设计简介
摘要
我国作为一个发展中国家，汽车使用越来越多，而当前由于设计方案所限，不能精确地选择零部件的尺寸和结构，造成有的地方强度不够，而有的地方强度又过剩，严重地影响了产品的开发和设计，造成直接经济损失。特别对于诸如转向支持桥等部件,因不能准确确定其失效原因和部位，造成不能从根本上解决其失效问题。不同类型的货车在我国的市场中占有相当大的比例，他们的性能的好、坏在一定程度上也影响着汽车在市场上的地位。针对以上问题，本设计选用汽车转向支持桥作为设计对象，通过有限元分析及合理的计算，结构设计，而达到汽车转向支持桥具有较好的转向灵敏性。
转向支持桥是汽车底盘的重要总成，它直接与转向系统和悬架等相联系，用来实现汽车的转向、前轮定位和支撑作用。课题研究对象是后轮驱动汽车的转向支持桥，主要零件包括前梁、主销、转向节等，这些关键零部件的设计对整个转向支持桥性能具有很大的影响。采用有限元技术研究这些关键零部件的静力学特性，对其结构进行优化设计，是非常重要和必须的。在此基础上，再进行转向支持桥设计不但可以获得最佳的转向支持桥基本参数，还可以大大缩短转向支持桥总成开发周期、降低开发费用，提高设计质量，保证其设计的精确性。通过本课题的研究学生可以完成理论课程的实践总结，掌握一种流行的设计方法和软件，获得一定的研究工作方法，提高科研工作素质。本文主要的设计内容如下:
（1）转向支持桥主要零部件的设计；
（2）主要零部件的有限元分析与优化；
（3）主要零部件的设计修正；
（4）在CAE分析的基础上完成设计图纸。
关键词: 有限元，汽车，转向支持桥，转向节，主销
目录
摘要 4
ABSTRACT 5
第一章 绪论 6
1.1引言 6
1.2转向支持桥的定义 7
1.3转向支持桥的安装形式 7
1.4 转向支持桥的结构 8
1.4.1 转向支持桥的组成部分 8
1.4.2 转向支持桥的结构及其影响因素 9
1.5转向支持桥国内外研究现状与趋势 10
1.6 本文的主要内容 12
第二章 转向支持桥设计计算 14
3.1前桥的结构形式 14
3.2 转向支持桥主要零件尺寸的确定 14
3.3 转向从动桥前梁应力计算 16
3.2.1 在制动情况下的前梁应力计算 16
3.2.2 在最大侧向力（侧滑）工况下的前梁应力计算 17
3.4 转向节在制动和侧滑工况下的应力计算 19
3.4.1 工况下的转向节应力计算 19
3.4.2 在汽车侧滑工况下的转向节应力计算 20
3.5 主销与转向节衬套在制动和侧滑工况下的应力计算 20
3.5.1 在汽车制动工况下的计算 20
3.5.2 在汽车侧滑工况下的计算 22
3.6 推力轴承和止推垫片的计算 23
3.6.1 推力轴承计算 23
3.6.2 转向节止推垫片的计算 24
3.7轮胎的选取 24
3.7.1 轮胎与车轮应满足的基本要求 24
3.7.2 轮胎的分类 24
3.7.3 轮胎的特点与选用 25
3.8转向支持桥定位参数 27
3.8.1 主销后倾角 29
3.8.2 主销内倾角 30
3.8.3 车轮外倾角 31
3.8.4 车轮前束 32
3.9 轮辋的尺寸计算 33
第四章 转向支持桥关键零件的有限元分析及优化 35
4.1有限元法和ANSYS/WORKBENCH分析软件 35
4.1.1有限元法概述 35
4.1.2ANSYS/WORKBENCH软件介绍 36
4.2建立实体模型 37
4.3材料属性及单位制 39
4.4单元选择与网格划分 39
4.5边界处理 40
4.6运算及结果分析 43
4.7优化分析 47
4.7.1优化的数学模型 47
4.7.2优化设计 48
结论 51
致谢 52
我国作为一个发展中国家，汽车使用越来越多，而当前由于设计方案所限，不能精确地选择零部件的尺寸和结构，造成有的地方强度不够，而有的地方强度又过剩，严重地影响了产品的开发和设计，造成直接经济损失。特别对于诸如转向支持桥等部件,因不能准确确定其失效原因和部位，造成不能从根本上解决其失效问题。不同类型的货车在我国的市场中占有相当大的比例，他们的性能的好、坏在一定程度上也影响着汽车在市场上的地位。针对以上问题，本设计选用汽车转向支持桥作为设计对象，通过有限元分析及合理的计算，结构设计，而达到汽车转向支持桥具有较好的转向灵敏性。
转向支持桥是汽车底盘的重要总成，它直接与转向系统和悬架等相联系，用来实现汽车的转向、前轮定位和支撑作用。课题研究对象是后轮驱动汽车的转向支持桥，主要零件包括前梁、主销、转向节等，这些关键零部件的设计对整个转向支持桥性能具有很大的影响。采用有限元技术研究这些关键零部件的静力学特性，对其结构进行优化设计，是非常重要和必须的。在此基础上，再进行转向支持桥设计不但可以获得最佳的转向支持桥基本参数，还可以大大缩短转向支持桥总成开发周期、降低开发费用，提高设计质量，保证其设计的精确性。通过本课题的研究学生可以完成理论课程的实践总结，掌握一种流行的设计方法和软件，获得一定的研究工作方法，提高科研工作素质。本文主要的设计内容如下:
（1）转向支持桥主要零部件的设计；
（2）主要零部件的有限元分析与优化；
（3）主要零部件的设计修正；
（4）在CAE分析的基础上完成设计图纸。
关键词: 有限元，汽车，转向支持桥，转向节，主销
基于有限元分析的汽车转向支持桥设计
目录
摘要 4
ABSTRACT 5
第一章 绪论 6
1.1引言 6
1.2转向支持桥的定义 7
1.3转向支持桥的安装形式 7
1.4 转向支持桥的结构 8
1.4.1 转向支持桥的组成部分 8
1.4.2 转向支持桥的结构及其影响因素 9
1.5转向支持桥国内外研究现状与趋势 10
1.6 本文的主要内容 12
第二章 转向支持桥设计计算 14
3.1前桥的结构形式 14
3.2 转向支持桥主要零件尺寸的确定 14
3.3 转向从动桥前梁应力计算 16
3.2.1 在制动情况下的前梁应力计算 16
3.2.2 在最大侧向力（侧滑）工况下的前梁应力计算 17
3.4 转向节在制动和侧滑工况下的应力计算 19
3.4.1 工况下的转向节应力计算 19
3.4.2 在汽车侧滑工况下的转向节应力计算 20
3.5 主销与转向节衬套在制动和侧滑工况下的应力计算 20
3.5.1 在汽车制动工况下的计算 20
3.5.2 在汽车侧滑工况下的计算 22
3.6 推力轴承和止推垫片的计算 23
3.6.1 推力轴承计算 23
3.6.2 转向节止推垫片的计算 24
3.7轮胎的选取 24
3.7.1 轮胎与车轮应满足的基本要求 24
3.7.2 轮胎的分类 24
3.7.3 轮胎的特点与选用 25
3.8转向支持桥定位参数 27
3.8.1 主销后倾角 29
3.8.2 主销内倾角 30
3.8.3 车轮外倾角 31
3.8.4 车轮前束 32
3.9 轮辋的尺寸计算 33
第四章 转向支持桥关键零件的有限元分析及优化 35
4.1有限元法和ANSYS/WORKBENCH分析软件 35
4.1.1有限元法概述 35
4.1.2ANSYS/WORKBENCH软件介绍 36
4.2建立实体模型 37
4.3材料属性及单位制 39
4.4单元选择与网格划分 39
4.5边界处理 40
4.6运算及结果分析 43
4.7优化分析 47
4.7.1优化的数学模型 47
4.7.2优化设计 48
结论 51
致谢 52
