42CrMo汽车转向节热处理裂纹形成机理

针对锻件热处理后出现的单枝上表面裂纹问题,基于宏微观热处理有限元数值仿真模拟对裂纹进行了分析,并探究了裂纹的形成机理。通过光学显微镜和能谱仪分析可知该裂纹与典型淬火裂纹形貌相似,且裂纹附近没有脱碳现象,但是存在明显氧化现象,确定该裂纹在淬火阶段产生,在回火阶段发生氧化。结合应力模拟结果可以判定前期单枝表面急速冷却收缩,主要是由于产生了表面x方向拉应力而导致的裂纹。由此分析了单枝表面在该时期的最大x方向拉应力的分布情况,发现其与实际裂纹出现区域基本重合,进一步证明了该裂纹产生机理的正确性。

144型高性能转向节预锻件优化设计与精锻工艺研究

144型转向节是中重型高端商用车转向部件中的核心零件,其对延伸率和断面收缩率均有严格要求,根据传统锻造工艺理论设计的预锻方案不能满足断面收缩率要求,研究其预锻件的优化设计与精锻终成形工艺对于获得合格锻件具有重要意义。首先采用经典塑性成形理论分析了基于传统方法设计的预锻件存在的问题,然后基于损伤理论提出了其预锻件结构的优化设计方法,同时提出了基于平面薄飞边的精锻终成形工艺。应用结果表明,生产的144型转向节精密锻件阶梯杆部的关键技术指标延伸率A≥12.5%,断面收缩率Z≥50%,超过了国外客户所提技术指标的要求。

铸铝转向节固溶与时效处理中的组织演变规律

对A365铸造铝合金转向节铸件进行不同保温时间的固溶处理及时效处理,观察随时间变化试样的组织变化情况和演变规律。结果表明,当固溶温度为540℃,固溶时间为4 h时,基体中的共晶硅分布最为均匀,且形状分布多为粒状,此时共晶硅的平均尺寸及面积分数处于较高水平,可使材料性能有所提高。当时效温度为175℃时,随着时效处理时间的增加,共晶硅的尺寸、形状、分布等均得以优化。在1~3 h内,随时间增加,共晶硅的占比不断提高而晶粒尺寸不断细化,A356铝合金的硬度不断提高,达到了完整T6状态的水平。

高强钢汽车转向节淬火组织转变

为模拟高强钢转向节淬火后的微观组织和硬度分布,使用Jmatpro软件计算了42CrMo钢的热物性参数和等温转变曲线,获得了42CrMo钢的珠光体、贝氏体、马氏体转变动力学模型参数。基于Comsol软件建立了42CrMo钢淬火过程的传热、相变多场耦合有限元分析模型,模拟了转向节在PAG(聚烷撑乙二醇水溶液)中淬火冷却的过程,获得了温度、微观组织和硬度分布。分析了锻件杆部淬火后的硬度和显微组织,并与模拟结果进行对比。模拟结果表明:锻件杆部表面主要为82.1%的马氏体和17.9%的贝氏体,硬度为31.9 HRC,心部主要为15.9%的马氏体、72.5%的贝氏体、9.1%的铁素体和2.5%的珠光体,硬度为26.8 HRC。试验测得的锻件表面硬度最高为32.0 HRC,心部硬度最低为26.4 HRC,表面的组织为短板条状马氏体和部分粒状下贝氏体,心部为针状马氏体、羽毛状上贝氏体和铁素体,模拟结果与试验结果基本吻合,表明建立的多场耦合有限元分析模型能准确预测高强钢转向节锻件淬火微观组织和硬度分布。

铝合金汽车转向节精密铸造工艺研究

目的对某铝合金汽车转向节的精密铸造工艺进行设计与优化研究,以得到合格的铝合金汽车转向节的精密铸造工艺方案。方法结合铝合金转向节铸件的结构特征、铸件材料特性和铸造经验,在转向节铸件主体部和鹅颈部各开设一个内浇口,设计了铝合金转向节初始浇注方案;通过在初始工艺方案中铸件缺陷较严重的区域设置补缩冒口、在铸件顶部增设排气道等措施给出了铝合金汽车转向节的优化浇注方案,基于ProCAST软件建立了铝合金转向节精密铸造2种浇注方案的有限元模型,对铝合金转向节精密铸造的充型过程、凝固过程及缩孔缩松特性进行了数值模拟与分析。结果铝合金转向节铸件初始浇注方案的充型过程相对稳定流畅,铸件在凝固过程中有孤立液相区的形成,完全凝固后铸件中间部位存在大面积缩松缩孔缺陷;优化浇注方案能够控制金属液的流动、充型顺序及凝固特性,铸件的整个凝固过程基本呈中间对称分布,最后凝固区域位于补缩冒口内部,最大缩孔缩松率控制在2%以下。结论优化浇注方案的设计合理且有效,能够有效地消除铝合金转向节铸件的缺陷。

转向节锥面球头销装配力矩衰减研究

为解决某乘用车转向节锥面球头销连接在试车场试验中出现的异响问题,提出一种基于虚拟仿真的解决方法。首先根据路谱载荷极值,仿真接触面积变化趋势,找出接触面分离临界预紧力;仿真交变工作载荷作用下的残余预紧力,将残余预紧力控制在临界预紧力以上,以规避接触面分离过大导致异响;最后通过接头试验确定拧紧工艺。结果表明:该方法能够重新定义拧紧力矩,有效解决了路试异响问题。

汽车转向节臂铣键槽铣床夹具的优化研究

针对目前汽车转向节臂工具在加工时采用人工定位效率低、精确性差、安全隐患大的问题,设计了一种新的用于转向节臂铣键槽铣床专用的夹具。其实现了转向节臂的快速定位和加工,同时对机床的装夹方式进行改造,将手动装夹更改为液压控制,实现了一键装夹和定位、加工。根据实际应用表明,优化后能够将汽车节向臂的加工周期降低14.2%,将其一次合格率提升到99.4%,极大地提升了加工的可靠性和效率,具有较大的应用推广价值。

轿车转向节强度及疲劳寿命分析

以轿车转向节为研究对象,通过不平路面、紧急制动、侧滑3种典型工况确定其工作载荷。利用有限元分析法进行静强度计算,结果表明转向节的最大应力为100.7 MPa,小于材料屈服强度207 MPa,满足静强度要求;采用简化载荷谱对转向节进行疲劳分析,结果表明,在紧急制动工况下,转向节的疲劳寿命为2.3×10^(6)次,符合设计要求。在开发初期应用有限元分析方法进行汽车转向节分析有利于缩短零件设计周期并降低成本。

铝合金转向节挤压铸造技术研究与应用

对挤压铸造生产铝合金转向节工艺进行研究,结果表明:用卧式挤压铸造机生产转向节需要在模具上加强冷却水的设计,对铸件厚大部位采用随形冷却,这是消除厚大部位缩孔、缩松缺陷有效手段;与卧式机相比,用立式挤压铸造机生产的转向节更具有优势,液流进入型腔流程短,压力传递效果好,铸件力学性能均一,但易形成冷金属夹渣和气孔缺陷。在不同的机型上用挤压铸造工艺开发的铝合金转向节各项性能指标可完全达到技术要求。

电动汽车转向节有限元分析及其形状优化

针对某型电动汽车转向节有限元分析及其形状优化问题,利用ANSYS Workbench对转向节进行静力学分析、模态分析、疲劳分析和瞬态动力学分析并优化。优化结果表明,转向节最大应力由749MPa降低至594MPa、安全系数由1.05提高至1.32,最低疲劳寿命系数由774.4提高至1658,转向节最低阶固有频率为3610.4Hz,远高于路面以及车轮不平引起的振动频率,有效避免共振。瞬态动力学分析结果与静力学分析结果经过多次比较发现没有明显差别,表明静力学分析从某种程度上可以有效代替瞬态动力学分析,节约分析时间。

基于Deform的铝合金汽车转向节锻造成形分析

分析了某型铝合金汽车转向节辊锻+终模锻成形工艺。基于专业成形软件Deform对汽车转向节辊锻+终模锻成形进行数值仿真。结果表明:铝合金汽车转向节外形复杂需要多次辊锻制坯成形;铝合金汽车转向节辊锻+终模锻成形件最大等效应力主要出现在成形件上下模具分模面接触部位;随着摩擦系数增加,最大等效应力呈现逐渐减小的趋势,而辊锻最大成形载荷呈现逐渐增加的趋势。

转向节多轴虚拟试验台架载荷谱应用研究

不同类型的台架载荷谱对转向节的疲劳损伤影响规律有所不同,因此探求精确的载荷谱编辑方法仍是亟待解决的重要问题。以经过校验后试验场载荷谱为数据来源,简化了冗余的转向节耐久规范;通过悬架运动学及柔顺性(Kinematics Compliance, KC)试验和虚拟迭代法,从静态与动态验证了整车多体动力学模型的准确性;采用时域编辑法,生成了保留时域与频域特征的转向节台架随机谱;基于损伤等效原则创建了转向节四级台架程序谱;从统计转向节关键点各方向的伪损伤值占比出发,以转向节模态试验验证后的有限元模型为载体,搭建了转向节多轴虚拟台架;应用模态应力恢复法,讨论分析转向节虚拟台架下的原始谱、台架随机谱、台架程序谱对其疲劳损伤的影响,结果表明三者激励下的转向节疲劳损伤分布保持一致,台架随机谱与台架程序谱较原始谱最大损伤比分别为0.75和1.7,验证了台架载荷谱编辑方法的准确性,说明了转向节虚拟台架的工程实用性;最后,通过虚拟台架传递矩阵确定了引起转向节疲劳损伤的载荷与道路类型,为结构改进提供数据支撑。

汽车转向节静载试验及耐久性分析研究

本文针对汽车转向节静载试验及耐久性分析进行了研究。主要对转向节单孔静载和主轴静载试验进行了验证,记录了试验数据并处理了试验结果。通过不同工况下的耐久性试验,处理了各工况试验结果。根据耐久性试验结果,利用渗透探伤方法分析转向节裂纹,观察裂纹长度、深度及裂纹源,分析了转向节裂纹出现的原因并进行了改进。利用试验台架再次进行试验验证,并将有限元仿真预测结果和台架试验结果进行对标分析,分析了仿真与试验结果的差异性。

基于ANSYS的汽车转向节模态分析研究

本研究基于ANSYS结构动力学分析模块,对汽车转向节进行了模态分析,通过计算并提取转向节的振动特性,得到了转向节的前十阶固有振型和频率。通过对转向节产生的模态特性进行分析,可以发现转向节存在着多种不同的振动模态,这些振动模态与转向节结构的不同部分以及工作条件密切相关。本研究为汽车转向节的结构设计提供了重要的参考依据。

基于Solidworks轻型货车前桥有限元仿真分析

文章以某轻型货车驱动桥为基础,运用Solidworks软件建立前梁、转向节、转向摇臂等部件三维模型并对其进行优化,采用Solidworks三维软件simulation插件对前梁和转向节建立有限元模型,并对前梁和转向节在紧急制动工况和侧滑工况下施加载荷作用,得到各工况下的应力、应变和位移云图。结果表明:该前桥既满足强度和刚度要求,同时又具有良好的驾控性能。

汽车转向节耐久性试验数据处理与分析

转向节作为汽车重要部件之一,它承受了大部分车身重量和载荷,因此其性能好坏直接影响到车辆行驶安全及乘坐舒适度。在实际使用中,由于受到各种因素的作用,转向节会出现裂纹、疲劳等损伤现象,这些损伤不仅降低了转向节的承载能力还会引起其他零部件的损坏,严重时甚至导致整车失效。所以对转向节进行耐久性研究具有非常重要的意义。

转向节疲劳耐久试验装夹方式的研究

转向节是关系汽车行驶安全的重要零件,其疲劳性能需要经过试验验证,合理的装夹方式是试验有效的前提。以某型号的转向节为研究对象,采用有限元分析的方法计算得出在相同工况下采用两种不同装夹方式的转向节的受力状态,通过对比受力状态验证两种装夹方式的合理性。研究结果表明:采用模拟悬架的装夹方式与完全固定的装夹方式下转向节的受力状态差异较大,在疲劳耐久试验中采用模拟悬架的装夹方式可使转向节受力状态更接近实车状态。

38MnVS6非调质钢在汽车转向节上的应用

开发了一种汽车转向节用非调质钢38MnVS6,对非调质钢转向节的各项力学性能、组织进行了分析。结果表明,非调质钢38MnVS6转向节具有高强韧性,可满足转向节的性能要求;高性能非调质钢的应用,简化了生产工艺,在降低生产能耗的同时方便切削加工,对先进汽车制造的发展具有重要意义。

汽车转向节拓扑优化方法研究及应用

为使汽车悬架系统中机件转向节在轻量化的基础上满足各工况下的汽车动力学性能要求,运用折衷规划法定义多工况下转向节的静态刚度和第1阶模态频率最大化的综合目标函数,进行结构的拓扑优化。以某方程式赛车转向节为例进行优化的结果表明,转向节的刚度和1阶模态频率均有显著提高,质量有所减轻,说明该方法可行有效。

汽车转向节锻造成形工艺的有限元分析

文章提出了卡车转向节卧式-火锻造成形新工艺,基于刚粘塑性有限元理论,对转向节的一火锻造成形的各个工序建立了三维热力耦合有限元模型;利用大型有限元分析软件对各成形过程进行数值模拟,优化得出制坯的合理毛坯形状和尺寸、预锻及终锻金属流动过程、应变分布和载荷-行程曲线分布;数值模拟结果与实验结果吻合,数值模拟为工艺制定和模具设计提供了可靠的理论依据。