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某轉向節(jié)臂機構分析圖如圖所示，靜態(tài)原地轉向阻力矩是汽車使用中最大極限轉向力矩，由三部分組成：轉向輪相對主銷軸線的滾動阻力矩Ti、輪胎與地面接觸部分的滑動摩擦摩擦力矩Tz以及轉向車輪的自動回正力矩所形成的阻力矩T3。根據(jù)第四強度理論，在危險截面的最大應力點處，彎、扭聯(lián)合作用的等效應力。
有限元分析法是近五十多年隨著計算機的發(fā)展而發(fā)展起來的適用于各種結構分析的一種極為有效的方法，近年來幾乎在所有的工程問題上得到了發(fā)展和應用。它將設計人員豐富的實踐經(jīng)驗與計算機高速精確的計算完美地結合在一起，大大提高了設計計算精度。本研究利用有限元分析軟件Ansys對轉向節(jié)臂進行強度計算。有限元模型建立建立準確而可靠的計算模型是應用有限元法進行分析的重要步驟之一，建模過程為：先在軟件Pro/E中建立實體模型，再通過標準格式.stp導入有限元分析軟件Ansys中，從而建立有限元模型。(1)實體模型在Pro/E中建立實體模型如圖所示。轉向節(jié)臂材料為40Cr，調制處理的屈服極限為850MPa，密度為7.8xe3g/mm，模量210000N/mm2，泊松比0.30。擇實體單元SOLID186，單位尺寸設為網(wǎng)格剖分后的效果見下圖，楊氏彈性單元類型選5mm，約束F1施力部位的所有自由度；約束F2施力部位的UY；在球銷處施加F作用力。通過Ansys軟件計算得到的結果如圖所示。通過以上的分析結果可以看出最大應力出現(xiàn)在危險截面處，最大值為240.7MPa。
通過以上兩種不同的分析方法得到的轉向節(jié)臂的最大應力基本相同，安全系數(shù)大于3，安全系數(shù)滿足要求，從理論上驗證了轉向節(jié)臂設計的合理性。
專業(yè)從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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