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大载荷金属橡胶减振器有限元分析及轻量化设计

作　者: 幸华超
导　师: 樊文欣
学　校: 中北大学
专　业: 车辆工程
关键词: 弹性支承轻量化精密成型热挤压有限元
分类号: U464.172
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

金属橡胶减振器作为大功率柴油机的悬置元件，具有承载能力强、阻尼系数大、耐高低温、抗腐蚀以及寿命长的优点，满足大功率柴油机的恶劣的使用环境。随着车辆机动性要求和轻量化的需要，开展对其轻量化研究十分有必要。本文通过采用高强度、低密度和防腐蚀的铝合金材料替代原C45材料实现减振器的轻量化。运用CATIA软件以减振器结构件几何尺寸参数为基础分别建立结构件轴、座和盖的几何实体模型，把几何模型导入有限元分析软件HyperWorks中，通过对模型进行几何清理、有限元网格的划分以及边界条件等处理建立减振器结构件的有限元分析模型，并对减振器结构件进行静强度特性分析，分析结构件的应力变形分布，找到结构的薄弱位置（这些位置包括有应力集中、出现过失效、最大应力处等）。在满足减振器结构强度的情况下，对减振器部件进行了设计，结果表明：通过改进的减振器部件总质量减轻了70.58%，应力集中显著减小。基于精密成型的方法设计了减振器部件的热挤压模具，对工艺流程、毛坯规格的选择以及结构件轴、座和盖的模具进行了研究设计。分析结果表明：相对传统加工方法，采用热挤压成型不仅提高了减振器结构件的力学性能，材料的消耗率也大大降低。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-18
  1.1 课题来源  10-11
  1.2 研究目的和意义  11-12
  1.3 国内外材料在汽车轻量化研究现状  12-16
  1.4 本文研究的内容和结构  16-18
第二章有限元分析及软件介绍  18-24
  2.1 有限元法介绍  18-21
    2.1.1 有限元法概述  18
    2.1.2 有限元法的步骤  18-20
    2.1.3 有限元技术在汽车领域的应用  20-21
  2.2 软件介绍  21-23
    2.2.1 CATIA 软件介绍  21-22
    2.2.2 HyperWorks 软件介绍  22-23
  2.3 本章小结  23-24
第三章金属橡胶减振器的轻量化设计  24-32
  3.1 发动机悬置系统综述  24-26
    3.1.1 悬置系统的类型  24-25
    3.1.2 悬置系统的布置  25-26
  3.2 金属橡胶减振器有限元分析模型  26-31
    3.2.1 减振器数据处理与模型的建立  26-28
    3.2.2 实体模型的网格划分  28-30
    3.2.3 载荷的施加  30-31
  3.3 本章总结  31-32
第四章金属橡胶减振器结构强度计算与分析  32-45
  4.1 结构静力分析概述  32-34
  4.2 金属材料的选择  34-35
  4.3 铝材减振器结构件的静强度特性分析  35-37
    4.3.1 工况一的静强度分析  35-36
    4.3.2 工况二的静强度分析  36-37
  4.4 静强度结果分析  37-39
  4.5 减振器结构改进方案  39-40
    4.5.1 应力集中与失效分析  39
    4.5.2 结构件改进方案  39-40
  4.6 改进结构静强度分析  40-42
    4.6.1 改进结构工况一的静强度分析  40-41
    4.6.2 改进结构工况二的静强度分析  41-42
  4.7 分析与总结  42-43
  4.8 本章总结  43-45
第五章减振器结构件的成型及模具设计  45-60
  5.1 挤压工艺概述  45-47
    5.1.1 挤压工艺的分类  45-46
    5.1.2 挤压工艺的特点  46-47
  5.2 减振器零件热挤压工艺分析  47-48
  5.3 工艺参数的确定  48-53
    5.3.1 挤压件图纸设计  48-51
    5.3.2 确定毛坯的尺寸参数  51-53
  5.4 结构件盖热挤压模具  53-55
    5.4.1 结构件盖的模具结构设计  53-54
    5.4.2 结构件盖模具工作部分设计  54-55
  5.5 结构件座热挤压模具  55-57
    5.5.1 结构件座的模具结构设计  55-56
    5.5.2 结构件座模具工作部分设计  56-57
  5.6 结构件轴热挤压模具  57-59
    5.6.1 结构件轴的模具结构设计  57-58
    5.6.2 结构件轴模具工作部分设计  58-59
  5.7 本章小结  59-60
第六章结论与展望  60-62
  6.1 结论  60-61
  6.2 展望  61-62
参考文献  62-66
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果  66-67
致谢  67-68

大载荷金属橡胶减振器有限元分析及轻量化设计

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