Obliczenia wytrzymałościowe zwrotnicy metodą elementów skończonych *

STRESZCZENIE: Przedmiotem pracy jest analiza wytrzymałościowa zwrotnicy pojazdu startującego w zawodach, w których rywalizacja polega na minimalizacji zużycia paliwa. W oparciu o siły reakcji podłoża wyznaczono obciążenia w układzie kierowniczym. Obliczenia przeprowadzono w dwóch przypadkach – podczas działania maksymalnej siły hamującej oraz maksymalnej siły bocznej. W programie NX 7.5 wykonano model 3D zwrotnicy. Następnie przeprowadzono obliczenia metodą elementów skończonych w programie ANSYS Workbench. Zastosowano połączenia kontaktowe, co było powodem nieliniowości analizy. Podstawą obliczeń był trapez mechanizmu zwrotniczego położonego za osią przednią pojazdu. Dokonano modyfikacji, aby model spełniał wymagania wytrzymałościowe.

SŁOWA KLUCZOWE: analiza wytrzymałościowa, MES, zwrotnica, pojazd o minimalnym zużyciu paliwa

ABSTRACT: The study is concerned with examination of the strength structure of steering knuckle in the vehicle competing for the least fuel consumption prize, (highest fuel efficiency). The loads acting on the steering system were determined with reference to the ground reaction forces. Suitable calculations were performed in relation to each of the two situations; first – under action of the maximum braking force and secondly – under action of the maximum side force. A 3D model of the steering knuckle was made in the NX 7.5 software. Finite element method calculations were performed in Ansys Workbench. Contact joints were applied which effected in non-linearity of the work results. Calculations were performed with reference to the linkage trapezoid located behind the vehicle front axis. Modifications were introduced to make the model to satisfy the strength requirements

KEYWORDS: strength analysis, FEM, steering knuckle, vehicle with a minimum fuel consumption

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

• Bijak-Żochowski M. „Mechanika Materiałów i Konstrukcji”. Warszawa: Oficyna Wydawnicza PW, 2006.
• Fundowicz P. „Konstrukcja pojazdów samochodowych”. Warszawa: WSiP, 2010.
• Gabryelewicz M. „Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych”. Warszawa: WKŁ, 2011.
• Reimpell J. „Podwozia samochodów. Podstawy konstrukcji”. Warszawa: WKŁ, 2004.
• Reński A. „Budowa samochodów. Układy hamulcowe i kierownicze oraz zawieszenia”. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2004.
• Song C., Lee J. „Reliability-based design optimization of knuckle component using conservative method of moving least squares meta-models”. Probabilistic Engineering Mechanics. 2011.
• Tang L., Shangguan W.-B., Dai L. “A calculation method of joint forces for a suspension considering nonlinear elasticity of bushings. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K: Journal of Multi-body Dynamics. Vol. 226, 4 (2012): pp. 281÷297.
• www.shell.com/home/content/ecomarathon/europe/ [dostęp: 16 kwietnia 2015 r.].
• www.skap.meil.pw.edu.pl [dostęp: 15 kwietnia 2015 r.].
• www.totalmateria.com/page.aspx?ID=WlasciwosciTytanu&LN=PL [dostęp: 20 czerwca 2015 r.].
• www.wolften.pl/produkt.php?k_id=17 [dostęp: 20 czerwca 2015 r.].
• Zagrajek T. „Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji”. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2005.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.11.526