【摘要】：車架是汽車的主要承載結(jié)構(gòu),在行駛過(guò)程中受力復(fù)雜,其強(qiáng)度、剛度和動(dòng)態(tài)特性關(guān)乎著整車的安全性和舒適性,對(duì)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(shè)計(jì)多是基于理論和經(jīng)驗(yàn),過(guò)程復(fù)雜,周期長(zhǎng),且難于開(kāi)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(guó)家智能制造和節(jié)能減排的提出,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及輕量化設(shè)計(jì)的廣泛應(yīng)用,工程師在設(shè)計(jì)初期和進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試之前,運(yùn)用有限元技術(shù)對(duì)車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,了解設(shè)計(jì)的缺陷和優(yōu)化的空間,對(duì)于現(xiàn)代車架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(duì)象,深入探討了該車架的靜、動(dòng)態(tài)性能,為車架的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考,為車架結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)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(duì)其進(jìn)行了靜力學(xué)的分析,并分別在滿載彎曲、滿載彎扭、緊急制動(dòng)、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(yīng)力和變形分布,對(duì)車架的強(qiáng)度和剛度進(jìn)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(duì)該車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)和隨機(jī)振動(dòng)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(jī)激勵(lì)下的強(qiáng)度和剛度狀態(tài);最后,基于靜力學(xué)分析的結(jié)果,采用響應(yīng)曲面優(yōu)化法,以車架厚度為優(yōu)化變量,以車架最大應(yīng)力和最大變形為狀態(tài)變量,以車架重量最輕為目標(biāo)函數(shù),建立了車架優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,最終實(shí)現(xiàn)了該卡車車架的輕量化和參數(shù)化設(shè)計(jì)。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U463.32
【圖文】：

綜合考慮上述因素，本文在SolidWorks中對(duì)車架進(jìn)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(shí)體建立吊耳結(jié)構(gòu)。對(duì)于一些細(xì)微特征予以忽略，如：倒角、小孔等。然后按照?qǐng)D2.2和2.3的相應(yīng)尺寸組裝成整體車架模型，而懸架系統(tǒng)直接在Workbench中進(jìn)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(cè)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(hào)為Q345），是一種低合金高度的結(jié)構(gòu)鋼。16Mn具有良好的力學(xué)性能，并且易于焊接，因此在很多機(jī)械行中應(yīng)用廣泛。16Mn具體的力學(xué)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(qiáng)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(shí)體模型懸架系統(tǒng)采用彈簧單元和剛性體來(lái)模擬。ANSYS單元庫(kù)種類眾多，選擇合適單元類型，對(duì)于有限元分析至關(guān)重要，選擇單元應(yīng)遵循以下幾大原則：（1）根據(jù)分析類型和分析對(duì)象的特點(diǎn)，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(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)單元、流體單元和熱單元；模型、實(shí)體模型和彈簧模型分別有對(duì)應(yīng)的面單元、實(shí)體單元和彈簧單元；

【參考文獻(xiàn)】

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(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];公路交通科技;1990年01期

本文編號(hào)：2785446