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對臨沂汽車鋼圈的強度分析和模态分析

發布時間:2016-06-03 09:21作者:admin浏覽量:

轎車行駛時,由路面不平以及發動機、傳動系和車輪等部件引起的振動問題,激發了汽車的振動,影響着汽車行駛的平順性。通常情況下,汽車在凹凸不平的路面行駛時其振動會增大很多。路面不平引起的振動作為轎車振動的基本輸入,其頻率範圍約為0.5-25Hz。雖然轎車通過的時間很短,但會對轎車形成較大的沖擊,立刻會使乘坐的人員感覺不舒服,影響乘坐的舒适程度,嚴重時會損害乘坐人員的健康或者對運輸的貨物造成損壞。解決在随機不平路面激勵下的振動問題,是提高汽車行駛平順性、安全性及零部件可靠性的重要基礎。本文對某型轎車車輪汽車鋼圈進行了三維建模說明,并與有限元軟件ABAQUS無縫集成,進行了強度分析和模态分析。

1.汽車鋼圈實體模型

由于轎車汽車鋼圈的結構比較複雜,輪毂和輪輻邊上的倒角對模型動力學分析影響不大。于是,将輪毂和輪輻邊的倒角忽略掉,以減少有限元模型的規模,僅将其質量折算到相應位置。本文應用常用于汽車研究領域的三維造型軟件Pro/ENGI-NEER對某型車輪汽車鋼圈進行了三維建模,汽車鋼圈模型主要由以下三部分組成:輪輻、輪芯、輪毂。輪毂、輪輻均由優質闆料沖壓而成,為提高輪輻剛性,常沖壓成起伏多變的形狀,同時為減輕重量,在汽車鋼圈上設有長弧形孔。


2.汽車鋼圈有限元模型

把Pro/ENGINEER建立的汽車鋼圈實體模型另存為x__t格式通過ABAQUS進行導入,實現Pro/ENGINEER和ABAQUS的無縫集成。汽車鋼圈材料為AM91D,彈性模量E=45Gpa,泊松比μ=0.35,許用最大彎曲應力[σ]=250Mpa。汽車鋼圈的最大外徑為406x182(mmxmm)。在螺栓孔上加Y方向和Z方向的移動約束和X方向和Z方向的轉動約束。用于一階四面體(C3D4)對汽車鋼圈模型進行離散,形成167502個單元格。


3.數據處理及結果分析

3.1轎車汽車鋼圈的靜力特性分析

靜力分析是不考慮慣性和阻尼影響,用來計算結構受到固定不變載荷作用的應力、應變大小的。在ABAQUS中将彎矩等效化,作用在輪毂上的力的形式使它們按60。的餘弦分布規律分布在輪毂面上,并利用公式将力轉換為一定面積上的壓力:


式中WO為加載到輪毂上的壓力;W為作用在輪毂上的力;b為載荷作用在輪辋上的寬度,mm;ro為載荷作用面的半徑,mm;θ0為載荷分布角。

在輪辋上加載力的餘弦函數為:11.986xcos(3xarcsin(y/180.3)/2)[2]

式中,y為坐标值。


轎車汽車鋼圈在彎曲載荷的作用下,輪毂内側的變形最大,最大值為0.2mm,輪輻的變形量較小,為0.04mm。在汽車鋼圈輪輻孔處的應力值最大,為81.641MPa,輪輻的壓力達到18.14MPa。汽車鋼圈的應變和應力值均在極限值250MPa範圍内,可以滿足實際工作的要求。


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