红线所示.取值直方图表示的是变量在所采取的特定抽样方法如高斯分布或者正态分布等时，取横坐标值的相对频率，其直方图的高度表示的是变量取对应横坐标数值的相对频率(概率).图8表示的是变量SMIN得到结果的概率，各直方图的体积之和为1.图9表示的是变量E与F对结果SMIN即剪切力之差的影响，是变量对结果的敏感度分析图，从图中可以看出作用力F的敏感性达到了100%且为负值，说明作用力F对目标函数剪切力之差SMIN的影响最大，且呈负相关；也即作用力±10 N 变化幅度对SMIN的影响比弹性模量的±1.0E5变化幅度对SMIN的影响大很多，因此在考虑梁的剪切力问题时必需首先要考虑作用力问题，其次才是其他参数. 机械可靠性技术在工程设计中有着重要的意义与价值，文章主要围绕可靠性技术而简要阐述了可靠性理论的概念与定义，然后基于对理论的描述与理解，以现代有限元仿真ANSYS软件为平台，通过建立一悬臂梁结构，利用软件的可靠度分析PDS 模块将可靠性技术与有限元仿真分析结合起来，得到影响悬臂梁结构稳定可靠性的外界作用力和材料弹性模量两因素中，作用力起主导作用，同时也介绍了将软件仿真与理论研究相结合的方法与步骤，希望对于从事可靠性技术的工作与研究人员有一定的参考与借鉴价值.。
基于ANSYS的汽车发动机连杆的有限元分析
基于ANSYS的汽车发动机连杆的有限元分析有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种应用数值计算方法的工程分析技术，可以用于解决各种工程问题。
在汽车发动机设计中，使用有限元分析可以帮助工程师了解和优化发动机组件的力学性能。
本文将基于ANSYS软件，介绍如何进行汽车发动机连杆的有限元分析。
一、建模和几何参数定义：在进行有限元分析之前，首先需要将连杆的几何形状转化为虚拟模型。
一般来说，使用CAD软件绘制连杆的草图，并根据设计要求对连杆进行几何尺寸和参数的定义。
对于汽车发动机连杆而言，常见的几何参数包括连杆长度、大端和小端直径、连杆的截面形状等。
在绘制草图时，应注意考虑到实际的工程要求和设计限制。
二、材料定义和材料力学参数：在有限元分析中，连杆的材料定义至关重要。
一般来说，连杆材料应具有优异的强度和刚度，以应对高速旋转和高温的工作环境。
一般常用的连杆材料包括铸铁、铝合金、钛合金等。
在模型中定义连杆的材料属性，常用的材料力学参数有弹性模量、泊松比、屈服强度和断裂韧性等。
这些参数将作为材料的基本力学性能指标，用于后续的有限元分析计算。
三、网格划分和单元选择：在进行有限元分析之前，需要将连杆的几何模型划分成一系列小的有限元网格。
这一步骤称之为网格划分。
在网格划分时，需要根据设计要求和实际需求选择适当的网格类型。
对于连杆而言，常用的网格类型有四面体网格、六面体网格和四边形网格等。
划分后的网格中的每个单元都将代表连杆的一个局部区域，通过对每个单元进行力学计算，可以得到连杆在整个工作过程中的承载能力和应力分布情况。
四、加载和边界条件定义：在有限元分析中，需要对模型施加适当的加载和边界条件来模拟实际工作情况。
对于汽车发动机连杆而言，常见的加载和边界条件有定常和动态载荷、热载荷和流体载荷等。
例如，在连杆的大端和小端分别施加适当的载荷，以模拟发动机工作时的受力情况。
同时，还需要定义边界条件，如固定轴承的位置，以模拟实际组装情况。
基于ANSYS Workbench对某越重型野车转向系统的有限元分析
关键 词 ：转 向
有 限元
Ｗｒｂｎｈ ｏ ｋ ｅｃ
ＡＮＳ Ｓ Ｗ ｏ ｋｂｅ ｃ ｂａ ｅ ｎ ｔ ｌ ｍ ｅ ｔａ ｌ ｓｓｏ ａ ｙ ｏ － ｏ ｄ Ｙ ｒ ｎ ｈ— ｓ ｄ ｆ ｉｅ ｅ ｅ ｎ ｎａ ｙ ｉ ｆｈｅ ｖ ｆ ｒ ａ ｉ ｖｅ ｉ ｌ ｔ ｅ ｉ ｙ ｔ ｍ ｈ ｃｅ ｓ ｅ ｒｎｇ ｓ ｓ ｅ
品 的设计提 供依 据 。
该 车转 向系 统为 断开式 梯形机 构 ，转 向系统布
置如 图 １ ，根据 该车 转 向杆系 结构特 点 ，有 限元 分 析 的重 点集 中于转 向节 臂 ，液压助 力缸 支架 ，立轴 与连 接摆 臂 。根据 各个部 分 的受力特 点，对各 个 部 分进 行计 算分 析 。 图１
・
设计 ・ 计算 ・ 究 ・ 研
基于 Ａ Ｓ Ｓ Ｗ ｒ ｂ ｎ ｈ Ｎ Ｙ ｏ ｋ ｅ ｃ 对某越 重型野车 转 向系统 的有 限元 分析
王磊 魏 占芳 沈 阿 荣 谭俊 良
（件 Ｐ ｏ Ｅ建立转 向系统的模 型，导入 Ｗ ｒ ｂ ｎ ｈ后经修复及 网格化后形成有限元计算模型 ｒ／ ｏｋｅｃ 并进行 了计算 ，得到 了转 向系统各部件 的应力分布 ，指出了转向系统存在 的不足及影响 因素 。为改进设计提供
汽 车 实 用 技 术
・
设计 ・ 算 ・ 究 ・ 计 研
２ ．转 向系统各部分 的分析
２ １液压缸 支架 （ ． 轴座 总成 ）
液压 缸支 架 固定在 纵梁上 ，并通过 球头 绞与 助 力 液压 缸相连 ，由于在 承 受拉力 时 ，液压 缸支 架更 易发 生变 形 ，故只 验证 发生 拉伸 时 的强度 。
ｔ ｔ ｅ ｎｇ ｓ ｔｍ ． ｒ ｖｉ ｈ ｍｐ ｒａ ｏ ｅｉ ａ ａ ｉ ｒｉ ｒ ｖ ｎｇｔ ｅ ｉｎ． ｈｅｓｅ ｒ ｙｓｅ Ｐ ｏ ｄｅｔ ｅｉ ｏ ｔｎｔ ｈｅ ｒ ｔｃ ｌ ｓｓｆ ｉ ｔ ｂ ｏ ｍｐ ｏ ｉ ｈｅｄ ｓｇ Ｋｅ ｒ ： ｓｅ ｒｎｇ ｆｎ ｔ ｌｍｅ ｔＷ ｏ ｋｂ ｎｃ ｙ ｗｏ ｄｓ ｔ ｅ ｉ ， ｉｅｅ ｅ ｎ ， ｒ ｅ ｈ ｉ
基于ANSYS的汽车横向稳定杆疲劳分析_黄康
基于ANSYS 的汽车横向稳定杆疲劳分析3黄康,仰荣德(合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥 230009)摘要:基于疲劳寿命预测的相关理论,利用ANSYS 有限元分析软件,针对汽车横向稳定杆建立有限元模型,并将模型在ANSYS 中作虚拟疲劳仿真分析,在较短的时间内获得了该零件的预测疲劳寿命、寿命安全系数及危险部位等信息。
从而可以快速判断该零件的受力、可靠性、疲劳寿命等情况;缩短了产品的设计周期,并可以对材料的选取、结构的优化设计作出快速响应。
关键词:横向稳定杆;ANSYS;疲劳中图分类号:TP391.9 文献标识码:A 文章编号:1001-2354(2008)12-0066-03 稳定杆是汽车独立悬架系统的重要安全件,在汽车转弯或遇到阻力时可提高操作的稳定性,保证舒适性和行驶安全性[1]。
其任务是防止车身在转弯等情况下发生过大的横向侧倾。
横向稳定杆由弹簧钢制成,呈п字形横悬在汽车前端或后端。
杆身两端通过套筒支承在车架上,杆身可以在套筒内转动,形成铰链支座。
同时,为了防止横向稳定杆在运动过程中出现运动干涉,在有限元模型中该铰链支座应能沿车架纵向移动,形成活动铰链支座,杆两侧纵向部分的末端通过球铰链与悬架上的弹簧支座相联。
当车身只受对称载荷垂直运动,而两侧悬架变形相等时,横向稳定杆在套筒内转动,而套筒沿纵向移动,不起稳定作用。
这时横向稳定杆各部分均不受力。
当两侧悬架变形不等,而车身侧倾时,稳定杆两侧纵向部分向不同方向偏转,横向稳定杆受到扭力作用[2]。
横向稳定杆在汽车悬架系统的结构位置如图1所示。
图1 汽车悬架系统中的横向稳定杆结构位置图在实际工作状况下,稳定杆常会受到大小不同的扭力作用,随着受力次数的增加,稳定杆的某些部位会出现疲劳破坏。
因此,稳定杆的疲劳寿命是设计稳定杆必须要考虑的一个重要因素,对稳定杆进行疲劳仿真分析也就尤为重要了。
文中针对研制开发中的某型汽车横向稳定杆进行了基于ANSYS 仿真分析软件的虚拟疲劳分析。
基于ANSYSWorkbench的某车转向器支架有限元分析及结构优化
４ ．优化 后计算分析
对 优 化后 的转 向器支 架 模型 进行 离 散化 ， 获得模 型
共 包含 节 点 ５ ６ １ ７ １ ，单 元 １ １８ ７ ６ ，如 图 ８ 。边界 条件 不
变 ，获 得支 架 的等 效应 力云 图，如 图 ９ 。最 大应 力 点在
ＭＡＸ处 ，为 ２ ８ ５ ＭＰ ， 由此 可见 ，结构 调整 后支 架 ５ ．８ ａ 最 大 应 力 的位 置影 响小 大 ，而 最大 等 效 应 力值 减 少 了 １ １ ４ Ｍｐ ０ ． ６ ，降低 百分 比为 ２ ．１ ８ ８％，从而 降低 质量 的 同时 ，支架 的 结构 强度 得 到很 人 改善 ，实现 了强 度质 量 比的提 高 。
Ａｂ ｔ ａ ｔＡ ｒ ｃ ｓｏ 一 ｇ ｏ ｔ ｃｍ ｏ ｅ ｆ ｈ ｅ ｉ ｔ ｏ ｕ ｏ ｔ ｓ ｓａ ｌ ｈ ｄｂ ｓ ｎ ｅｄ ｓｇ ｍ ｏ ｅ ｅ ｓ ｒ ｃ ： ｐ ｅ ｉｉ ｎ ３ Ｄ ｅ ｍｅ ｒ ｄ ｌ ｔ ｅｒ ｄｒ ｃ ｒ ｐ ｒ ｗａ ｔ ｂ ｉ ｅ ｙ ｕ ｉ ｇｔ ｅ ｉ ｎ ｄ ｌｒ ｉ ｏ ｅ ｓ ｅ ｓ ｈ ｏ Ｓ ｏ ｋ ｅ ｃ ，ｎ ｅ ｇ ｃ ｌ ｎ ｔ ｌｍｅ ｔ ｄ ｌ ｕ ｄｂ ｓａ ｉｈ ｄ Ｔ ｅｍａ ｎ ｄ ｓｇ ａ ａ ｔ ｒ ｆ ＡＮ ＹＳ Ｗ ｒ ｂ ｎ ｈ ａ ｄ ｔ ｎ ａ ｌ ｉ ａ ｉ ｅ ｅ ｎ ｈ ｏ ｉ ｆ ｅ ｍｏ ｅ ｗｏ ｌ ｅｅ ｔ ｌ ｅ ． ｈ ｉ ｅ ｉ ｎｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｗａ ｅ ｕ ，ｃ ｏ ｄ ｎ ｌ ｃ ｏ ｌ ｈ ａ ａｙ ｉ ａ ｏ ｔ ｈ ｅａ ｉ ｎ ｈ ｐｂ ｔ ｅ ｅ ｉ ｎｐ ｒ ｍｅｅ ｔ ｕ ｌ ｙ ａ ｄ ｓｓ ｔ ｐａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｙ ｔ ａ ｃ ｍｐ ｉ ｎ ｌ ｓｓ ｂ ｕ ｅｒ ｌｔ ｓ ｉ ｅ ｗｅ ｎ ｄ ｓｇ ａ ａ ｔｒ ｏ ｓ ｔ ｏ ｗｉ ｑ ａ ｉ ｎ ｈ ｔ
基于ANSYSWorkbench对转向拉杆各工况的仿真分析
10.16638/ki.1671-7988.2019.03.032基于ANSYS Workbench对转向拉杆各工况的仿真分析孔丹，马明生，郭帅（泰安航天特种车有限公司，山东泰安271000）摘要：在汽车整体式转向系统设计计算过程中，转向拉杆的设计对转向系统的工况要求有着重要影响。
通常对转向拉杆的设计计算都以正常转向工况的极限位置进行设计计算，但是在车辆实际使用过程中，由于特种汽车的使用环境恶劣，驾驶人员不能正确判断车辆是否可以顺利通过。
文章将利用ANSYS Workbench软件模拟拉杆受力情况，确认设计工况是否可以满足实际使用工况要求。
关键词：转向拉杆；ANSYS Workbench；工况中图分类号：U467 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2019)03-105-02The Force Analysis of Steering Rod under Various Working Conditions Based onANSYS WorkbenchKong Dan, Ma Mingsheng, Guo Shuai( Taian Aerospace Special Vehicle CO., LTD, Shandong Taian 271000 )Abstract: In the design and calculation of steering rod have important influence on the working condition of steering system. Generally, the design and calculation of steering rod are based on the limit position of normal steering conditions. However, in the actual use of vehicles, due to the harsh use environment of special vehicles, drivers cannot correctly judge whether the vehicles can pass smoothly. In this paper, ANSYS Workbench software is used to simulate the stress of the tie rod to confirm whether the design working condition can meet the requirements of the actual working condition.Keywords: steering rod; ANSYS Workbench; working conditionsCLC NO.: U467 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2019)03-105-02前言在汽车整体式转向系统设计计算过程中，转向拉杆的设计对车辆行驶工况要求有着重要影响。
基于ANSYS的汽车车架可靠性分析研究
基于ANSYS的汽车车架可靠性分析研究汽车车架是汽车的重要组成部分，具有承载汽车整体重量、吸收震动和保护乘客安全的重要功能。
因此，对汽车车架的可靠性进行分析研究，对于提高汽车整体性能和乘客安全具有重要意义。
ANSYS是一种常用的工程仿真软件，可以通过有限元分析方法对汽车车架进行可靠性分析研究。
在进行汽车车架可靠性分析之前，首先需要进行有限元建模，即将汽车车架的三维几何模型划分为有限数目的几何单元，并在这些几何单元上建立本构关系和边界条件。
然后，通过施加不同的载荷和边界条件，对汽车车架进行静力、动力和碰撞等仿真分析，并获得其应力、应变、振动和变形等结果。
通过对汽车车架的有限元分析结果进行可靠性分析，可以评估车架在实际使用过程中的可靠性和安全性。
首先，可以通过基于ANSYS的有限元分析获得汽车车架的应力和应变分布情况。
根据材料的强度特性和疲劳参数，可以进行应力强度和疲劳寿命分析，评估汽车车架在工作条件下的强度和寿命。
通过与相关标准和规范进行比较，可以判断车架是否满足相关设计和使用要求。
其次，还可以进行汽车车架的振动和变形分析。
通过模态分析和频率响应分析，可以获得车架的固有频率、振型以及在不同频率下的振动幅度。
同时，可以通过动态响应分析和疲劳强度分析，评估车架在行驶过程中的振动和变形情况，进而判断车架是否满足相关振动和舒适性要求。
此外，还可以利用ANSYS进行汽车车架的碰撞仿真分析。
通过碰撞仿真，可以模拟车辆在不同碰撞情况下的受力和变形情况，并评估车架在碰撞事故中的安全性能。
可以根据碰撞模拟结果，评估车架的吸能能力、变形情况以及对乘客安全的保护程度。
综上所述，基于ANSYS的汽车车架可靠性分析研究，可以通过有限元分析和仿真方法，评估车架在不同工况下的强度、寿命、振动和安全性能。
这将有助于汽车制造商优化车架设计、提高车辆性能和乘客安全水平。
ANSYS在汽车零部件设计中的应用
ANSYS在汽车零部件设计中的应用1.引言汽车行业是世界上最大的制造业之一，产品质量和安全性是其最重要的关注点之一、为了提高产品性能和缩短开发周期，汽车制造商和供应商越来越多地依赖于计算机辅助工程（CAE）软件，如ANSYS。
ANSYS是一个广泛应用的工程模拟软件，可以用于各种零部件设计和性能分析。
2.压力和应力分析在汽车零部件设计中，压力和应力分析是非常重要的。
ANSYS可以模拟和分析零部件在真实工况下的力学行为。
通过对零部件施加不同的载荷和边界条件，可以计算出零部件内部的压力和应力分布。
这对于验证设计的强度和可靠性非常重要，可以确保零部件在实际使用中不会出现故障或失效。
3.振动和声学分析振动和噪声是汽车零部件设计中的另一个重要考虑因素。
通过ANSYS的振动和声学模拟功能，可以预测和优化零部件的振动和噪声性能。
例如，可以预测发动机零部件在高转速运行时的振动情况，并采取合适的措施来减少振动和噪声水平，提高乘坐舒适性和驾驶体验。
4.热分析在汽车工程中，热管理是一个重要的设计考虑因素。
ANSYS可以模拟和分析零部件在不同工况下的热行为。
例如，可以预测引擎零部件在高温环境下的热应力，以及制动系统在长时间刹车时产生的热量。
通过对热行为的分析，可以优化零部件设计，确保其在复杂的热环境中具有良好的性能和耐久性。
5.流体动力学分析流体动力学分析在汽车零部件设计中也起着重要的作用。
ANSYS可以模拟和分析零部件在空气或液体流动中的行为。
例如，可以预测车身外部的气流情况，并通过优化车身形状来减少风阻和提高燃油效率。
此外，还可以分析发动机冷却系统的流量和温度分布，以确保引擎在不同工况下具有良好的冷却效果。
6.材料特性分析材料特性是汽车零部件设计中的另一个重要方面。
ANSYS可以模拟和分析不同材料在不同工况下的力学性能和耐久性。
通过对零部件使用不同材料的模拟和比较，可以选择最合适的材料，以满足设计要求并提高零部件的性能。
ANSYS在汽车零部件设计中的应用
ANSYS在汽车零部件设计中的应用ANSYS本文中非常具体的介绍了Ansys仿真软件在一种零件中的应用。
很有借鉴作用。
1、发动机机体发动机机体同时承受高着热负荷和机械负荷工作，本质上是多物理场偶合工作体，ANSYS 多物理场分析的功能为发动机的分析提供了完整的解决方案。
ADAPCO 公司用ANSYS 详尽地进行了某V6发动机机体的热分析、结构分析、动力分析和热－结构耦合分析（图1，2）。
对产品开发作用特别明确。
图13 V6 发动机实物图14 发动机整体模型1.1 柄连杆机构运动件活塞、曲柄连杆等运动件是高热/机械负荷部件，因为往复运动，其质量对整个发动机性能非常重要。
ANSYS 分析热和机械载荷下的形状及应力为设计提供依据。
图3 曲柄连杆机构的柔体运动学、动力学分析连杆强度向来是发动机设计关键，ANSYS 柔体－柔体接触计算功能可以准确模拟连杆与大头盖、主销、曲柄销间联合工作状况。
这是ANSYS 系统分析功能和强大的接触功能体现。
ANSYS 曲轴结构分析和模态分析功能计算出曲轴扭转与弯曲模态，通过频率优化达到减震效果。
ANSYS 的疲劳计算功能，精确的计算曲轴传统疲劳强度，同时还可计算出曲轴的强度因子，从而预测疲劳裂纹的产生及疲劳寿命。
应用ANSYS 对曲轴轴颈及油膜进行流-固耦合分析评价高曲轴的耐磨性。
曲轴连杆机构运动件的重量优化设计，不仅是节省材料及发动机重量降低，运动件质量对改善发动机整体的工作状况特别有效，ANSYS形状优化的功能可以对活塞内腔、活塞销孔、连杆形状、曲轴圆角和曲柄臂尺寸进行优化设计。
1.2 机体：缸盖、箱体、缸套机体、缸盖的热分析特别重要，热疲劳是失效和“拉缸”主要原因，为保证可靠性与耐久性，应用ANSYS分析机械和热负荷下的刚度、强度是设计师的首选。
ANSYS 可准确地计算出机体的自振频率及模态。
以控制噪声源。
此外ANSYS 可模拟机体的热冲击实验、热-结构耦合分析可计算出机械负载、热负荷双重作用下机体的变形，应力分布。
基于ANSYS Workbench的拉杆优化设计
基于ANSYS Workbench的拉杆优化设计
施晶晶
【期刊名称】《农业装备技术》
【年(卷),期】2016(042)005
【摘要】应用ANSYS Workbench对拉杆进行优化设计,建立有限元模型并进行静态应力分析,在满足使用条件下,优化后最大变形和应力增大,拉杆的质量减小,优化效果良好.
【总页数】3页(P36-38)
【作者】施晶晶
【作者单位】扬州大学机械工程学院,江苏扬州225127
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于ANsYs Workbench拉杆的断裂原因分析和优化 [J], 翟少兵;任德均;凌志祥;李明飞;万维根
2.基于ANSYS Workbench对转向拉杆各工况的仿真分析 [J], Kong Dan;Ma Mingsheng;Guo Shuai
3.基于Ansys Workbench的汽车轮毂拓扑优化设计 [J], 张江峡;袁敏;陈丽珺;谢欣然
4.基于ANSYS Workbench的停车顶检测车底架优化设计 [J], 布申申;田怀文;周杰
5.基于ANSYS Workbench自动换料车床电主轴多目标优化设计 [J], 张运真;徐康;赵亚东;梁兴
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关于重型自卸车的ANSYS分析国内外研究现状
国内外研究现状早期国内外汽车设计都是利用经典力学和以往的经验来进行的，这种设计方法有一定的科学性和可靠性。
但是由于这种设计方法相当复杂同时数学计算量非常的大，基本上都对车架、副车架纵梁进行简化，省略掉了许多重要的因素和环节；同时由于许多计算结果都是通过经验来验证的，从而使其准确性受到很大的质疑。
而且这种设计方法只能应用于早期车辆设计，对于科技高速发展的今天已经不适合。
之后经过发展人们将比较设计的思想应用于车架及副车架纵梁的设计中，这一种设计的思路就是将同一类型的成熟的样车作为参考从而进行现有车辆的车架及富车架纵梁的设计，目前这种技术仍然应用于车架设计的初步阶段。
20世纪70年代，带有大存储容量的现代计算机的出现，标志了一分析验证为基础的汽车结构设计的新理念，在1970年美国宇航局结构分析程序NASTRAN 在汽车行业的引用代表这一革命的起点。
当时由美国几个大的汽车公司开始了一些探索性的研究课题，来确定对于静力学、动力学、冲击载荷等各种复杂工况下对于汽车结构设计的有限元法的引用。
一直到1977年，Kamal和Wolf的一篇研究才将该技术成熟并全面评述了有限元在汽车设计的应用情况。
六十年代中期，有限元分析在汽车设计中的重要作用就得到了大量国外汽车制造国家专家学者的重视，很多工程设计人员运用有限元对汽车的刚度、结构进行有限元分析并取得了许多的研究成果。
如Akin.J.E 利用梁、板混合单元对货车车架纵梁和横梁链接处进行了合理的简化分析提出相应的处理方案；Ao Kazuo,Niiyama等首次将有限元静力学分析数值计算理论与汽车车架结构合理化设计紧密联系在一起，并做了相关研究详细的论述。
我国大约在七十年代末才把有限元应用于车架的架构强度设计分析中。
在有限元对汽车车架架构的分析中，早期多采用梁单元进行结构离散化。
分析的初步结果是令人满意的，但是由于梁单元本身的缺陷，现在已经不能满足设计要求，现在多用板单元搭建模型从而进行分析，更加逼真详细的模拟受力以及各种工况下的状况。
基于ANSYS平台转向架焊接结构强度可视化研究的开题报告
基于ANSYS平台转向架焊接结构强度可视化研究的开题报告一、研究背景随着现代制造业的迅猛发展和技术的不断提升，更高精度的设计和分析工具被广泛应用在大型机械设备的创新设计和优化方案的开发中。
而使用有限元分析软件分析和优化结构设计已经成为现代机械工程中的一个重要环节。
因此，在机械设备的设计过程中，应用简单明了的可视化分析技术将非常有意义。
转向架位于铁路车辆车体下部，其作用是使车体进行左右转向，以实现铁路车辆的转弯行驶。
转向架结构主要包括连接杆，弹性支座，轮对等部件。
其中，焊接结构质量是影响转向架性能的重要因素。
对转向架的焊接进行强度分析，对车辆的安全运行和使用寿命具有重要作用。
ANSYS软件是目前最为优秀的有限元分析软件之一，其用于工程物理问题的数值分析。
二、研究内容和研究方法本研究将基于ANSYS平台，采用有限元分析法，在转向架的焊接结构进行强度分析，并通过可视化技术对分析结果进行可视化展示。
具体研究内容如下：1. 建立转向架的焊接结构有限元模型；2. 进行转向架焊接结构的有限元强度分析；3. 采用可视化技术将分析结果进行可视化展示；4. 对分析结果进行总结和分析。
本研究将采用以下研究方法：1. 利用ANSYS软件建立转向架的有限元模型，进行仿真分析；2. 对仿真结果进行数据处理和统计分析，并采用可视化技术呈现结果；3. 对研究结果进行分析和总结，为转向架设计提供参考和建议。
三、研究意义本研究利用ANSYS平台进行转向架焊接结构的有限元分析，可以探究焊接结构的强度、刚度等性能，为转向架的设计提供支持。
此外，本研究将采用可视化技术展示分析结果，直观清晰地展示结果，使研究结果更具可视性和可理解性。
这种分析方法具有较高的可行性和实用性，为转向架设计提供了新思路和参考意见。
四、预期成果本研究预计获得以下成果：1. 建立转向架焊接结构有限元模型，并对其进行有限元分析；2. 获得转向架焊接结构的强度、刚度等性能数据，并采用可视化技术呈现；3. 通过数据分析和可视化展示，得出转向架焊接结构的优化建议和改进方案，为转向架设计提供指导。
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术［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００７．
（上接 ３ ７ 页） 到关于ω２ 的 ｎ 次代数方程，其方程根为特征 值，与之对应的特征向量为第 ｉ 阶固有振型。 每个特征值和与之对应的特征向量统称为特 征对。为提高动力学仿真计算效率，模型的 阶数不应太高，降阶时，应着重减小用以表示 部件弹性变形的部件模态数。本文选取横拉 杆前 １６ 阶固有模态，其固有频率如表 １ 所列。
④出口 ＬＥＲ 将分组中的标记去掉，之后 数据分组再通过传统的方式路由或直接发送 到目的结点。 ３．３ 流量工程与基于 ＭＰＬＳ 的流量工程（ＭＰＬＳ ＴＥ）
流量工程主要是对已安装的资源进行优 化，从资源的可用性、当前和期望的容量这 一管理角度出发， 来进行数据的路由，让实际 网络业务量以一种最优的方式存在于物理网 络之中。
来确定网络的路径，在各个 ＬＥＲ 和 ＬＳＲ 中为 有业务需求的转发等价类建立路由表和标记 映射表。
②人口 ＬＥＲ 接收分组，判定分组所属的 转发等价类，并给分组加上标记形成 ＭＰＬＳ 标 记分组。
③该标记分组所经过的每个 ＬＳＲ 根据分 组上的标记以及标记转发表通过交换单元对 其进行转发，并用标记转发表中新的标记替换 原有的旧的标记。
为准确地反映了车辆的动力学特征， 为拉杆总成可靠度分析提供了更为准确的依据。
关键词： 转向横拉杆 动力学分析 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ
中图分类号： Ｕ ２ ６
文献标识码： Ａ
文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２００８）１２（ａ）－００３７－０２
１ 引言 汽车在行驶过程中，需经常改变其行驶方
向［１］。汽车转向系的功用是，保证汽车能按驾 驶员的意志而进行转向行驶［２］。对于载货车 惯常采用的转向系统结构，大的转角设计很容
为了验证仿真结果的准确性，对汽车样车 进行了试验研究。测量前轮摆角变化时，将 汽车支承在 ４ 个液压千斤顶上，升降液压千斤 顶来实现车轮的上、下运动以模拟车轮的跳 动过程。测量时，将标定负荷时的位置作为 跳动量为零的位置，上跳为正，下跳为负。在 车轮跳动过程中，逐点测量± １０ ｍｍ、± ２０ ｍｍ、± ３０ ｍｍ 位置处前轮摆角的变化，测 量结果及仿真结果如表 ２ 所列。
图 １ 某重型汽车样车转向系统
图 ２ 转向梯形臂平面图
易造成转向轮与周边部件干涉及转向机构卡 死、左右转向不对称等后果［３］。因此，必须建 立转向系统设计计算的辅助分析方法，提高转 向系统设计的能力和水平。
２ 重型汽车样车转向系统结构 样车转向系统为全液压转向系统［４］，由整
体式转向梯形机构、转向动力缸等组成，如 图 １ 所示。其中，转向梯形机构的转向梯形臂 结构如图 ２ 所示。
参考文献 ［１］ 张庆功，王涛，胡启国．基于 ＣＡＸＡ 和
ＡＤＡＭＳ 的空压机工作机构运动仿真［Ｊ］．中 国制造业信息化，２００７，３６（１）：４２－４３，４７． ［２］ 夏长高，宫镇．刚柔耦合多体车辆操纵稳定 性研究［Ｊ］．汽车工程，２００４，２６（５）：５６４－ ５６７． ［３］ 孙秀花，梁式，胡珊珊．基于柔性化的小型 甘蔗收获机的仿真技术［Ｊ］．机械设计与制 造，２００５（７）：６２－６４． ［４］ 侯红玲，赵永强，魏伟锋．基于 ＡＤＡＭＳ 和 ＡＮＳＹＳ 的动力学仿真分析［Ｊ］．现代机械， ２００５（４）：６２－６３． ［５］ 孙海霞，刘大维，严天一，等．公矿自卸车车 架结构强度有限元分析［Ｊ］．中国制造业信 息化，２００７，３６（２）：３３－３６． ［６］ 宁晓斌，孟彬，王磊．重型汽车制动器虚拟 样机的建模与应用．系统仿真学报，２００６， １８（８）：２１８７～２１８９．
业务的优先级。在第三层设备上直接对实时 业务打上高优先级的 ＤＳＣＰ 标记，优先处理， 第三层设备同时应具有二层优先级标识和三 层优先级标识相互映射能力。
同时 ＮＧＮ 边缘接人设备还需要支持 ＤｉｆｆＳｅｒｖ模型，对不同业务流具有分类标识功 能。包括二层和三层标识，以便 ＮＧＮ 承载网 设备根据标识对不同的业务提供相关的 ＱｏＳ 保证。ＮＧＮ 边缘接人设备应具有控制接人 用户数目的功能，出口带宽应大于满负荷时的 业务流量，以保证 ＮＧＮ 业务的 ＱｏＳ。
由于 ＭＰＬＳ 的网络体系主要由位于网络 边缘的 ＬＥＲ 和位于网络核心的 ＬＳＲ 两大部分 组成，边沿路由、核心交换其基本思想，故复 杂的流量管理与控制功能主要集中在 ＬＥＲ 中 完成。实现过程如图 １ 所示。 ３．４ ＭＰＬＳ ＤｉｆｆＳｅｒｖ ＴＥ
对于ＤｉｆｆＳｅｒｖ而言，如果流量的传输路径
科技创新导报 ２００８ ＮＯ．３４
工 业 技 术
科技创新导报 ２００８ ＮＯ．３４
Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 在重型汽车转向横拉杆总成可靠度分析中的应用
唐辉 （万向钱潮（ 桂林） 汽车底盘部件有限公司技术科 广西桂林 ５ ４ １ ０ ０ ４ ）
摘 要： 应用有限元软件建立转向横拉杆的柔性体模型， 对比分析多刚体模型和刚柔耦合模型的动力学特征， 结果表明， 刚柔耦合模型更
从实验可看出，转向梯形臂在车轮跳动状 态下所承受的扭矩远大于转向过程承受的扭 矩，而车轮又经常处于跳动状态，转向梯形臂 频繁承受此扭矩，所以这是导致转向梯形臂扭 转变形的主要原因。 ５．２ 模型仿真结果分析
从实验还可以看出刚柔耦合模型的前轮 摆角远大于刚体模型。由于较大的前轮摆角 加大了转向横拉杆的弹性变形，导致刚柔耦合 模型的转向梯形臂承受的扭矩较大。
Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
不能提供足够的带宽资源满足要求，将无法保 证其 ＱｏＳ 的实现。同时 ＭＰＬＳ ＴＥ 没有定义 服务类型， 即没有解决如何在 ＬＳＰ 中传送不 同等级的业务， 这就成为 ＭＰＬＳ ＴＥ 最大的 一个缺陷。由于 ＤｉｆｆＳｅｒｖ 和 ＭＰＬＳ ＴＥ 都存 在不完善的地方， 因此提出了一种 ＭＰＬＳ ＤｉｆｆＳｅｒｖ ＴＥ 的解决方案， 它在原有的 ＭＰＬＳ ＴＥ 技术基础上增加了基于类别区分的功能。 ＭＰＬＳ ＤｉｆｆＳｅｒｖ ＴＥ 结合了 ＤｉｆｆＳｅｒｖ 与 ＴＥ 的优势， 能够提供严格的电信级服务质量保 证， 并可优化网络资源的使用。
５ 基于刚柔耦合模型的转向机构动力学分 析 ５．１ 模型的正确性和有效性验证
图 ５ 是转向过程中内、外侧车轮实际转 角关系曲线，横轴是内侧车轮转角，纵轴是外 侧车轮转角。其中一条曲线是计算所得，另 一条曲线是由仿真模型输出。图 ５ 中两条曲 线完全吻合，可以确定转向机构是正确和有效 的。由实验可以看出，在车轮跳动过程中，内 倾角及后倾角保持初始值，符合烛式悬架系统 的运动特征，说明悬架系统是正确和有效的。
所示，由转向节（２ 个）、转向轮（４ 个）、悬架（４ 个）、转向梯形臂（２ 个）、转向横拉杆、车桥、 底盘等组成［５］。 ４ 柔性体横拉杆的结构
横拉杆主体长 １６３０ ｍｍ，外径 ６２ ｍｍ， 内径 ３ｍｍ，螺纹内径 ４２ ｍｍ。横拉杆材料为 Ｑ２３５，弹性模量为 ２００ ＧＰａ，泊松比为 ０．３，密 度为 ７８００ ｋｇ／ｍ３。由于横拉杆与横拉杆接 头之间的螺纹旋合长度为 １２７ ｍｍ，所以柔性 体模型中横拉杆长度设计为 １３７６ ｍｍ（１６３０－ １２７ × ２），３．２ 柔性体横拉杆的固有模态和振 型结构的模态和振型是由结构自身的动态特 性参数决定的［６］。具有 ｎ 自由度的系统阻尼自 由振动方程可写为：
（下型 图 ５ 内、外侧车轮实际转角关系曲线
图 ３ 转向横拉杆总成 表 １ 横拉杆前 １６ 阶固有频率
表 ２ 车轮跳动过程中前轮摆角的变化
科技创新导报 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
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工 业 技 术
４ ＮＧＮ 承载网的具体 ＱｏＳ 策略 ４．１ 骨干网 ＱｏＳ 策略
骨干网轻载时使用超额带宽和 ＤｉｆｆＳｅｒｖ 就可以满足要求。随着业务量增加，骨干网 重载时，可逻辑隔离物理隔离出 ＮＧＮ 业务网， 采用 ＭＰＬＳ ＴＥ 或 ＭＰＬＳ ＤｉｆｆＳｅｒｖ ＴＥ 来保 证骨干网的服务质量。 ４．２ 城域汇聚层和接入网 ＱｏＳ 策略
转向梯形机构中的转向横拉杆由 ３ 部分 组成两端为横拉杆接头；中间部分较长，变形 明显，为横拉杆主体。横拉杆主体与横拉杆接 头采用螺纹连接，如图 ３ 所示。
由于转向横拉杆易出现弹性变形，因此利 用有限元分析软件 ＡＮＳＹＳ 建立了车辆的刚 柔耦合模型，分析横拉杆弹性对转向梯形臂应 力的影响。
３ 刚柔耦合模型的建立 含有柔性体横拉杆的车辆仿真模型如图４
由表 ２ 可以看出，样车的实测结果与刚柔 耦合模型的仿真结果相近，证明车辆的刚柔耦 合模型更加真实地反映了车辆的动力学特 征。
６ 结语 将软件 ＡＮＳＹＳ 对含有柔性体横拉杆的车
辆刚柔耦合仿真模型进行动力学分析，可以更 加真实地反映转向机构在车辆各种运动状态
的动力学特性，提高工程分析的准确性。这 种方法具有普遍意义，可更为准确地用于其他 运动部件动力学仿真的分析。
对于多刚体模型，Ｘ 轴方向平均扭矩为 ７６５Ｎ·ｍ，Ｙ 轴方向平均扭矩为 １９７２Ｎ·ｍ，Ｚ 轴方向平均扭矩为 １０８０Ｎ·ｍ；对于刚柔耦合 模型，Ｘ 轴方向平均扭矩为 １１８４．４Ｎ·ｍ，Ｙ 轴 方向平均扭矩为 ５１２５Ｎ·ｍ，Ｚ 轴方向平均扭 矩为 ２８５５４Ｎ·ｍ。由此可以看出，车轮跳动过 程中，刚柔耦合模型所承受的扭矩远大于刚体 模型。
由于接人网存在着较大的带宽收敛比，必 须采用相应 ＱｏＳ 机制来保证 ＮＧＮ 业务的质 量。
在第二层设备上，可先利用 ＶＬＡＮ 隔离出 ＮＧＮ 业务和普通 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 业务，并为不同业务 接入端口分配不同的优先级，对实时业务打上 高优先级的 ８０２．１ｐ 标记，保证第二层上 ＮＧＮ