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某轉(zhuǎn)向節(jié)臂機(jī)構(gòu)分析圖如圖所示，靜態(tài)原地轉(zhuǎn)向阻力矩是汽車使用中最大極限轉(zhuǎn)向力矩，由三部分組成：轉(zhuǎn)向輪相對主銷軸線的滾動(dòng)阻力矩Ti、輪胎與地面接觸部分的滑動(dòng)摩擦摩擦力矩Tz以及轉(zhuǎn)向車輪的自動(dòng)回正力矩所形成的阻力矩T3。根據(jù)第四強(qiáng)度理論，在危險(xiǎn)截面的最大應(yīng)力點(diǎn)處，彎、扭聯(lián)合作用的等效應(yīng)力。
有限元分析法是近五十多年隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展而發(fā)展起來的適用于各種結(jié)構(gòu)分析的一種極為有效的方法，近年來幾乎在所有的工程問題上得到了發(fā)展和應(yīng)用。它將設(shè)計(jì)人員豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)高速精確的計(jì)算完美地結(jié)合在一起，大大提高了設(shè)計(jì)計(jì)算精度。本研究利用有限元分析軟件Ansys對轉(zhuǎn)向節(jié)臂進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。有限元模型建立建立準(zhǔn)確而可靠的計(jì)算模型是應(yīng)用有限元法進(jìn)行分析的重要步驟之一，建模過程為：先在軟件Pro/E中建立實(shí)體模型，再通過標(biāo)準(zhǔn)格式.stp導(dǎo)入有限元分析軟件Ansys中，從而建立有限元模型。(1)實(shí)體模型在Pro/E中建立實(shí)體模型如圖所示。轉(zhuǎn)向節(jié)臂材料為40Cr，調(diào)制處理的屈服極限為850MPa，密度為7.8xe3g/mm，模量210000N/mm2，泊松比0.30。擇實(shí)體單元SOLID186，單位尺寸設(shè)為網(wǎng)格剖分后的效果見下圖，楊氏彈性單元類型選5mm，約束F1施力部位的所有自由度；約束F2施力部位的UY；在球銷處施加F作用力。通過Ansys軟件計(jì)算得到的結(jié)果如圖所示。通過以上的分析結(jié)果可以看出最大應(yīng)力出現(xiàn)在危險(xiǎn)截面處，最大值為240.7MPa。
通過以上兩種不同的分析方法得到的轉(zhuǎn)向節(jié)臂的最大應(yīng)力基本相同，安全系數(shù)大于3，安全系數(shù)滿足要求，從理論上驗(yàn)證了轉(zhuǎn)向節(jié)臂設(shè)計(jì)的合理性。
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