[發(fā)明專利]一種確定前轉(zhuǎn)向節(jié)球頭連接結(jié)構(gòu)軸力損失的方法和裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210166310.5
• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114757062A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜大鑫;韓超;朱學(xué)武;陳磊;王微;王濤;武小一;李繼川
• 申請（專利權(quán)）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F119/14;G06F119/04;G06F111/04
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 崔斌

本發(fā)明為一種確定前轉(zhuǎn)向節(jié)球頭連接結(jié)構(gòu)軸力損失的方法和裝置，涉及汽車技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種確定雙橫臂式前轉(zhuǎn)向節(jié)球頭連接結(jié)構(gòu)在誤用工況下的軸力損失的方法和裝置。本發(fā)明是通過有限元分析的手段，建立了轉(zhuǎn)向節(jié)、球頭、襯套有限元模型，考慮轉(zhuǎn)向節(jié)與襯套的過盈配合關(guān)系、考慮各接觸面的接觸關(guān)系以及襯套與球頭錐面配合預(yù)緊軸力；計算過程中，考慮幾何非線性和材料非線性，通過轉(zhuǎn)向節(jié)球頭連接結(jié)構(gòu)在誤用載荷作用下球頭螺栓軸力隨時間的變化，來確定雙橫臂式前轉(zhuǎn)向節(jié)球頭連接結(jié)構(gòu)的誤用工況下軸力損失，具有計算精度高，計算速度快和適用性強(qiáng)的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種確定雙橫臂式前轉(zhuǎn)向節(jié)球頭連接結(jié)構(gòu)在誤用工況下的軸力損失的方法和裝置。

背景技術(shù)

雙橫臂式前懸架結(jié)構(gòu)具有橫向剛度大、抗傾性能優(yōu)異、抓地性能好等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于車身寬大的豪華轎車、全尺寸SUV、皮卡甚至超級跑車上。雙橫臂式前轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車底盤前懸系統(tǒng)中重要零件之一，轉(zhuǎn)向節(jié)作為一種支撐和連接結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)傳遞并承受汽車車輪載荷。轉(zhuǎn)向節(jié)與位于控制臂和轉(zhuǎn)向拉桿頂端的球頭銷相連，保證零部件之間可發(fā)生相對運動，以實現(xiàn)車輪的上下跳動和轉(zhuǎn)向。

轉(zhuǎn)向節(jié)在工作過程中，由于用戶使用不當(dāng)發(fā)生的誤用工況，包括輪心向前大負(fù)荷、輪心向后大負(fù)荷，輪心向上大負(fù)荷、接地點向內(nèi)大負(fù)荷、扭轉(zhuǎn)大負(fù)荷等工況，轉(zhuǎn)向節(jié)球頭連接結(jié)構(gòu)要承受較大的、多變的沖擊載荷作用。為了保證車輛的操控性和安全性，轉(zhuǎn)向節(jié)球頭連接結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要滿足在車輛在誤用工況下不應(yīng)出現(xiàn)較大的軸力損失。因為一旦發(fā)生軸力損失不容易察覺，會影響轉(zhuǎn)向節(jié)球頭連接結(jié)構(gòu)的使用壽命，帶來安全隱患。嚴(yán)重的會引起轉(zhuǎn)向節(jié)球頭連接結(jié)構(gòu)斷裂，導(dǎo)致車輛失控威脅生命財產(chǎn)安全。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種確定前轉(zhuǎn)向節(jié)球頭連接結(jié)構(gòu)軸力損失的方法和裝置，是通過有限元分析的手段，建立了轉(zhuǎn)向節(jié)、球頭、襯套有限元模型，考慮轉(zhuǎn)向節(jié)與襯套的過盈配合關(guān)系、考慮各接觸面的接觸關(guān)系以及襯套與球頭錐面配合預(yù)緊軸力；計算過程中，考慮幾何非線性和材料非線性，通過轉(zhuǎn)向節(jié)球頭連接結(jié)構(gòu)在誤用載荷作用下球頭螺栓軸力隨時間的變化，來確定雙橫臂式前轉(zhuǎn)向節(jié)球頭連接結(jié)構(gòu)的誤用工況下軸力損失，具有計算精度高，計算速度快和適用性強(qiáng)的優(yōu)點。

本發(fā)明技術(shù)方案結(jié)合附圖說明如下：

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種確定前轉(zhuǎn)向節(jié)球頭連接結(jié)構(gòu)軸力損失的方法，包括：

步驟一、建立轉(zhuǎn)向節(jié)1、球頭螺栓2、襯套3和螺母4的有限元模型；

步驟二、定義各零件的連接關(guān)系；

步驟三、計算球頭螺栓2的初始軸力；

步驟四、定義各零件非線性材料屬性；

步驟五、定義邊界條件；

步驟六、施加步驟二的襯套3與轉(zhuǎn)向節(jié)1過盈量；

步驟七、預(yù)緊過程通過預(yù)緊面施加步驟三的球頭螺栓2的初始軸力；

步驟八、加載過程采用fixed方法保持球頭螺栓2長度不變，在球頭點7施加誤用工況載荷；

步驟九、卸載過程采用fixed方法保持球頭螺栓2長度不變，將誤用載荷卸載至零；

步驟十、將有限元模型導(dǎo)入商業(yè)有限元分析軟件，采用隱式求解的方法，同時考慮幾何非線性和材料非線性進(jìn)行分析計算；

步驟十一、輸出預(yù)緊過程、加載過程和卸載過程三個階段球頭螺栓2預(yù)緊面合力SOF與時間曲線；

步驟十二、計算得出球頭螺栓2軸力損失情況。

進(jìn)一步的，步驟一，所述轉(zhuǎn)向節(jié)1建模采用二階四面體單元；所述球頭螺栓2、襯套3是通過二維模型旋轉(zhuǎn)得出，建模采用六面體單元；所述螺母4建模采用六面體單元。