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有限元分析改进汽车质量自攻钉水果罐头钻铣床胶版纸深孔钻Frc

发布时间:2023-11-29 17:16:22 阅读: 来源:扶手箱厂家

有限元分析改进汽车质量

河北中兴汽车制造有限公司针对车架横梁中部开裂的质量问题,采用有限元分析技术,建立了BQ5021车型车架的有限元模型,对车架横梁的实际受力情况进行模拟分析,并提出了改进方案,为汽车质量改进及优化提供了一条简单而行之有效的方法。

车架作为汽车的承载基体,支撑着发动机、离合器、变速器、转向器和车身等所有簧上质量的有关机件,承受着传给它的各种力及力矩。为此,车架应有足够的刚度,以使装在其上的相关部件的相对位置在汽车行驶过程中保持不变,并保证车身的变形最小;车架也应有足够的强度,尤其是车架的纵梁、横梁等主要零件在使用期内不应有严重变形和开裂,以保证其有足够的寿命及可靠性。车架作为汽车的基础部件,受力状态和结构较复杂,无法用简单的数学方法对其各部分的应力状态进行分析计算,而采用有限元分析即可对车架的静强度进行较为准确的分析,从而使车架设计从经验设计进入到科学设计阶段。

有限元分析是合金锯片用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多有限元(集合在一起能够表示实际连续域的离散单元)的小的互连子域组成,对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解,然后推填充物替换为100%可降解绿色包材导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件),从而得到问题的解。这个解不是准确解,而是近似解,因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解,而有限元不仅计算精度高,而且能适应各种复杂形状,因而成为行之有效的工程分析手段。常用软件为hypermesh。

河北中兴汽车制造有限公司(以下简称为“中兴汽车”)BQ5021车型投放市场以后,由于此车型是教练车,开车的都是学员,部分驾校反映行驶里程6 000km以后车架的第三横梁出现开裂,并且维修补焊后,仍有开裂现象。中兴汽车为了提高整车质量,达到此特殊用户的使用要求,主要针对车架第三横梁中下部开裂的故障,采用有限元分析技术仿真第三横梁实际受力情况,对影响第三横梁性能的参数进行仿真分析,并提出了改进方案。

建立有限元模型

BQ5021车型是在原来BQ1021的基础上更换变速器总成,并重新设计了车架第三横梁和前悬架系统。该车型前悬架为扭杆式双横臂独立悬架,车架第三横梁上所受的载荷有变速器悬置给横梁向下的压力、扭杆弹簧座和调整螺栓的压力。因主要分析对象为第三横梁,只建立了该横梁的模型以及与之相连接的部分车架纵梁,首先在三维软件(Unigraphics)中完成零部件的三维造型和装配。

然后导入到hypermesh软件中,建立有限元模型:采用二维四面体和三面体格单元进行有限元格划分。为保证单元质量检测合格,将车架钢板之间的焊缝假设为刚性连接单元,如横梁上下板之间、纵梁内外板之间;将螺栓连接单元也假设为刚性连接单元,如横梁和纵梁之间、横梁和变速器支架之间的连接螺栓。

边界条件的建立:主要针对极限工况即前悬架中上下磁感应摆臂跳至最高位置的状态,将图1所示的4个位置的节点的6个自由度固定,加载到变速器支架孔中心位置的力为1 000N,扭杆中心位置的扭力矩为2 910Nm。

图1 加载的有限元模型

计算与结果分析

将以上的有限元模型提交到hyperworks求解器中进行计算求解,并查看分析结果,应力云图(见图2)显示,发生开裂问题处的单元的应力为4研究人员通过对亲水性聚氨酯树脂份子结构的精心设计50MPa,车架横梁的材质为热轧高强度钢板B510L(该型号钢板的屈服强度为355MPa,抗拉强度为510~610MPa),很明显实际工况钢板的受力情况比较恶略,超过了材料本身的屈服强度,在前悬架上下摆动时,尤其是处于满载以上位置时,极易发生第三横梁开裂的质量缺陷。

图2 改进前第三横梁应力云图

制订优化方案并理论验证

优化的主要目的:加强第三横梁中部位置,降低钢板的最大应力,从而提高车架的使用寿命。改进方案:在第三横梁的上下板之间焊接衬管,同时增加支架与横梁的连接螺栓的长度。

改进后第三横梁的应力云图如图3所示,原来发生开裂问题的位置节点应力降为284MPa,小于材料B510L的屈服应力,优化方案有效。

图3 改进后第三横梁应力云图

结语

针对以上采取的方案,中兴汽车和配套厂家一起进行了样件的制作,并进行了样件的装配验证和3马特里克计算机制造团体使用的大部份打印机材料是由聚合物组合起来的个月的市场验证,使故障里程由原来的接料钳6 000km提高到30 000km以上。根据最新售后信息分析,此质量问题已得到解决。

应用有限元分析技术解决零部件的质量问题,查找原因直观、方单片机便且快捷,尤其是汽车底盘强度方面的质量问题,其优越性更为显著。 (end)

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