發(fā)布時間：2020-08-08 10:28

【摘要】：車架是汽車的主要承載結(jié)構(gòu),在行駛過程中受力復雜,其強度、剛度和動態(tài)特性關(guān)乎著整車的安全性和舒適性,對整車性能的優(yōu)劣有著至關(guān)重要的影響。傳統(tǒng)的車架設計多是基于理論和經(jīng)驗,過程復雜,周期長,且難于開發(fā)新型車型,這與現(xiàn)代汽車制造技術(shù)的要求是不匹配的。隨著國家智能制造和節(jié)能減排的提出,計算機輔助設計及輕量化設計的廣泛應用,工程師在設計初期和進行試驗測試之前,運用有限元技術(shù)對車架結(jié)構(gòu)進行分析,了解設計的缺陷和優(yōu)化的空間,對于現(xiàn)代車架結(jié)構(gòu)的設計和優(yōu)化具有重大意義。本文以某卡車的車架結(jié)構(gòu)作為研究對象,深入探討了該車架的靜、動態(tài)性能,為車架的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設計提供參考,為車架結(jié)構(gòu)輕量化設計提供依據(jù)。本文采用ANSYS Workbench軟件,建立了該車架的有限元模型,對其進行了靜力學的分析,并分別在滿載彎曲、滿載彎扭、緊急制動、緊急轉(zhuǎn)彎等4種典型工況下,得到了該車架結(jié)構(gòu)的應力和變形分布,對車架的強度和剛度進行了校核,確定了該車架結(jié)構(gòu)的薄弱部位和優(yōu)化空間之后,對該車架結(jié)構(gòu)進行了模態(tài)和隨機振動分析,得到了該結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型,并結(jié)合路面不平度空間功率譜密度,得到了該結(jié)構(gòu)在路面隨機激勵下的強度和剛度狀態(tài);最后,基于靜力學分析的結(jié)果,采用響應曲面優(yōu)化法,以車架厚度為優(yōu)化變量,以車架最大應力和最大變形為狀態(tài)變量,以車架重量最輕為目標函數(shù),建立了車架優(yōu)化設計模型,最終實現(xiàn)了該卡車車架的輕量化和參數(shù)化設計。
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U463.32
【圖文】：

綜合考慮上述因素，本文在SolidWorks中對車架進行1:1建模，首先采用曲面建立車架縱、橫梁結(jié)構(gòu)，采用實體建立吊耳結(jié)構(gòu)。對于一些細微特征予以忽略，如：倒角、小孔等。然后按照圖2.2和2.3的相應尺寸組裝成整體車架模型，而懸架系統(tǒng)直接在Workbench中進行建模模擬。圖2.2 車架主視圖圖2.3 車架俯視圖

車架俯視圖

圖 2.4 車架等軸測圖2.3.2 車架材料參數(shù)本文所研究車架采用的材料為16Mn（現(xiàn)牌號為Q345），是一種低合金高度的結(jié)構(gòu)鋼。16Mn具有良好的力學性能，并且易于焊接，因此在很多機械行中應用廣泛。16Mn具體的力學性能參數(shù)為：密度為7850kg/m3，彈性模量E MPa ，泊松比v .3，屈服強度為345 MPa。2.3.3 單元類型的選擇由2.3.1節(jié)所述，車架縱、橫梁建立為面模型，吊耳結(jié)構(gòu)建立為實體模型懸架系統(tǒng)采用彈簧單元和剛性體來模擬。ANSYS單元庫種類眾多，選擇合適單元類型，對于有限元分析至關(guān)重要，選擇單元應遵循以下幾大原則：（1）根據(jù)分析類型和分析對象的特點，選擇適用于此分析的單元類型，結(jié)構(gòu)分析、流體分析、熱分析分別有對應的結(jié)構(gòu)單元、流體單元和熱單元；模型、實體模型和彈簧模型分別有對應的面單元、實體單元和彈簧單元；

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 聶玉明;有限元法在半掛車車架設計中的應用[J];公路交通科技;1990年01期

本文編號：2785446