汽车零部件损坏，对策如何？各种工况下载荷计算公式，这一篇都教你！

汽车零部件在各种工况下承受不同载荷，导致静强度失效或疲劳失效。为确保汽车产品具有所需的工作寿命、耐久性和可靠性，需要进行设计、分析和试验。设计阶段要进行行驶试验，确定载荷；分析阶段要对零部件进行静态应力分析和疲劳寿命估计；试验阶段要进行强度试验和耐久性试验，检验疲劳寿命。载荷计算公式包括最大垂直力、最大侧向力、垂直力与侧向力联合作用、最大制动力和最大驱动力等。疲劳强度许用应力的估计需要通过标准试验获取零件在不同正负交变应力循环下的疲劳寿命，并增加修正系数。钢材在承受正、负交变应力时，疲劳强度随交变次数增加而减小，达到107次以上时，疲劳强度变成一个固定值，称为持久极限。疲劳分为高周疲劳和低周疲劳，高周疲劳应力水平较低，破坏循环次数较高；低周疲劳应力水平较高，破坏循环次数较低。汽车零部件损坏问题一直是汽车行业关注的焦点。本文详细介绍了汽车零部件在各种工况下的载荷计算公式，以及如何通过设计、分析和试验来确保汽车产品的耐久性和可靠性。文章首先分析了零部件失效的两种类型：静强度失效和疲劳失效，其中疲劳失效占90%。接着，文章介绍了载荷来源，包括内部的发动机和外部的地面、风载。为提高汽车产品性能，需要进行行驶试验、静态应力分析、疲劳寿命估计以及强度试验和耐久性试验。文章还提供了各种工况下的载荷计算公式，如最大垂直力、最大侧向力、垂直力与侧向力联合作用、最大制动力和最大驱动力等。此外，文章还探讨了疲劳强度许用应力的估计方法，包括持久极限和高周疲劳与低周疲劳的区别。通过本文的学习，读者可以全面了解汽车零部件损坏的对策和载荷计算方法，为汽车设计和性能提升提供有力支持。

(1)静强度失效

一般受到冲击载荷

(2)疲劳失效(90%)

周期性动载

底盘、车身零部件载荷来源：内部：发动机外部：地面、风载

为了使汽车产品具有需要的工作寿命、耐久性和可靠性

(1)设计：进行行驶试验(包括仿真)，确定载荷。

(2)分析：对零部件进行静态应力分析，疲劳寿命估计

(3)试验：进行强度试验、耐久性试验，检验疲劳寿命

最大垂直力工况

最大垂直力=满载+最大动载荷

最大侧向力工况

其中，µ是侧向力系数

垂直力与侧向力联合作用

车桥在侧向力情况下的受力分析

强度分析的条件是最坏的工况

最大制动力工况

制动时，由于制动减速度，导致前轮载荷增加，后轮载荷减少。加速时后轮载荷增加，前轮载荷增加

对前轮最大制动力(水平方向)与垂直力的组合为：

最大驱动力工况

在加速时，作用在前轮上的垂直负荷时减少的。用于静强度计算的前轮驱动工况如下：

其中，FA2f是一个前轮上的驱动力，它是一种纵向力FA(见图2-2)，FVof是一个前轮的满载静负荷；FVA2f是驱动时一个前轮上的垂直力。

在汽车中，如果汽车装备了手动四挡变速器，为了计算传动轴的疲劳强度，应该采用如下公式计算转矩：

其中，Tt1是传动轴疲劳强度计算转矩；Temax是发动机最大有效转矩；i3是手动四挡变速器第三挡(次高挡)的传动比。

疲劳强度许用应力的估计

目前并无很好的预测疲劳的方法，一般通过标准试验获取零件在不同正负交变应力循环下的疲劳寿命，然后增加一些修正系数，描述疲劳寿命的改变与尺寸、形状、表面加工质量等因素。

无限寿命

就钢材而言，当其承受正、负(拉和压)相等的交变应力时，其疲劳强度(材料能够承受的最大应力值)随材料可以承受的交变次数的增加而减小，如图2-11所示。当可以承受的交变次数达到107次以上时，疲劳强度就变成了一个固定值，称其为持久极限。持久极限一般只有静强度的40%~50%。应力低于持久极限时，材料具有无限寿命。

低周疲劳与高周疲劳

高周疲劳：作用于零件、构件的应力水平较低，破坏循环次数一般高于10^4的疲劳，弹簧、传动轴等的疲劳属此类。

低周疲劳：作用于零件、构件的应力水平较高，破坏循环次数一般低于10^4的疲劳，压力容器的疲劳属此类。

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