汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是汽車底盤(pán)系統(tǒng)的重要機(jī)構(gòu)，其各部分的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度關(guān)系到轉(zhuǎn)向性能的可靠性。
轉(zhuǎn)向殼是汽車底盤(pán)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，一旦轉(zhuǎn)向殼破裂而失效，對(duì)駕駛員及乘客都會(huì)造成很大的人身安全和財(cái)產(chǎn)損失。以輪子的側(cè)向碰撞為例(見(jiàn)下圖1)，通過(guò)轉(zhuǎn)向拉桿把沖擊載荷傳給轉(zhuǎn)向殼，若殼體抗沖擊能力不足，就有可能導(dǎo)致殼體破裂而失效。分析了汽車轉(zhuǎn)向機(jī)殼體設(shè)計(jì)過(guò)程中的沖擊性能，使其達(dá)到強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，可有效避免轉(zhuǎn)向機(jī)殼開(kāi)裂的問(wèn)題。
車輪撞到了路面。
在檢測(cè)工業(yè)中，沖擊強(qiáng)度檢測(cè)的主要方法是簡(jiǎn)支梁沖擊、懸臂梁沖擊、落球(或落錘)碰撞。前一種方法主要用來(lái)評(píng)估材料本身的沖擊性能，而落球(落錘)沖擊則反映了制品本身的抗沖擊性能(產(chǎn)品抗沖擊能力取決于材料、厚度、結(jié)構(gòu)等多種因素)。落球沖擊試驗(yàn)是將球或錘子按一定的形狀和重量從某一高度落下，將樣品樣品放入測(cè)試臺(tái)上，進(jìn)行擊打。對(duì)于若干樣品，如球、錘、球、落高等，進(jìn)行多次測(cè)試，以定性或定量地得到樣品的抗沖擊性能。轉(zhuǎn)向機(jī)沖擊強(qiáng)度臺(tái)架試驗(yàn)即采用落錘沖擊試驗(yàn)方法檢測(cè)轉(zhuǎn)向機(jī)的抗沖擊性能，見(jiàn)圖2。
轉(zhuǎn)向機(jī)落錘沖擊試驗(yàn)。
雖然轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)在沖擊荷載作用下的材料強(qiáng)度極限比靜載時(shí)有所增加，但相對(duì)于靜載，傳統(tǒng)的靜力強(qiáng)度分析法已不能較好地反映其抗沖擊性能?，F(xiàn)行顯式非線性有限元計(jì)算軟件能較精確地模擬大載荷下物體的抗沖擊能力。針對(duì)該問(wèn)題，建立了轉(zhuǎn)向機(jī)沖擊強(qiáng)度試驗(yàn)的虛擬平臺(tái)有限元模型，然后采用非線性計(jì)算方法對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)殼進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以便能較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)向殼的沖擊性能。一個(gè)完整的有限元模型，包括轉(zhuǎn)向殼、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的齒輪、齒條、連接螺栓、固定架。將轉(zhuǎn)向管柱、轉(zhuǎn)向盤(pán)與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量組合起來(lái)，在齒輪頂部安裝一質(zhì)量塊來(lái)模擬轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向盤(pán)的慣性矩。在齒輪、齒條、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)臺(tái)殼體，緊固螺栓，固定工作臺(tái)接觸面，再以撞塊速度與轉(zhuǎn)機(jī)齒條相撞。
安裝點(diǎn)加強(qiáng)筋的端部位置等效塑性應(yīng)變大于目標(biāo)值為9%，不能滿足轉(zhuǎn)臺(tái)沖擊性能要求。仿真結(jié)果表明，優(yōu)化后的加強(qiáng)筋尺寸減小，等效塑性應(yīng)變降低2%，但強(qiáng)度有所降低；
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