基于CAE的汽車轉(zhuǎn)向節(jié)輕量化設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的重要零件，其既承載一定的車體質(zhì)量，又在汽車行駛過(guò)程中承受交變載荷和汽車制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力矩，是確保汽車安全行駛的重要零件之一。目前，大多數(shù)轉(zhuǎn)向節(jié)的生產(chǎn)主要采用鍛造或球墨鑄鐵鑄造兩種方法，但這兩種方法的缺點(diǎn)都是生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量大，且無(wú)法生產(chǎn)外形復(fù)雜的轉(zhuǎn)向節(jié)。

通過(guò)使用諸如鋁合金的輕質(zhì)材料可以實(shí)現(xiàn)車輛輕量化，對(duì)使用不同材料制成的汽車轉(zhuǎn)向節(jié)進(jìn)行動(dòng)態(tài)剛度分析和比較。研究表明，6061鋁合金（AA6061-T6）的動(dòng)剛度比FCD600鑄鐵的動(dòng)剛度高約30%。通常，具有高動(dòng)態(tài)剛度的材料也具有優(yōu)異的抗振性，因?yàn)閯?dòng)態(tài)剛度可以影響振動(dòng)特性。為了采用6061鋁合金（AA6061-T6）設(shè)計(jì)更輕更可靠的底盤(pán)部件，可以在現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向節(jié)上增加變截面肋來(lái)形成新的轉(zhuǎn)向節(jié)形式，再使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAE）來(lái)研究新的轉(zhuǎn)向節(jié)可靠性和部件質(zhì)量。為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向節(jié)的可靠性，對(duì)優(yōu)化后的轉(zhuǎn)向節(jié)重新劃分網(wǎng)格模型，進(jìn)行剛度分析。由剛度分析結(jié)果可知，優(yōu)化后的轉(zhuǎn)向節(jié)可滿足設(shè)計(jì)要求，且質(zhì)量相對(duì)于高強(qiáng)度鋼和球墨鑄鐵材料更輕。采用FCD600鑄鐵制成的轉(zhuǎn)向節(jié)質(zhì)量為7.12kg，而采用6061鋁合金（AA6061-T6）制成的轉(zhuǎn)向節(jié)質(zhì)量為3.58kg，質(zhì)量減輕了約50%。

刊名：Journal of the Korea Academia-Industrial Cooperation Society（英）

刊期：2016年第9期

作者：Kee Joo Kim et al

編譯：馬曉宇