□ 孙 超 □何达新 □王 霄 □刘会霞

江苏大学 机械工程学院 江苏镇江 212013

转向节是汽车悬架子系统中的重要零部件。在汽车行驶过程中,转向节的工作条件极为恶劣,受力情况也相当复杂。转向节不仅承受来自不平路面的冲击力,而且承受汽车转向或制动时所产生的转向与制动载荷,以及车身通过减振器传递而来的载荷[1-2]。可见,在转向节的设计过程中,静态强度、振动频率及疲劳寿命的验证极为重要。笔者对微型客车转向节强度与疲劳寿命进行分析。

1 受力载荷分析

根据汽车悬架和转向系统设计[3],分析微型客车转向节在越过不平路面、紧急制动、转向侧滑，以及组合工况下的受力。微型客车整车参数见表1,经过计算得出转向节在五种工况下的受力载荷,见表2。

表1 微型客车整车参数

表2 五种工况下转向节受力载荷

2 有限元建模

笔者应用CATIA软件建立转向节的几何模型,然后将其转换为.IGES格式文件，导入HyperMesh软件进行前处理。采用四面体单元对转向节模型进行网格划分,并进行载荷加载和边界约束[4]。整个转向节有限元模型共有387 395个节点、250 804个单元。将设置好的模型文件导入Optistruct求解器进行求解计算,并在HyperView软件中对转向节在不同工况下的应力及位移进行分析。转向节有限元模型如图1所示。

在对转向节进行静态强度分析时，需要对材料的密度、泊松比、弹性模量等参数进行定义。根据用户的设计要求,转向节的材料为QT450-10球墨铸铁,材料属性见表3。

▲图1 转向节有限元模型