【摘要】： 隨著經(jīng)濟(jì)、社會的發(fā)展,人們對轎車使用性能的要求越來越高,從而對車輪的使用性能越來越重視。車輪不僅需要具備良好的靜力學(xué)特性,還必須具備良好的結(jié)構(gòu)動態(tài)特性。利用有限元法進(jìn)行結(jié)構(gòu)模態(tài)分析,可以得到車輪結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性。由于車輪模型形式多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有很高的難度。對某一類型車輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了探索性的研究,研究結(jié)果表明,通過對車輪結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),可以進(jìn)一步降低車輪的重量,在保證車輪性能的前提下充分地節(jié)省材料并改善車輛行駛性能,對降低車輪制造的成本具有重要的意義。 系統(tǒng)地研究了轎車鋁合金車輪的有限元模型建立,模態(tài)計(jì)算,剛度計(jì)算,彎曲分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法。首先利用ANSYS軟件建立車輪三維空間幾何模型,然后用三維實(shí)體單元對該車輪的幾何模型進(jìn)行離散化處理,得到車輪有限元模型。而后在對結(jié)構(gòu)、邊界條件簡化的基礎(chǔ)上,分別建立了車輪輪輞剛度計(jì)算、車輪模態(tài)計(jì)算和車輪彎曲分析有限元模型。 采用有限元法對轎車鋁合金車輪的有限元模型進(jìn)行模態(tài)計(jì)算,求得了車輪的固有頻率和固有振型。此外,模態(tài)計(jì)算還以有限元理論為依據(jù),考慮了車輪行駛速度的影響,將其通過預(yù)應(yīng)力效應(yīng)的方式施加在車輪上。建立了綜合考慮車輪輪輞剛度、車輪模態(tài)和車輪彎曲疲勞壽命的影響的一個17英寸車輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,并在此基礎(chǔ)上對該車輪進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),得出了更加合理的車輪結(jié)構(gòu)參數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：U463.34;TH122
【圖文】：

轉(zhuǎn)拉伸成車輪模型，然后建立車輪減重孔的模型，對車輪模型與減重孔模型進(jìn)行布爾減操作即可得到車輪幾何模型。圖4-1 車輪截面Fig.4-1 Section of the wheel

(4)對車輪幾何模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分 得到車輪有限元模型如圖4-2 所示，該模型共有 68765 個單元，115931 個節(jié)點(diǎn)。圖4-2 車輪有限元模型Fig.4-2 Finite element model of the wheel4.2 加載與求解這一步要定義分析類型和分析選項(xiàng)，施加約束，指定載荷步選項(xiàng)，然后進(jìn)行固有頻率的計(jì)算。具體的步驟如下：(1)指定分析類型 創(chuàng)建一個新的分析，選擇分析類型為模態(tài)分析。(2)設(shè)定模態(tài)分析選項(xiàng) 考慮到對車輪動態(tài)特性影響較大的頻率集中在低、中頻段，因此提取模型的低、中頻段的各階模態(tài)，即能滿足對車輪進(jìn)行動力學(xué)特性研究的要求。ANSYS 軟件計(jì)算頻率范圍的選取是指選取求解和提取模態(tài)的頻段。在 0-2000Hz 內(nèi)提取模態(tài)。模態(tài)提取方法主要取決于模型的大小(相對于計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力而言)和具體的應(yīng)用場合。綜合比較幾種方法，由于鋁合金車輪的有限元模型含有較多的節(jié)點(diǎn)和單元。另外，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性使得有限元模型中不免含有形狀較差的實(shí)體單元。結(jié)合模型

34圖4-3 車輪第7階振型Fig.4-3 The seventh set of vibration modes of the wheel圖4-4 車輪第8階振型Fig.4-4 The eighth set of vibration modes of the whee

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王文靜,劉志明,繆龍秀;基于實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)的結(jié)構(gòu)應(yīng)變模態(tài)分析[J];北方交通大學(xué)學(xué)報;2000年04期

2 孫永鵬;KZ4A型機(jī)車車輪強(qiáng)度計(jì)算和輪對模態(tài)分析[J];電力機(jī)車與城軌車輛;2005年05期

3 朱劍月,沈培德;B2型地鐵車輛鋁合金車體模態(tài)分析[J];城市軌道交通研究;2005年01期

4 白秀榮,王衛(wèi)防,葛劍敏;利用有限元進(jìn)行輪胎模態(tài)分析的新方法[J];輪胎工業(yè);2001年07期

5 李兵,王知行,劉文濤,李建生;新型并聯(lián)機(jī)床的固有特性研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì);1999年09期

6 李曙生;CL250T摩托車車架動態(tài)特性的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2005年11期

7 陶柯,畢樹國,郭丹;基于模態(tài)分析法的汽車高速輪胎試驗(yàn)機(jī)機(jī)架研究[J];機(jī)械研究與應(yīng)用;2005年05期

8 管迪華,孫永伶;利用模態(tài)分析技術(shù)獲取輪胎的模態(tài)參數(shù)[J];汽車工程;2001年03期

9 管迪華,董培蕾,范成建;輪胎自由與約束懸置的模態(tài)試驗(yàn)與綜合分析[J];汽車工程;2003年04期

10 朱茂桃,何志剛,徐凌,李志兵;車身模態(tài)分析與振型相關(guān)性研究[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報;2004年03期

本文編號：2834934