论文部分内容阅读
冲压成型工艺优点众多,操作方便、精度高、质量稳定且成本更低,因此目前悬架控制臂的制造广泛采用冲压成型的方法。悬架控制臂的安全性能直接关联到汽车的驾驶安全性、操纵稳定性以及乘坐舒适性,如今在进行悬架控制臂开发设计时,都会对控制臂进行结构有限元分析。但是在目前大多数控制臂的有限元结构分析中,没有考虑到实际加工成型过程对产品结构性能的影响。而在实际加工生产中,冲压工艺对控制臂的性能影响不能忽视。因此,为了贴合实际,提高仿真分析精度,在进行仿真分析时将冲压成型引起的控制臂厚度变化考虑进去是很有必要的。在这样的背景下,本文以一款麦弗逊前悬架控制臂为研究对象,对该控制臂分别在未考虑冲压影响与考虑冲压影响的情况下进行强度及疲劳分析,以考察冲压成型工艺对控制臂结构性能的影响。本文应用计算机模拟技术对控制臂的实际工作状况进行仿真模拟分析,主要成果有以下几点:(1)在ADAMS/car里建立并装配了整车多体动力学模型,导入轮心六分力实测路谱进行整车仿真求解得到控制臂连接点动态载荷;前悬系统模型中导入理论计算极限工况轮胎接地力,求解得到极限工况下控制臂连接点静态载荷。(2)建立下控制臂的有限元模型,然后根据(1)中提取出的极限工况静态载荷进行控制臂的强度分析,计算其在极限工况下最大应力;接着在Ncode软件中根据(1)中提取出的动态载荷谱进行疲劳分析,得到未考虑冲压作用下的控制臂疲劳寿命。结果显示,不考虑冲压影响时控制臂的强度以及疲劳都满足设计要求。(3)根据原始下控制臂的几何模型与参数,运用dynaform对其进行冲压仿真,得到带有冲压效应的下控制臂冲压结果模型,并将其中的厚度变化信息映射到新网格模型中得到新的考虑冲压作用的有限元模型。(4)对得到的考虑冲压作用的控制臂有限元模型再次进行强度及疲劳分析,分析设置方法与前文一致,根据得到的结果与原结果进行对比评估,结果表明在考虑冲压成型影响后,极限工况下控制臂的应力增大,超过了其屈服强度,不能满足设计要求;而疲劳寿命也相应减少,但仍满足要求。(5)对冲压成型工艺进行改进,得到冲压后厚度变化更小、分布更均匀的冲压结果,再重复(3)、(4)中操作步骤对新的有限元模型进行强度及疲劳分析,结果显示:在冲压工艺改进后,相对于未考虑冲压成型对控制臂影响的结构分析结果,其强度及疲劳寿命依然都有一定的减小,但都满足设计要求。研究结果表明:控制臂在冲压成型质量较好时能满足其设计要求,但冲压成型对控制臂的结构性能影响很大,不可忽略。而这个结论也可以推广到实际工程中其他冲压件分析,冲压成型都或多或少的会对冲压构件性能造成一定影响,将冲压成型的影响考虑进结构分析中能提高仿真精度,因此本文研究方法及结论在对其他冲压件进行分析研究时有普适意义,能为后续相关问题的研究提供一定的参考。