基于Workbench的汽车转向节结构有限元分析开题报告

1. 研究目的与意义

汽车转向节作为汽车最重要的零件之一，不仅具有承受汽车前部载荷,带动前轮实现汽车转向等功能，还暗藏着许多难懂的原理，对于汽车爱好者，汽车使用者，汽车生产商等众多人来说，掌握它的受力情况跟优化方案是很具有现实意义的，此次毕业设计主要是基于CATIA对转向节进行建模展示结构，以及基于Workbench的汽车转向节结构有限元分析。形象地将结构模型与实际工作状况相结合共同阐述其强度分析情况。因此，做这个毕业设计不管从技术角度还是从时代要求的角度看都很具有意义的。论文将通过转向节零件的模型与工作过程相结合形象而直观地展现其应力分析和应变分析情况，更便于读者去理解掌握。所谓汽车转向节结构，就是方向盘和车轮间的连接部分，它与汽车的悬架,前轴,转向系传动机构和制动器相连接。本课题在汽车转向节CATIA三维实体建模的基础上，应用有限元分析技术和结构优化设计方案，静态分析汽车转向节的3种实际工作状况，并分别给出其力和力矩的计算公式，并找出和分析损坏部位。同时对转向节零件产品进行模态分析，计算并提取其振动特性。最后详细研究转向节的响应谱。

2. 国内外研究现状分析

国内外的学者对转向节的研究大概也就两类：第一，汽车转向节的制造工艺与方法，这些年来有限元数值模拟方法应用于制造加工当中，大大加快了对转向节的研究进程；第二类是应用有限元对转向节的强度，刚度，寿命以及疲劳强度的分析，进而对转向节进行了一系列整形修正和完善。有限元法进行结构分析步骤是:结构和受力分析-单元分析-整体分析-引入边界条件求解。

文献[26-28]利用有限元分析软件对转向节进行强度分析,计算了3种不同的实际工况下转向节的应力值和应力分布,得出转向节比较容易损坏的部位.郭彬彩[29]利用solidworks建立了转向节实体模型，通过接口与ansys建立无缝连接，然后导入模型进行典型工况的静强度分析；江迎春[33-35]利用动力学软件adams计算了转向节结构中的各种载荷，同时又在nastran和ansys中利用所对应的载荷进行强度和疲劳寿命的分析。蒋玮[36]采用hypermesh软件对某转向节网格划分，并进行疲劳和应力的分析，并通过实验验证其结果的可靠性。

perterj.heyes[40]在msc.fatigue软件平台上对转向节进行了疲劳仿真。mehrdadzoroufi[4]研究了3种材质的转向节在加工方法，静强度和疲劳寿命等方面的差异，认为锻钢性能较好。

3. 研究的基本内容与计划

课题研究内容：

1、在建模软件中，建立汽车转向节的三维实体模型。2、在catia软件中建立汽车转向节结构的有限元模型，对汽车转向节进行静态,模态的有限元分析,并进行响应谱分析。

1~2周（1月1日~1月16日）查阅相关资料，完成开题报告。安装并开始学习catia，workbench软件，仔细阅读相关资料并吸收消化，尝试用catia建模。

4. 研究创新点

运用现代设计方法，采用CATIA建立汽车转向节的实体有限元模型，并考虑转向节的具体受力方式和实际工作状况，对不同的工况进行静态分析，模态分析，最后进行响应谱分析。