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1、CAD/CAE技術(shù)在汽車(chē)車(chē)架設(shè)計(jì)中的技術(shù)在汽車(chē)車(chē)架設(shè)計(jì)中的應(yīng)用應(yīng)用 學(xué)生:張瑜 學(xué)號(hào):080306127 指導(dǎo)老師:周家付1;.選題背景 車(chē)架是汽車(chē)的裝配基體和承載基體,其功用是支承連接汽車(chē)的各總成或零部件,將它們組成一輛完整的汽車(chē)。車(chē)架不僅承擔(dān)著這些總成的質(zhì)量,還承受汽車(chē)行駛過(guò)程中產(chǎn)生的各種力和力矩。因此車(chē)架的強(qiáng)度和剛度不僅關(guān)系到汽車(chē)是否能正常行駛,而且還關(guān)系到整車(chē)的安全性。在設(shè)計(jì)車(chē)架時(shí),要保證車(chē)架具有足夠的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)膭偠?。?chē)架的設(shè)計(jì)方法有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和有限元計(jì)算法,應(yīng)用較多的是有限元法。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外的許多學(xué)者對(duì)車(chē)架的有限元分析做了大量的研究,包括有限元強(qiáng)度應(yīng)力分析、動(dòng)態(tài)分析和優(yōu)化分析。
2、本文基于6470型SUV車(chē)架進(jìn)行建模分析,選取了四種典型工況,即滿載彎曲工況、滿載扭轉(zhuǎn)工況、滿載制動(dòng)工況及滿載轉(zhuǎn)彎工況對(duì)車(chē)架作靜力分析,校核其強(qiáng)度和剛度是否滿足要求。2;.主要內(nèi)容 建立車(chē)架三維實(shí)體模型 建立車(chē)架的有限元模型 施加載荷及結(jié)果分析3;.建立車(chē)架的三維實(shí)體模型 本文用UG軟件建立了三維實(shí)體模型。因?yàn)锳NSYS軟件對(duì)模型的結(jié)構(gòu)要求較高,所以在建模的過(guò)程中,不得不對(duì)車(chē)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化,如減小圓角半徑或直接作成直角等。4;.建立車(chē)架的有限元模型 利用UG軟件與ANSYS軟件的無(wú)縫連接將實(shí)體模型導(dǎo)入ANSYS軟件,定義單元類(lèi)型及材料屬性,對(duì)模型進(jìn)行智能網(wǎng)格劃分,網(wǎng)格精度為8級(jí)。5;.加
3、載方式 車(chē)架在靜止時(shí)只承受懸架以上部分的載荷,包括車(chē)身、車(chē)架自重及各總成。這些載荷分布在車(chē)架結(jié)構(gòu)上,有的做均布載荷處理,平均分配到縱梁上;有的做集中力處理,作用在相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)上。車(chē)架自重則通過(guò)定義重力加速度施加。根據(jù)工況的不同乘以不同的動(dòng)載系數(shù)。6;.滿載彎曲工況 該工況下,汽車(chē)四輪著地在良好的路面上勻速行駛,對(duì)車(chē)架進(jìn)行約束,動(dòng)載系數(shù)去2.0,加載求解,得到應(yīng)力分布云圖及應(yīng)變圖。滿載彎曲工況下應(yīng)力分布7;.滿載彎曲工況下應(yīng)變分布云圖滿載彎曲工況下變形比較8;.滿載扭轉(zhuǎn)工況 路面崎嶇不平,使得汽車(chē)三個(gè)車(chē)輪在一個(gè)平面上,而另一個(gè)車(chē)輪路過(guò)有坑的地面而被懸空,假設(shè)右后輪懸空。因此,約束車(chē)架的前懸架吊耳及
4、左后懸架吊耳,釋放右后懸架吊耳的所有自由度,動(dòng)載系數(shù)取1.2,加載求解,查看云圖。滿載扭轉(zhuǎn)工況下應(yīng)力分布云圖9;.滿載扭轉(zhuǎn)工況下的應(yīng)變分布云圖滿載扭轉(zhuǎn)工況下變形比較10;.滿載制動(dòng)工況 汽車(chē)制動(dòng)時(shí),由于慣性力的作用,車(chē)架會(huì)受到與行駛方向相反的縱向載荷,該載荷的大小取決于制動(dòng)減速度和載質(zhì)量的大小。制動(dòng)減速度與地面附著系數(shù)成正比,本文取制動(dòng)加速度系數(shù)為最大附著系數(shù)0.7,即定義與行駛方向相反的加速度為0.7g。動(dòng)載系數(shù)取1.5。滿載制動(dòng)工況下應(yīng)力分布云圖11;.滿載制動(dòng)工況下應(yīng)變分布云圖滿載制動(dòng)變形比較12;.滿載轉(zhuǎn)彎工況 汽車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí),會(huì)受到側(cè)向離心力作用,產(chǎn)生側(cè)向載荷。假設(shè)汽車(chē)左轉(zhuǎn),在車(chē)架的橫向施加了一個(gè)側(cè)向加速度和縱向的減速度,均取0.5g,取動(dòng)載系數(shù)為1.5。滿載轉(zhuǎn)彎工況下應(yīng)力分布云圖13;.滿載轉(zhuǎn)彎變形比較滿載轉(zhuǎn)彎工況下應(yīng)變分布云圖14;.分析小結(jié) 由以上四種工況的車(chē)架分析可知,車(chē)架的應(yīng)力較小,說(shuō)明車(chē)架有很大的優(yōu)化空間,可以適當(dāng)?shù)臏p小縱梁的截面厚度,以減輕車(chē)架質(zhì)量,節(jié)省材料。 此外,車(chē)架的第五根橫梁與縱梁的連接處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中,可以增大接觸面積或設(shè)置加強(qiáng)筋,以減緩應(yīng)力集中現(xiàn)象。15;.總結(jié) 車(chē)架的結(jié)構(gòu)性能對(duì)整車(chē)的影響是很大的,通過(guò)對(duì)車(chē)架的靜態(tài)分析可知,車(chē)架的強(qiáng)度和剛度還是能夠滿足要求的,而且還有優(yōu)化空間。 由于時(shí)間關(guān)系和其他原因,本文未能對(duì)
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