基于workbench 的fsae 赛车转向节有限元分析.pdf

第卷第期青岛大学学报工程技术版
29 4 ( )
年月
2 0 1 4 1 2 JOURNAL OF QINGDAO UNIVERSITY (E&T) 0 1 4
文章编号
:1006-9798(2014)04-0088-05;DOI:-
基于的赛车转向节有限元分析
Workbench FSAE
柳威师忠秀于渊张照杰
, , ,
青岛大学机电工程学院山东青岛
( , 266071)
摘要:赛车在赛道上行驶工况千变万化,针对转向节在不断受到复杂应力作用下极易发
生疲劳损坏的问题本文采用有限元分析软件对赛车的转向节进行
, Workbench , FSAE
有限元分析通过对转向节进行简化建模并基于平台
。 Solidworks , ANSYS-Workbench
进行网格划分,对转向节进行静力学强度、模态以及疲劳分析。分析结果表明,转向节应
力值和变形值均满足要求转向节模态频率大于远高于整车模态频率转向节稳
; 80 Hz, ,
定性良好,不会在行驶中发生共振;转向节应力集中和疲劳损伤均发生于制动钳安装螺栓
孔说明制动钳固定螺栓孔寿命较低易产生疲劳损伤该研究为提高赛车转向
, , 。 FSAE
节使用寿命提供了理论依据。
关键词:转向节;有限元分析;模态;疲劳寿命
中图分类号文献标识码
: :A
转向节作为车辆转向系统的主要部件能够使汽车稳定行驶并能灵敏传递行驶方向其功用是承受汽车
, ,
前部载荷支承并带动前轮绕主销转动使汽车转向[] 中国大学生方程式汽车大赛
, 1 。(formula society of au-
中采用的赛车由于其转向节形状复杂加之赛车的行驶条件千变万化转向节
tomobile engineering,FSAE) , , ,
要承受着多变的冲击载荷极易发生疲劳损坏所以要求其具有很高的强度基于此本文利用
, , 。, Workbench
有限元分析软件对赛车的转向节进行有限元分析计算分析其强度和刚度同时利用转向节的有限
, FSAE , ;
元模型进行模态计算分析转向节在动态受迫振动时的响应情况并输入曲线和载荷谱进行疲劳分
, , S-N
析[2],了解赛车转向节的使用寿命和疲劳特性。分析结果表明,转向节应力值和变形值均满足要求。该研究
提高了赛车的设计质量
FSAE 。
转向节建模
1 CAMEO凯模CAE案例库
由于转向节安装在赛车轮辋内,其尺寸受到轮辋直径限制,而且还连接着制动钳、车轴及悬架上下拉杆
等部件模型复杂不规则部件较多是专业有限元分析软件而在三维绘图方面实用性相对较
, , 。Workbench ,
弱所以本文选用创建型在不影响有限元分析
, Solidworks ,
结果的基础上建模时可对模型进行适当简化[ ] 转向节模型
, 3-4 ,
如图所示建模完成后将模型保存为格式并导入
1 。 IGES ,
中
Workbench 。
选择材料划分网格
2
本研究选用质量轻强度高的航空铝合金材
、 7075-T6