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电动三轮车
车架
设计
动态
分析
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电动三轮车车架设计及动态分析,答 辩 人,目录,一、课题背景及意义,电动三轮车在生活中应用广泛，使人们的出行更加便捷。在方便我们出行的同时，保证电动三轮车的行驶安全也是非常有必要的。 车架作为电动三轮车的基本骨架，承受着来自内部以及外部的大多数载荷，因此要保证整车行驶的安全性，就必须保证车架有足够的强度及刚度。传统的设计方法主要依靠经验及路试完成，效率较低，材料分配不合理，造成材料浪费现象。 随着计算机科技的发展，有限元法日趋成熟，利用有限元法来设计车架结构已是大势所趋。 利用有限元法设计车架结构，可以预测车架的变形及应力分布情况，避免了因材料分配不合理造成材料少用或多用的情况,二、相关软件的选用,建模软件,有限元分析软件,三轮车车架模型,三、有限元分析介绍,ANSYS网格划分,对结构模型进行简化后，再将结构体划分成有限个单元组成的离散体，单元之间通过单元节点相连接。由单元，单元节点，节点连线构成的集合成为网格,通常把三维实体划分成四面体或六面体单元网格,电动三轮车车架模型的网格划分结果,节点数：54108 单元数：25251,求解,在网格划分之后，系统则会根据单元的材料性质、形状、尺寸、节点数目、位置及其含义等，找出单元节点力和节点位移的关系式； 将作用在单元边界上的表面力，体积力和集中力等效的移到节点上，也就是用等效的节点力来代替所有作用在单元上的力； 利用结构力的平衡条件和边界条件把各个单元按原来的结构重新连接起来，形成整体的有限元方程； 根据方程组的具体特点来选择合适的计算方法，解有限元方程式得出位移,四、分析过程及结论,1.导入模型并定义材料,材料定义,几何建模,模型处理及求解,2.建立坐标系及划分网格,为了更好的确定载荷施加位置，则可建立局部坐标系。以电动三轮车车架模型的左右对称面为XOY面，踏板第一横梁的上端面为XOZ面，踏板底横梁的前端面为YOZ面，并规定X轴的正方向为车辆行驶的反方向，Y轴的正方向竖直向上，Z轴的正方向位于驾驶员左手方向。 ANSYS workbench可根据导入模型的特征自动化分网格，用户只需指定模型的适用场合即可对模型进行网格划分,3.施加载荷并确定边界条件,载荷大小及作用点坐标,4.求解,求解结果,静力学分析结果,动力学分析结果,模态分析结果,最大等效应力,最大变形量,最大等效应力,最大变形量,结 论,通过对该车架模型的模拟分析可知，无论是静态还是动态分析，车架的变形量都较小，且都发生在第四横梁中间部分；最大等效应力也未超过材料允许的许用强度235MPa；所以该电动三轮车车架模型满足动态及静态性能要求。 通过对车架模型的模态分析可知，电子定子铁芯的各阶固有频率均高于车架的固有频率，所以该车架不会与电机发生共振现象,五.论文总结及展望,本文运用了有限元方法对载货型电动三轮车进行了静态分析和动态分析，完成了几种生活中常见的工况分析，其主要内容如下： （1）首先针对整车的模型进行了简化处理，然后运用三维模型设计软件CATIA对电动三轮车车架进行建模； （2）利用ANSYS workbench中的静力分析模块，将导入的车架模型进行材料属性的定义并对模型划分网格，为静力分析打下基础； （3）通过求解器对车架模型分别在弯曲工况、紧急制动工况、爬坡工况以及满载扭转工况进行了求解，得出车架最大变形量及最大等效应力的数值，并得出了车架模型满足静态强度的要求； （4）在满足静态强度的基础上对车架进行了动态分析，模拟整车的行驶过程，具体是对不同的路段以恒加速度行驶时，车架结构能否满足动态行驶过程中所需的强度，经过分析，得出了车架模型满足动态行驶时所需的强度要求,5）为预防车架结构会与电机定子铁芯发生共振现象，又利用ANSYS workbench中的模态分析模块对车架模型了进行了模态分析，得出了车架的前六阶固有频率，通过两者的对比，得出了车架不会与电机定子发生共振的结论。 本文虽对车架模型进行了静态和动态分析，但仍有不足之处。一，由于条件限制，并没有对车架模型的尺寸进行测量造成车架模型的尺寸与实际尺寸有偏差，所以分析的结果会发生差距；二，对ANSYS软件的运用不娴熟，对各模块的功能没有研究透彻，造成模型的预处理不详细或者造成偏差。这两点虽然对结论没有太大影响，但是影响了分析结果的严谨性
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