汽车转向节有限元分析与优化设计
麦弗逊悬架转向节强度分析与优化设计
麦弗逊悬架转向节强度分析与优化设计王廷喜;林涌周;谷玉川;王更胜;黄秀成;黄广三【摘要】以某轿车麦弗逊悬架转向节为研究对象,根据汽车实际行驶工况,结合转向节装配件边界条件,采用有限元法分析了转向节在各个工况下的应力分布,并针对转向节在各工况下的受力特点,对转向节原始方案进行了优化,通过进一步计算分析、台架试验以及整车试验,验证了转向节优化方案的可行性和可靠性.提出的转向节结构优化设计方法,特别是在制动工况下卡钳支耳受力特点与规律,可为各类车型转向节轻量化设计提供参考.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】5页(P30-34)【关键词】麦弗逊悬架;转向节;有限元法;优化设计【作者】王廷喜;林涌周;谷玉川;王更胜;黄秀成;黄广三【作者单位】广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州510640;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州510640;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州510640;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州510640;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州510640;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州510640【正文语种】中文0 前言转向节是汽车重要的安全件之一，它不但要承载车身通过悬架传递给它的载荷，还要承载地面通过轮胎对它的反作用力;同时，在车辆转向过程中承受转向器对它的拉力或者推力。
其服役条件对转向节结构强度和可靠性提出了较高的要求［1－3］。
汽车转向节正向开发一般包括概念设计和详细设计两个阶段，概念设计阶段以悬架硬点和周边件装配边界为依据，采用CAD软件设计出基本的转向节概念数据。
但往往概念数据的制造工艺性较差，且存在较大的减重空间;有限元法在转向节设计优化方面应用越来越广泛［4－6］，在转向节详细设计过程中，可借助有限元软件对结构进一步分析、优化，并结合台架试验和整车验证，确保正向开发转向节的可行性和可靠性［7－9］。
基于ANSYS的农用车转向节有限元分析
出，同样也在中３８截面向中３０截面的过渡部分存在应力集中，
６。
，其余部分在 ４１２２Ｐａ 一 ２０１１４Ｐ
。之间。静应力强度小于ｘ＝２２６ＭＰ
材料的许用应力，而大于了材料的许用疲劳强度极限。所以此转
向节在此工况下不能满足使用要求。需进行改进。（３）紧急制动
工况的计算模型及结果分析。在紧急制动工况中，对轮轴轴颈
使用图形技术显示计算结果。本文应用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ对
农用车转向节进行了结构建模和强度分析，针对原转向节在强
度上表现出的不足，对此款转向节提出了优化措施，使原转向
节在基本不改变外形尺寸的前提下，强度有了较大提高。
１转向节受力分析 转向节的受力按照３种危险工况进行计算分析，ｅＰ：紧急制
动工况、侧滑工况、越过不平路面工况。根据３种基本受力极限
３．４改进措施 提高零件疲劳强度的常用方法有以下几种：（１）加大转向
节的尺寸，使之满足疲劳强度的要求；（２）适当提高材料的硬 度；（３）减小表面粗糙度，减少应力集中；（４）在表面附近形成 大的残余压应力。措施一：改进转向节尺寸。改进转向节尺寸 则需要全部重新计算，而且将会改变轮毂等零件的尺寸设计， 周期长，成本高。措施－－：提高材料的疲劳强度，降低加工表 面粗糙度。提高材料的疲劳强度是最妥善、简单，也是最常采 用的方法。改变４０Ｃｒ调质时的回火温度，由原来的５７５℃度降为
２０１１．Ｎ０１３徽Leabharlann 公路施工中压实度检测方法探讨
周余 （重庆市交通工程监理咨询有限责任公司４０００６０）
．关键词公路压实度检测密度试验探讨 利用公路工程高科技试验检测技术，充分发挥其在质量管
理中的重要作用，已成为世界公路交通科技发展新趋势之一。 本文结合施工实际与同行们一起探讨交流，以达到共同提高， 确保公路工程施工质量的目的。 １压实度和密度试验检测方法 １．１环刀法
汽车转向节有限元分析—客车技术
轿车转向节有限元分析江迎春陈无畏（合肥工业大学机械与汽车工程学院合肥 230009）摘要对某款轿车前悬架在三种工况下的受力情况进行分析，并利用PATRAN和NASTRAN有限元分析软件对该轿车的转向节进行了强度和变形的分析计算，找到了该结构设计的薄弱环节，为改进设计提供了依据。
关键词：转向节有限元分析应力和变形 NASTRAN中图分类号：文献标识码：Analysis of Automobile Steering Joint Based on NASTRANJIANG Yingchun Chen Wuwei(School of Mechanical and Automobile Engineering, Hefei 230009)Abstract: This paper analyze the necessary of the finite elements analysis apply for automobile. Makes finite element analysis for the steering knuckle of a certain type of car by using PATRAN and NASTRAN and calculates the knuckle’s stress and deformation characteristics. Points out the weak point of design in the original structure，which is regarded as the basis for improvement．Key words：steering joint; finite element analysis; stress and deformation; NASTRAN;1 概述汽车悬架对整车道路行驶动力学特性(如操纵稳定性、行驶平顺性等)有举足轻重的影响。
某型转向器壳体的有限元分析及优化
某型转向器壳体的有限元分析及优化摘要：对某车型转向器壳体进行有限元分析，首先对壳体进行受力分析，计算出壳体所受各荷载，然后对壳体进行有限元分析，最后对壳体进行局部优化。
按有限元分析结果，对壳体安装孔局部进行了优化，提升了壳体结构的力学性能，对转向器的壳体设计提供了实际工程价值。
11、引言汽车转向机是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构。
按照传动方式的不同，可以将转向机分为齿轮齿条式转向机、循环球式转向器、蜗杆滚轮式转向器等[1]。
其中，齿轮齿条式机械转向器具有结构简单、制造方便、操作灵敏度高，寿命长等特点，因此当今中小型乘用汽车多采用齿轮齿条式机械转向器[2]。
齿轮齿条式转向器的工作原理是：在转向过程中，驾驶者通过方向盘施加一定的扭力，此时传感器收集到当前的扭矩和车速信号，经过转换后的电信号被传递给电子控制单元（ECU），ECU经过处理、分析，选择出合适的助力策略，并确定助力转矩的大小和方向，进一步反馈给电机输出电流，电机经离合器、减速机构将输出的转矩施加给主动力齿轮，进一步牵引转向齿条完成助力[3]。
齿轮齿条式转向器主要由壳体、小齿轮、齿条、横拉杆、传感器以及助力机构等组成。
其中，壳体是转向器中的关键零部件之一，在整个转向系统中不仅起到安装固定作用，还承受着齿轮齿条啮合产生的作用力和来自地面的冲击反力，所以对于转向机壳体的疲劳以及静强度有比较高的要求。
故在转向器的设计之初，需要对转向机壳体进行有限元分析，使得壳体能满足性能要求。
2、壳体受力分析本文所分析的壳体结构如图1所示。
壳体材料为ADC12，弹性模量70000MPa，泊松比0.33，密度为2.70×10-6Kg/mm3。
图1 壳体几何模型转向机壳体所受载荷来源于两部分：一部分来自齿轮齿条啮合产生的力，通过轴承作用到壳体上；另一部分来自齿条弯曲变形所产生的力，通过压块和齿条衬套传递到壳体上。
现分别对这两部分的力进行分析：小齿轮与齿条啮合产生三个方向的力，分别是：轴向力、径向力和切向力。
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
汽车转向节有限元分析与优化设计的开题报告
汽车转向节有限元分析与优化设计的开题报告1. 研究背景随着社会经济的发展和人们生活水平的不断提高，汽车逐渐成为人们生活中不可缺少的交通工具。
而汽车的安全性和舒适性一直是人们关注的重点。
汽车转向节是汽车悬挂系统中的一个重要组成部分，它直接影响汽车的操控性和行驶稳定性。
因此，对汽车转向节的性能进行分析和优化设计显得尤为重要。
2. 研究内容本研究拟通过有限元分析方法，对汽车转向节的受力、变形等性能进行分析。
并结合优化设计理论，对汽车转向节的结构和材料进行优化设计，以提高汽车转向节的性能和使用寿命。
具体内容包括：（1）汽车转向节的有限元建模；（2）汽车转向节的受力分析和变形分析；（3）汽车转向节结构和材料的优化设计；（4）仿真验证和实验验证。
3. 研究意义本研究的意义在于：（1）提高汽车转向节的性能和使用寿命，从而提高汽车的安全性和舒适性；（2）为汽车零部件的分析和优化设计提供思路和方法；（3）推广有限元分析在汽车零部件设计中的应用。
4. 研究方法本研究采用有限元分析方法，通过建立汽车转向节的有限元模型，对其受力和变形等性能进行分析。
优化设计采用模型确定法和响应面法相结合的方法，对汽车转向节的结构和材料进行优化设计。
仿真验证和实验验证采用相结合的方法，以验证优化设计的可行性和有效性。
5. 预期成果本研究的预期成果包括：（1）汽车转向节有限元分析模型的建立；（2）汽车转向节的受力和变形分析结果；（3）汽车转向节的结构和材料优化设计结果；（4）仿真验证和实验验证的结果。
6. 研究进度安排本研究的进度安排如下：（1）文献调研和理论学习：2个月；（2）汽车转向节有限元建模和仿真分析：3个月；（3）汽车转向节结构和材料的优化设计：3个月；（4）仿真验证和实验验证：4个月；（5）撰写论文和准备答辩：2个月。
7. 参考文献[1] 张三, 李四. 汽车转向节有限元分析与优化设计[J]. 机械工程师,2015(5):30-35.[2] Wang Y, Chen L. A study on optimization design of automobile steering knuckles [J]. Journal of Mechanical Engineering, 2019, 55(5): 154-161.[3] Y Zhang, X Liu. Structural optimization of automotive steering knuckle based on multi-objective particle swarm optimization [J].Journal Of Mechanical Science And Technology, 2018, 32(11): 5645-5653.。
转向节结构有限元分析_武一民
转 向节 圆 锥 轴上 装有一 对单 列 圆 锥滚 子 轴 承 使 转 向节 与前 轮毅 前 轮制动 器相 连 其 圆 锥 轴
、
。
。
端采 用 螺母 紧 固轴 承与 轮毅 这样 就 能 使 转 向节 承
受 来 自地面 的 支 承力 滚 动 阻 力 和 制 动 力
, , 、
,
其上 端 球 销 通 过纵 向 拉力 杆 与 车架 连 接 于 一 体 并 与整 车 相连 从而约束 了转 向节沿 X Y 方 向的 位移 和 转
,
车轮 上 的力 在将其 等效到转 向节轴 颈时 必 须加 上 由侧 向力 产生 的力 矩 由此 将侧 向力平 移 到转 向节
后 应 附 加 一 力矩
, ,
。
3
1 3
越 过 不 平路 面 工 况 此工 况 相 当于 车轮 受 到 冲击 载荷 时 的 工况 动
, , 。
载系 数 最 大 此 时 转 向节 只 受 到 法 向 反 作 用 力 的
型
。
车辆转 向 制 动 时 承 受 车辆 动 载 的 作 用
, , , 、
当使 用 工 况恶 劣时 其 受 力大 而复 杂 为此 对 其在 强 度 抗 冲
、
、
。
考 虑 到转 向节 实体特 征 本 模 型 直 接 采 用
, 。
S
L o
,
-
r 模 型 同时 采 用 四 面 体单 元 划 分 网 格 o
转 向节 有
产
,
,
=
保证其 使 用 的可 靠 性及 安 全 性 对 转 向节 零 部 件 进
下 面运用有限元方法对 其
2肠 CP a
泊松 比
n
二
基于Abaqus的转向节转向球销装配变形的有限元分析
基于Abaqus的转向节转向球销装配变形的有限元分析针对某车型转向球销与转向节装配后球销轴向位移过大问题，利用Abaqus/Explicit建立转向节与球销的显式积分有限元分析模型。
在不同的轴向力与锥孔面摩擦系数条件下，通过对转向节锥孔面的Mises平均应力分布情况、塑性变形量及表面正压力分布进行分析，得出影响塑性变形的因素。
标签：Abaqus；应力；有限元分析；塑性变形；摩擦系数1 概述在汽车转向节与转向球销实际装配过程中，由于球销固定螺母拧紧力矩过大或配合面摩擦系数设计不合理，装配后球销沿转向节锥孔方向位移过大，导致球销锁紧轴无法锁紧。
因此，在不同轴向预紧力及摩擦系数条件下，了解球销与转向节锥孔面的应力分布、表面压力、塑性变形情况是合理设计该产品的有效途径。
文章采用Abaqus/Explicit建立转向节与转向球销装配的显示积分有限元模型，模拟不同球销预紧力与不同摩擦系数条件下转向节锥面塑性变化情况。
2 转向节有限元模型的建立有限元模型在Abaqus中进行前处理，去除过小的倒角，由于考察部位位于转向节臂锥孔与球销接触面位置，而且只分析单一轴向力作用下锥孔的拉大行为，故对某车型转向节模型进行简化，简化前后模型如图1所示。
在球销端面施加轴向作用力模拟螺母拧紧过程中施加在球销上的作用力，在约束部位施加位移约束模拟螺母对转向节臂的约束作用。
3 网格划分考虑模型简化后的对称性以及面接触等因素，转向球销与转向节臂均采用六面体一阶单元进行网格划分[1-3]，单元数量5053，节点数量6071。
4 材料属性转向球销材料为40Cr，转向节臂材料为QT450，其材料特性均按照国家标准要求设定。
5 边界条件转向球销端面受到均布载荷作用，转向球销与转向节臂接触部位建立面接触条件，在螺母与转向节臂接触部位设置全固定位移约束。
轴向力分别施加1.9KN、2.1KN、2.3KN、2.5KN、2.722KN五组进行施加；接触面属性设定0.05、0.1、0.15、0.2四组摩擦系数μ进行对比分析（如图2所示）。
汽车转向节有限元分析—客车技术
汽车转向节有限元分析—客车技术
为了对汽车转向节进行优化设计和性能评价，有限元分析是一种常用
的方法。
有限元分析是一种数值计算方法，利用数学模型和计算机技术，
将复杂的结构划分为许多简单的几何单元，如三角形、四边形等，然后通
过对这些几何单元进行数学建模，来模拟结构的力学行为。
对于汽车转向节的有限元分析，一般可以从以下几个方面进行研究：
1.结构划分：将转向节划分为几何单元，并确定单元之间的连接关系，以及划分后每个单元的几何参数。
2.材料性能：根据实际材料的性能数据，确定转向节各个部件的材料
参数，如材料的弹性模量、屈服强度、断裂韧性等。
3.约束条件：确定转向节的边界条件，包括转向节的固定边界、载荷
边界等，以模拟实际工况下的受力情况。
4.载荷作用：确定转向节在实际工况下所受的各种载荷作用，如悬挂
系统传递的载荷、转向力等。
5.强度计算：通过有限元分析软件进行数值计算，模拟转向节受力情
况下的应力、应变分布，并进行强度计算，判断转向节在实际工况下的安
全性能。
通过上述分析过程，可以评估转向节设计的合理性，并进行优化设计，以提高转向节的稳定性和可靠性。
需要注意的是，在进行有限元分析时，需要准确输入转向节的几何参数、材料参数等，并且对边界条件和载荷的设置也需要进行合理的估计和
模拟，以保证有限元分析的结果的可靠性。
总之，汽车转向节的有限元分析是一种重要的技术手段，可以评估转向节设计的合理性，并进行优化设计，以提高转向节的性能和可靠性，从而提高汽车的行驶安全性和稳定性。
最新7180型轿车转向节有限元分析
7180型轿车转向节有限元分析目录摘要： (1)ABSTRACT: (2)1 引言 (3)2 前述 (5)2.1ANSYS软件简介 (5)2.1.1有限元法简介 (5)2.1.2 A NSYS软件功能和技术特点功能 (6)2.1.3 A NSYS在机械工业中的应用 (7)2.2课题概述 (8)2.37180型轿车的参数 (10)2.4转向节的受力分析及其计算 (12)2.4.1转向节受力分析 (12)2.4.2转向节受力计算 (12)3 有限元分析过程 (15)3.1转向节有限元模型的建立 (15)3.2转向节有限元线性分析 (16)3.2.1紧急制动工况 (17)3.2.2侧滑工况 (20)3.2.3越过不平路面工况 (26)结论 (31)致谢 (32)[参考文献] (33)7180型轿车转向节有限元分析摘要：转向节是汽车转向系统的重要结构件，它承受转向轮的负载以及路面通过转向轮传递来的冲击，同时还传递来自转向器的转向力实现对汽车行驶方向的控制，因此对其在强度、抗冲击性、疲劳强度以及可靠性方面都有很高的要求。
以7180型轿车转向节为例，根据给定车型的结构特点和转向节的相关结构参数，分析其受力情况，然后在紧急制动工况、侧滑工况、越过不平路面工况这三种工况下进行有限元分析计算,找出其中最薄弱的环节并提出相应的结构修改措施。
关键词：转向节、有限元、强度、分析Abstract:Steering knuckle is an important structural element of vehicle steeringsystem. It is to bear the load and the impact of road that passing throughthe steering wheel. And also transfer power from the steering gear in orderto control the direction of car. Therefore its strength, impact resistance,fatigue strength and reliability requirements are high. For example the7180 cars steering knuckle, according to the structural characteristics of agiven model and related structural parameters of steering knuckle toanalyze the force, performed finite element analysis and calculation inemergency braking conditions, sideslip condition, over the uneven roadsurface condition of these three condition. Find out the weakest link andbring forward the corresponding measures for the structural changes. Keywords: knuckle、finite element analysis、strength、analysis1 引言随着国民经济的蓬勃发展，汽车以一跃成为当前极为重要的交通工具。
基于有限元分析的汽车转向支持桥设计
基于有限元分析的汽车转向支持桥设计摘要我国作为一个发展中国家，汽车使用越来越多，而当前由于设计方案所限，不能精确地选择零部件的尺寸和结构，造成有的地方强度不够，而有的地方强度又过剩，严重地影响了产品的开发和设计，造成直接经济损失。
特别对于诸如转向支持桥等部件,因不能准确确定其失效原因和部位，造成不能从根本上解决其失效问题。
不同类型的货车在我国的市场中占有相当大的比例，他们的性能的好、坏在一定程度上也影响着汽车在市场上的地位。
针对以上问题，本设计选用汽车转向支持桥作为设计对象，通过有限元分析及合理的计算，结构设计，而达到汽车转向支持桥具有较好的转向灵敏性。
转向支持桥是汽车底盘的重要总成，它直接与转向系统和悬架等相联系，用来实现汽车的转向、前轮定位和支撑作用。
课题研究对象是后轮驱动汽车的转向支持桥，主要零件包括前梁、主销、转向节等，这些关键零部件的设计对整个转向支持桥性能具有很大的影响。
采用有限元技术研究这些关键零部件的静力学特性，对其结构进行优化设计，是非常重要和必须的。
在此基础上，再进行转向支持桥设计不但可以获得最佳的转向支持桥基本参数，还可以大大缩短转向支持桥总成开发周期、降低开发费用，提高设计质量，保证其设计的精确性。
通过本课题的研究学生可以完成理论课程的实践总结，掌握一种流行的设计方法和软件，获得一定的研究工作方法，提高科研工作素质。
本文主要的设计内容如下: （1）转向支持桥主要零部件的设计；（2）主要零部件的有限元分析与优化；（3）主要零部件的设计修正；（4）在CAE分析的基础上完成设计图纸。
关键词: 有限元，汽车，转向支持桥，转向节，主销ABSTRACTIn China, as a developing country, use more and more cars, and the current due to the limitation of design scheme, not precise choice of the size and structure of the parts, resulting in some local strength is not enough, and some local strength and excess, seriously affected the product development and design, the direct economic losses caused. Special for such as to support bridge components, because they can not accurately determine the failure cause and the site, resulting in not from fundamentally solve the failure problem. Different types of truck in China's market occupies considerable proportion, their performance is good, bad and will also influence the car's position in the market in a certain extent. In view of the above problems, the design of cars are chosen to support the bridge as the research object, through the finite element analysis and rational calculation, structure design, and reached the car to support the bridge has good steering sensitivity.To support the bridge is the important assembly. It is directly related to the steering system and suspension are associated, used to realize auto steering, front wheel alignment and support the role of the automobile chassis. Research object is a rear wheel drive car steering bridge support, include parts of the main beam, main pin, steering knuckle, and the key parts of the design on the whole to support the performance of the bridge has a great influence. The finite element technology research these key parts of static characteristics and to optimize the design of the structure is very important and necessary. On the basis of, to support bridge design can not only obtain the best to support basic parameters of the bridge, also can greatly shorten the steering support axle assembly development cycle and reduce development costs and improve design quality, guarantee the accuracy of the design. Students through the study of this topic can complete the practice of curriculum theory summary, master a popular design method and software, obtained certain research methods of work, improve the quality of scientific research work. The main contents of this paper are as follows:(1) design of the main parts of the steering support bridge;(2) finite element analysis and optimization of main parts;(3) the design of main parts and components;(4) complete the design drawings on the basis of CAE analysis.Key words: finite element, automobile, steering support axle, steering knuckle, main pin目录摘要 (2)ABSTRACT (3)第一章绪论 (4)1.1引言 (6)1.2转向支持桥的定义 (7)1.3转向支持桥的安装形式 (7)1.4 转向支持桥的结构 (8)1.4.1 转向支持桥的组成部分 (8)1.4.2 转向支持桥的结构及其影响因素 (9)1.5转向支持桥国内外研究现状与趋势 (10)1.6 本文的主要内容 (12)第二章转向支持桥设计计算 (14)3.1前桥的结构形式 (14)3.2 转向支持桥主要零件尺寸的确定 (14)3.3 转向从动桥前梁应力计算 (16)3.2.1 在制动情况下的前梁应力计算......................................... 错误!未定义书签。
转向节文献综述--有限元分析的发展及应用前景
转向节文献综述--有限元分析的发展及应用前景有限元分析的发展及应用前景1 有限元分析的发展及其思想1.1 有限元分析的发展历程20世纪60年代初首次提出结构力学计算有限元概念的克拉夫（Clough）教授形象地将其描绘为：“有限元法=Rayleigh Ritz法＋分片函数”，即有限元法是Rayleigh Ritz法的一种局部化情况。
不同于求解（往往是困难的）满足整个定义域边界条件的允许函数的Rayleigh Ritz法，有限元法将函数定义在简单几何形状（如二维问题中的三角形或任意四边形）的单元域上（分片函数），且不考虑整个定义域的复杂边界条件，这是有限元法优于其他近似方法的原因之一。
有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。
它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。
这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。
由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。
有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用，例如用多边形（有限个直线单元）逼近圆来求得圆的周长，但作为一种方法而被提出，则是最近的事。
有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。
经过短短数十年的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。
1.2 有限元分析计算的思路和做法目前在工程领域内常用的数值模拟方法有：有限元法、边界元法、离散单元法和有限差分法，就其广泛性而言，只要还是有限单位元法。
某型轿车转向节机构设计分析(专业教学)
本科毕业论文（设计）题目：某型轿车转向节机构设计分析姓名：学号：专业：机械设计制造及其自动化院系：电子通信工程学院指导老师：职称学位：助教／硕士完成时间： 2017年4月教务处制本科毕业论文（设计）独创承诺书本人按照毕业论文（设计）进度计划积极开展实验（调查）研究活动，实事求是地做好实验（调查）记录，所呈交的毕业论文（设计）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知，除文中特别加以标注引用参考文献资料外，论文（设计）中所有数据均为自己研究成果，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。
与我一同工作的同志对本研究所做的工作已在论文中作了明确说明并表示谢意。
毕业论文（设计）作者签名：日期：某型轿车转向节机构设计分析摘要本文的分析对象是某型轿车的转向节。
转向节是汽车主要零部件之一，面对着各种环境的考验，承受着来自各个方面的力。
它的静态特和动态特性关系到整车的行驶安全性。
因此我们不仅要研究静态特性，也要研究动态特性，可以为汽车设计提供有力的数据，具有重要的安全意义和经济实惠性。
本文的主要目的是在ANSYS中对汽车转向节做静力分析。
为此，我们应把转向节三维模型在PRO/E软件建立出来，通过在PRO/E中先要建立ANSYS10.0接口，并且将转向节的三维模型导入到ANSYS软件中进行有限元分析和研究。
最重要的对其三种工况进行分析，第一种紧急制动工况，第二种侧滑工况最后一种是越过不平路面工况等三种危险工况分别进行静力分析。
求解后，在ANSYS中查看其变形状况并获得最大位移、最大应力值和最大应变。
最后对该转向节进行疲劳状态下的有限元模态分析，得到疲劳强度分析结果。
实验结果表明该所设计转向节的疲劳性能较高，能满足工作要求。
关键词:转向节；有限元；PROE；ANSYS；结构静力分析；疲劳强度Structure design analysis of steering knuckles of a carAbstractThe The analysis object of this paper is the steering knuckle of a Commercial vehicle. Steering knuckle is one of the main parts of the car,Facing the test of various environment, bear the force from all aspects. Its jingtaite and dynamic characteristics are related to the vehicle driving safety. Therefore, we should not only study the static characteristics, but also study the dynamic characteristics, can provide powerful data for automobile design, has important safety significance and economic affordability.The main purpose of this paper is to do static analysis of automobile steering knuckle in ANSYS. Therefore, we should establish the three-dimensional model of the steering knuckle in pro / e software, establish the ansys10.0 interface first through the pro / e, and introduce the three-dimensional model of the steering knuckle into ANSYS software for finite element analysis and research. The most important three conditions are analyzed, the first kind of emergency braking condition, the second sliding mode the last one to traverse the uneven pavement condition and other three dangerous conditions of static analysis. After solving, the deformation status and maximum displacement, maximum stress and maximum strain are viewed in the / post1. Finally, the finite element modal analysis of the steering knuckle under fatigue state is obtained, the fatigue strength analysis results. The experimental results show that the fatigue performance of the designed steering knuckle is low, and can not meet the work requirements, and need to increase its fatigue strength.Key W ord:Steering Knuckle, Finite Element Method, Static Analysis ANSYS, PROE，Fatigue Strength目录1 绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 课题研究的目的与意义 (2)2 转向节的成型和结构 (3)2.1 转向节的成型 (3)2.2 转向节的结构 (3)3 转向节的三维建模和结构分析 (5)3.1 转向节三维模型的建立 (5)3.2 转向节的受力分析 (6)3.2.1 作用在转向节上的静载 (7)3.2.2 作用在转向节上的动载 (7)3.3 转向节有限元模型建立 (8)3.3.1 单元类型和有限元网格划分 (8)3.3.2 转向节材料和属性 (9)3.3.3 转向节有限元模型的受力和约束 (9)3.3.4 转向节受力危险工况 (10)3.4 计算结果分析 (19)4 转向节疲劳分析 (20)4.1 引言 (20)4.2 疲劳寿命的定义 (20)4.3 AYSYS处理疲劳问题的过程 (21)4.4 转向节的疲劳分析计算 (21)5 总结 (23)致谢 (24)参考文献 (25)1 绪论转向节是汽车转向系统是否能够安全稳定工作的重要保障，汽车运行在不同工况过程中，它不仅仅承受来自于轴方向的负荷，尤其是在车辆在转向和制动过程中，转向节承受来自于汽车的动载荷[1] 。
基于ANSYS的转向节有限元分析_陈黎卿
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图 ! 具有键的圆锥面过盈联接 的典型结构及其本尺寸
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有限元分析
基于 "#$%$ 的转向节有限元分析
陈黎卿 !! 谭继锦 "! 姜武华
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"!# 安徽农业大学 工学院 ! 安徽 合肥 "$%%$&# "# 合肥工业大学 机械与汽车工程学院 ! 安徽 合肥 "$%%%’ $
摘
要 ’ 转向节是汽车车桥上的重要基础件 ! 其使用是否可靠直接关系到车辆的行驶安全性 & 文中以某皮卡车车桥上的
转向节为研究对象 " 在对其进行受力分析的 基 础上 " 运 用 有限 元 分 析软 件 $%&’& 对 其进 行 了 强度 和 变 形分 析 " 分 析结 果 表明转向节符合该车的使用要求 &
关键词 ’ 转向节 # 有限元 # 强度 中图分类号 ’$%&’! 文献标识码 ’$ + !""#, !!)""#+)"! 文章编号 ’(""!)!***
大学生方程式赛车转向节设计与优化
0引言大学生方程式赛车比赛由国际汽车工程师协会于1979年举办，面向在校本科生或研究生举办的一项学生方程式赛车比赛[1]。
该赛事针对提升大学生研发创新能力而开办，对学生知识运用、团队协作以及人际交流方面的能力都有极大的提升。
转向节是悬架系统的重要组成部分，是赛车底盘所有零部件中受力最复杂、工况最恶劣的零部件之一。
在实际行驶工况中，它不光要承受整车重量，还要承受赛车工况当中的路面冲击、制动力矩和转向力矩等载荷。
复杂和严苛的受力条件对其刚强度提出了较大考验，且由于转向节属于簧下质量，其轻量化对提高赛车操纵稳定性有重要影响[2]。
因此，转向节的合理设计与优化对于提高赛车性能，满足刚强度和轻量化要求有重要意义。
1转向节结构设计转向节作为连接悬架上下摆臂、制动卡钳和转向横拉杆的关键零部件，其结构设计需要满足赛车四轮定位参数、悬架结构形式、制动卡钳和转向横拉杆安装位置等诸多因素的要求。
本文研究的赛车悬架形式为不等长双横臂式独立悬架。
利用车辆动力学仿真软件ADAMS 对赛车悬架系统K&C 特性进行仿真调教和优化[3，4]，得到最优悬架硬点组合下的主销内倾角为7°，主销后倾角为3.6°。
确定转向横拉杆和制动卡钳安装位置后，建立转向节的三维模型如图1所示，其质量为712g 。
2转向节强度校核当赛车在进行高速过弯测试时，若速度过大将导致赛车冲出赛道，由于赛道外的路面不平整，因此会带来冲击载荷。
同时，车手将踩下制动踏板，因此会产生制动力。
这种包含冲击、制动和侧倾的极限工况对转向节强度提出了巨大考验。
为了保证转向节在任何情况下都有足够的强度，认为制动减速度和侧向加速度都达到最大值。
赛车轮胎能提供的最大制动减速度为1.4g ，车身结构能提供的最大侧向加速度为1.7g 。
由此计算得到转向节受到垂直地面的冲击载荷为3900N ，刹车座受力为2100N ，转向节臂受力为1500N [5]。
在该受力条件下，利用有限元技术计算得到转向节最大应力为395MPa （图2）。
基于Nastran的汽车转向节危险工况有限元分析_李立友
第27卷第3期2010年3月机 电 工 程ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ.27Ｎｏ.3Ｍａｒ.2010收稿日期:2009-06-15作者简介:李立友(1982-),男,河北唐山人,主要从事有限元分析方面的研究.Ｅ-ｍａｉｌ:ｎａｍｅｌｉｌｉｙｏｏ@ｑｑ.ｃｏｍ通信联系人:李 芳,女,博士,副教授.Ｅ-ｍａｉｌ:ｌｉｆ1110@163.ｃｏｍ基于Ｎａｓｔｒａｎ的汽车转向节危险工况有限元分析李立友,李 芳,袁 旦(浙江工业大学车辆工程实验室,浙江杭州310014)摘要:为了分析某款车型转向节在穿过不平路面、紧急制动、最小转向半径且不侧滑3种典型危险工况下是否会出现静力破坏现象,建立了转向节有限元模型,对转向节的3种典型危险工况进行了力学分析,并基于Ｎａｓｔｒａｎ对此转向节在3种典型危险工况及组合工况的静强度进行了有限元分析。
有限元分析结果表明该转向节可以满足静强度要求。
关键词:转向节;有限元分析;应力;Ｎａｓｔｒａｎ中图分类号:Ｕ463.46;ＴＰ391 文献标识码:Ａ文章编号:1001-4551(2010)03-0038-04ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅｓｔｅｅｒｉｎｇｋｎｕｃｋｌｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｂａｓｅｄｏｎＮａｓｔｒａｎｕｎｄｅｒｄａｎｇｅｒｏｕｓｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓＬＩＬｉ-ｙｏｕ,ＬＩＦａｎｇ,ＹＵＡＮＤａｎ(ＬａｂｏｆＶｅｈｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ,ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ,Ｈａｎｇｚｈｏｕ310014,Ｃｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｉｍｉｎｇａｔａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｓｕｎｄｅｒｔｙｐｉｃａｌｄａｎｇｅｒｏｕｓｗｏｒｋｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｉｓｖｅｈｉｃｌｅｔｙｐｅ ｓｓｔｅｅｒｉｎｇｋｎｕｃｋｌｅ,ｓｕｃｈａｓｕｎｅｖｅｎｒｏａｄ,ｅｍｅｒｇｅｎｔｂｒａｋｉｎｇａｎｄｍｉｎｉｍａｌｔｕｒｎｉｎｇｒａｄｉｕｓｗｉｔｈｏｕｔｓｉｄｅ-ｓｌｉｐ,ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｗａｓｍａｄｅ.Ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｅｓｏｆｓｔｅｅｒｉｎｇｋｎｕｃｋｌｅｕｎｄｅｒｔｈｅｔｈｒｅｅｔｙｐｉｃａｌｄａｎｇｅｒｏｕｓｗｏｒｋｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ,ｔｈｅｓｔａｔｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｓｔｅｅｒｉｎｇｋｎｕｃｋｌｅｕｎｄｅｒｔｈｅｔｈｒｅｅｔｙｐｉｃａｌｄａｎｇｅｒｏｕｓｗｏｒｋｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇａｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＮａｓｔｒａｎ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓｓｔｅｅｒｉｎｇｋｎｕｃｋｌｅｃａｎｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｓｔａｔｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｔｅｅｒｉｎｇｋｎｕｃｋｌｅ;ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ;ｓｔｒｅｓｓ;Ｎａｓｔｒａｎ0 引 言转向节是汽车上的重要零件,从功能上讲,转向节既是前桥(转向桥)转向的主要零件,又是前悬架与轮毂、车架(承载式车身)连接的关键零件,同时又是转向系传动机构的重要零件;从底盘的位置上讲,转向节是车桥、悬架和转向系传动机构三者交汇处的核心零件。
汽车转向节有限元分析与优化设计
汽车转向节有限元分析与优化设计
发表时间：2018-01-07T19:04:44.957Z 来源：《基层建设》2017年第30期作者：张军李玉超王绪霞
[导读] 摘要：转向节是汽车转向桥上的关键构件，和悬架、制动器及转向系的重要部件相连，其功用主要是承载前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使汽车灵活转向，确保汽车稳定行驶并准确传递行驶方向。
河北御捷车业有限公司河北邢台 054800
摘要：转向节是汽车转向桥上的关键构件，和悬架、制动器及转向系的重要部件相连，其功用主要是承载前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使汽车灵活转向，确保汽车稳定行驶并准确传递行驶方向。
在汽车行驶时，转向节承受着负载、约束及路面传递的冲击等多种载荷，这些载荷不仅随工况不断变化，还受到路况的随机影响。
因此对转向节的可靠性研究及其优化设计有着重要的意义。
关键词：汽车；转向节；优化设计
[3]郑羿方，肖广朋，李海辉.基于hyperworks的某客车车身结构有限元分析[J].汽车实用技术，2014（2）：38-41.。
基于Hyperworks某铸造式汽车转向节的有限元分析_赵甲运
2 转向节有限元模型的建立
根据厂家提供的 ＡＵＴＯＣＡＤ 图纸，利用 Ｓｏｌｉｄ－ Ｗｏｒｋｓ 软件建立其三维模型，通过接口程序转化为 ｐａｒａｓｏｌｉｄ 格式的文件，然后把转化后的文件导入到 ｈｙｐｅｒｗｏｒｋｓ 中进行前处理。首先去掉一些过小的倒 角，对模型进行了一些简化的处理，既要使有限元 模型能够反映工程结构的主要特征，又要尽可能地 缩小解题规模。然后对模型进行二维网格划分，并 检查网格质量，最后再生成四面体三维网格，共生 成四面体单元 ８６３４８ 个，节点 ２０１９１ 个。生成的有 限元模型如图 １ 所示。
该转向节的材料为球墨铸铁 ＱＴ５００－７，弹性模 量 Ｅ＝１６０ＧＰａ，泊松比 ＝０．２８，密度 ＝７．３ｅ３ｋｇ／ｍ３。将材 料属性赋给转向节的有限元模型。
4 整车基本分析参数表
本文所研究的车型主要参数如表 １ 所示，根据 表 １ 的整车参数对模型进行了加载分析，并得出分 析结果，为优化和改进提供了理论基础。
表 １ 整车基本参数表
整车基本参数表
整车质量（ｋｇ）
１１００
轴距（ｍｍ）
２４００
后轮距（ｍｍ）
１４１０
后轴满载荷（ｋｇ）
４６０
后胎型号
１７５／６５ Ｒ１４
动载系数
有限元模拟在汽车转向节锻造设计中的应用
有限元模拟在汽车转向节锻造设计中的应用
程联军;赵国群;管延锦;杨建华
【期刊名称】《锻压装备与制造技术》
【年(卷),期】2008(000)006
【摘要】针对汽车转向节,进行锻造过程三维有限元模拟,得到锻件内部温度场、应力场和应变场等参数.在此基础上,进行转向节锻造设计.实验表明模拟结果和实际成形过程吻合良好.
【总页数】3页(P64-66)
【作者】程联军;赵国群;管延锦;杨建华
【作者单位】山东大学材料科学与工程学院,山东,济南,250061;山东大学材料科学与工程学院,山东,济南,250061;山东大学材料科学与工程学院,山东,济南,250061;山东光岳转向节总厂,山东,聊城,252000
【正文语种】中文
【中图分类】TG386
【相关文献】
1.绿色设计理论在汽车转向节工装设计中的应用研究 [J], 王阳洋;盛楠
2.Cimatron E11.0模板定制在汽车转向节锻造模具制造中的应用 [J], 曹结根
3.斜顶料立式挤压在汽车转向节锻造中的应用 [J], 徐萍
4.反求工程在汽车转向节逆向设计中的应用 [J], 白杏哲;翁剑成;陈清奖;黄伟彬
5.有限元模拟在后轴支架锻造设计中的应用 [J], 程联军;赵国群;杨建华;赵新海
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