基于台架实验和有限元的空心铸铝控制臂强度研究.pdf

空心铸铝控制臂强度研究 空心铸铝控制臂由于其轻量化和成本效益等优势，在汽车行业应用越来越广泛。本研究针对某车型设计了空心铸铝控制臂，通过台架实验和有限元分析方法对该控制臂的强度进行了详细的研究和验证。 研究背景及意义 汽车悬架控制臂是连接车轮和车身的重要部件，负责控制车轮按照一定的轨迹运动，同时承载车体的质量。控制臂的强度直接关系到整车的操控性、舒适性和行车安全。目前，关于汽车控制臂的研究主要集中在减轻重量和结构优化方面，包括使用锻造和冲压工艺，但减重效果有限。本研究采用空心铸铝工艺，通过设计集成连杆式独立悬架后下控制臂，显著提高了轻量化效果。 研究方法 研究首先利用整车多体动力学模型提取虚拟载荷，然后在仿真软件中建立控制臂的有限元模型，其中模型的三维数据导入前处理软件HyperMesh进行网格划分。选择合适的单元类型，并在模型的各个点施加约束和载荷。在此基础上，对控制臂进行有限元分析，从而得出其强度特性。 分析和实验结果 通过CAE分析和台架实验验证了控制臂设计满足强度要求。有限元模型分析显示，控制臂在各种工况下的应力分布合理，强度符合设计标准。台架实验结果与有限元分析结果相吻合，证明了控制臂结构设计的有效性，同时通过实验验证了分析结果的准确性。 结论 基于台架实验和有限元分析，该空心铸铝控制臂的设计满足强度要求，强度分析方法为控制臂的结构设计和优化提供了有力的技术支持。该研究不仅缩短了开发周期，也降低了开发风险，展示了空心铸铝材料在汽车控制臂领域应用的潜力。 技术要点 1. 控制臂的轻量化设计：通过采用空心铸铝工艺实现控制臂的轻量化，减轻了整车质量，提高燃油经济性和车辆性能。 2. 结构仿真分析：通过HyperMesh建立有限元模型，并在整车多体动力学模型基础上提取虚拟载荷，使用有限元分析软件进行结构强度仿真。 3. 材料性能参数：研究中所使用的A356-T6铝合金的性能参数为分析提供了基础数据，包括材料的泊松比、屈服强度和抗拉强度等。 4. 台架实验设计：设计了台架实验来验证有限元分析的正确性，通过实验测试验证了控制臂的强度性能符合设计要求。 5. 强度分析结果的应用：将仿真分析和实验结果应用于控制臂的优化设计中，不仅验证了设计的合理性，而且为同类产品的结构设计提供了参考依据。 通过上述技术要点的应用，该研究在控制臂的强度分析和设计上取得了突破，为汽车悬架系统轻量化和性能提升提供了新的思路和方法。