车轮力传感器的优化设计毕业设计

江 苏 科 技 大 学本 科 毕 业 设 计（论文）学 院 机械工程学院 专 业 机械电子工程 学生姓名 侯 瑾 班级学号 0645502103 指导教师 李 忠 国 江苏科技大学本科毕业设计（论文）2二零一零年六月江苏科技大学本科毕业设计（论文）I江苏科技大学本科毕业论文车轮力传感器的优化设计The Optimized Design Of Wheel Force Transducer江苏科技大学本科毕业设计（论文）II江 苏 科 技 大 学毕业设计（论文）任务书学院名称：机械与动力工程 专 业： 机械电子工程 学生姓名： 侯瑾 学 号： 0645502103 指导教师： 李忠国 职 称： 讲师 江苏科技大学本科毕业设计（论文）III毕业设计（论文）题目：车轮力传感器的优化设计 一、毕业设计（论文）内容及要求（包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等）1 提供条件：车轮力传感器相关资料和弹性体的有关尺寸以及施加载荷等；2 设计内容与要求:（1）了解车轮力传感器的用途、结构和工作原理，了解弹性体在传感器工作时的受力状况。（2） 学习并掌握 ansys 有限元分析软件。（3） 建立车轮力传感器弹性体的有限元模型，定义单元类型，设置适当的边界条件，正确划分网格。（4） 加载扭矩为 10000N*m 时求解有限元问题，对求解结果进行分析，找出受力梁的最大变形处，即为应变片粘帖位置。江苏科技大学本科毕业设计（论文）IV二、完成后应交的作业(包括各种说明书、图纸、软件、译文等)1. 毕业设计论文一份（不少于 1.5 万字） ；2. 外文译文一篇（不少于 5000 英文单词）；3配图 一张。三、完成日期及进度2009 年 12 月 25 日至 2010 年 5 月 31 日。进度安排：1. 12.25-2.28，查阅资 料、调研，学习有限元分析的理论，完成开题报告；2. 3.14.26 学习 ansys 软件，建立弹性体有限元模型，并完成中期检查报告。3.4.275.31 求解分析，并完成论文撰写；4. 5.31 网上提交论文，然后根据意见修改，并完成答辩准备工作；5. 6.12-6.13，毕业答辩。江苏科技大学本科毕业设计（论文）V四、主要参考资料(按参考文献的规范格式填写)1. 东方人. ANSYS 7.0 入门与提高M.北京：清华大学出版社，20042. 张乐乐，谭南林，焦风川.ANSYS 辅助分析应用基础教程M.北京：清华大学出版社 ,2006 3. 张为 公 .基于车轮力测量的汽车道路试验系统研究与开发D: 博士论文.南京：东南大学，20014. 白雪飞. 路面功率谱的采集与模拟方法研究D:硕士学位论文. 上海：上海交通大学，19995.靳晓雄等汽车振动分析M上海：同济大学出版社2002指导小组组长： （签字） 20 年 月 日主管院长： （签章） 20 年 月 日注：1、如页面不够可加附页 2、以上一五项由指导教师填写江苏科技大学本科毕业设计（论文）VI摘 要对车轮力传感器弹性体进行结构力学分析，是研究其可靠性、寻求最佳设计方案的主要手段。由于车轮在行驶过程中载荷情况较为复杂，采用经典力学的计算方法往往有很大的局限性，因此本文采用有限元方法对车轮力传感器弹性体进行应力及应变分析，确定弹性体的几何尺寸。本文通过使用 ANSYS 软件参数化设计语言（APDL） ，建立一组多个车轮力传感器弹性体的有限元模型，然后对加载约束及大小为 10000N*m 扭矩的弹性体进行结构应力分析，最后使用 MATLAB 软件对分析结果进行拟合，得到应变与变形梁宽的关系，再以优化约束条件最终计算出尺寸优化结果并加以验证。本文不但找到了变形梁的最大变形处，即应变片贴片位置，还对弹性体的关键数据梁宽进行了优化，得到的优化结果为 8.6mm。这为精确掌握车轮与地面之间的作用力及其在各种条件下的载荷分布、分析汽车整车系统对外激励载荷的动态响应与特性、对汽车结构部件和传动零部件进行机械可靠性设计等提供了可靠的依据。关键词：ANSYS；有限元分析；弹性体；优化；车轮力传感器江苏科技大学本科毕业设计（论文）VIIAbstractThe structure mechanics analysis to the elastomer of the wheel force transducer is the main method of studying its reliability and seeking the optimum design scheme. Because the loading condition is complex while the wheel is running, method of classical mechanics to calculate often has the very big limitation. In this article, finite element method is used to carry on the stress and the strain analysis of the wheel force transducer elastomer for definiting elastomers geometry size.In this article, a group of WFT elastomers finite element models are built by using ANSYS Parameter Design Language (APDL). To the elastomers, which are loaded by restraint and 10000N*m torque, the structural stress analysis are carried on. The MATLAB software are also used to carry on the fitting for the analysis result, and the relations between strain and the width of deformation beam are obtained. Finally, the optimiztion constraint condition is selected to calculate the optimization result of size and confirm.Not only this article has found the deformation beams biggest deformed location, namely the position to paste strain gauges, but also has carried on the optimization to the elastomers essential data, the width of beam. The optimized result is 8.6mm. This provides reliable basis for grasping action between the wheel and the ground and load distribution under each kind of condition precisely, analyzing the dynamic response and the characteristic of the vehicles entire system with the foreign drive load, carrying on the mechanical reliability design to the vehicle structure part and the transmission spare part , and so on. Keywords：ANSYS； Finite Element Method；Elastomer ；Optimition；WFT目 录江苏科技大学本科毕业设计（论文）VIII第一章 绪论 .11.1 选题目的及意义 .11.2 本课题主要研究内容 .51.3 国内外研究现状及存在的问题 .61.4 研究方法、步骤和措施等 .7第二章 有限元分析基础理论与软件介绍 .92.1 有限元法的发展概况 .92.2 有限元法的基本理论 .112.2.1 有限元法的基本思想 .112.2.2 有限元法分析过程 .122.3 ANSYS 软件介绍 .13第三章 弹性体的有限元分析和优化设计 .153.1 弹性体结构简介 .153.2 弹性体的有限元模型 .163.2.1 模型的创建 .163.2.2 参数化设计概念 .163.2.3 ANSYS 参数化语言（