基于ANSYS的平台式汽车大梁校正仪设计【10张图/27000字】【优秀机械毕业设计论文】

文档包括:
说明书一份。79页。27000字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
校正仪图纸+弯矩图【若干】

摘 要

车身校正是通过一定的外力将因事故损坏或疲劳损坏的部位修复到车辆出场时技术标准"状态“的过程。汽车在人们的日常生活中起着不可或缺的作用，当然有使用就会有损坏，而且损坏的情况也越来越严重，从而一些专门的修复工具也随之产生—平台式汽车车身校正设备。目前，国内普遍采用的车身校正设备主要有框架式和平台式，其中平台式较多。这种设备较为先进，国内外制造的设备一般都采用这种形式，是国际间比较流行的一种车身校正设备。平台式车身校正设备主要包括有举升支架，工作台，加力塔及其连接机构。本设计的目的旨在对平台式汽车大梁校正仪的二维设计及三维虚拟设计进行探索和实践，为校正仪的设计提供参考。
本设计是通过对现有设备的调查研究，再结合自己的想法设计一台结构简单，使用方便的平台式汽车大梁校正设备。本设计首先利用AutoCAD进行二维设计计算及校核，再利用三维建模软件CATIA对汽车大梁校正仪的整机进行虚拟建模，最后利用有限元受力分析软件ANSYS，对关键部件进行有限元分析。虚拟设计中首先利用三维建模软件CATIA对大梁校正仪整体三维实体进行建模，然后将关键部位零件文件类型另存为IGS格式，通过IGS格式将零件模型导入ANSYS进行有限元结构静力学分析，验证结果的可行性。利用CATIA和ANSYS软件对平台式汽车大梁校正设备的设计开发完全是在虚拟的环境中进行的，通过更改技术参数就可以实现对设计方案的完善，缩短开发周期，提高设计质量和效率，降低研发成本。这也是未来产品设计开发方法的发展方向。

关键字：大梁校正仪；结构设计；三维建模；虚拟装配；有限元分析

ABSTRACT

Body through certain correction is a force for accident damaged or fatigue damage repair to vehicles out of the technical standards “state” process.Car in People's Daily life plays an indispensable role, of course, have use will have damaged, and the damage situation of also more and more serious, which some special repair tools generates - using automotive calibration equipment.At present, the domestic car calibration equipment widely used are mainly frame type, including using more peaceful desktop.This equipment, advanced manufacturing equipment both at home and abroad are usually use this form, is international popular a kind of body calibration equipment.Using body calibration equipment mainly include lifting stents, workbench, strength tower and its connection institutions.
This design is based on the investigation and study of existing equipment, coupled with his own idea design a simple structure, easy to use and using car girders of calibration devices.Using three-dimensional modeling software CATIA, finite element stress analysis software ANSYS, the whole car girders is corrective on virtual modeling,the key components in finite element analysis.Firstly, the 3d modeling software to beam is corrective CATIA overall three-dimensional entity is modeled,then will key parts parts file types save as IGS format,through the IGS formats will import ANSYS finite element part modeling statics analysis, structure of the feasibility of the results of the validation.Using CATIA and ANSYS software using cars for the design and development of calibration equipment beam is completely in a virtual environment.By changing the technical parameters can be achieved on the perfect design scheme, shorten the development cycle, improve the design quality and efficiency, reduce the r&d costs.This is the future product design and development method development direction.

Key words: Girders calibration apparatus；Structure design；3D modeling；Virtual assembly；
Finite element analysis

目 录

摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究的目的和意义 1
1.3 课题研究的现状 3
1.4 研究内容及研究方法 4
1.4.1 研究内容 4
1.4.1 研究方法 4
1.5 承载式车身矫正原理介绍 5
第2章 大梁校正仪二维结构设计及校核 6
2.1 简述平台式汽车大梁校正仪工作原理 6
2.2 车身校正设备的特点 6
2.3 车身校正设备的特点 7
2.4 平台主要结构确定 8
2.4.1 平台整体结构形式及基本组成 9
2.4.2 平台表面设计 10
2.4.3 选材 10
2.4.4 平台支撑梁的校核 10
2.5 平台后支撑架的主要结构确定 12
2.5.1 平台后支撑架整体结构形式及基本组成 12
2.5.2 平台支撑架的选材 13
2.5.3 平台支撑架的校核 15
2.6 拉塔的主要结构确定 15
2.6.1 拉塔的主要结构形式及基本组成 15
2.6.2 拉链固定装置的设计 16
2.6.3 拉链转向装置的设计 17
2.6.4 拉塔的选材 18
2.6.5 拉塔的校核 18
2.7 夹具的主要结构确定 20
2.7.1 夹具的主要结构形式及基本组成 20
2.7.2 夹具基座的主要结构 21
2.7.3 夹具基座的选材 21
2.7.4 夹具升降调节块的主要结构 22
2.7.5 夹具升降调节块的选材 22
2.7.6 夹钳体的主要结构 22
2.7.7 夹钳体的选材 23
2.7.8 夹钳体的校核 23
2.7.8 螺栓与螺母的选侧 24
2.8 举升臂的主要结构确定 25
2.8.1 举升臂的主要结构 25
2.8.2 举升臂的选材 25
2.8.3 举升臂的校核 25
第3章 大梁校正仪的三维结构设计 27
3.1 CATIA软件简介 27
3.2利用CATIA进行三维建模 28
3.2.1 平台的三维建模 28
3.2.2 后支架的三维建模 30
3.2.3 夹具基座的三维建模 31
3.2.4 夹钳体的三维建模 31
3.3 利用CATIA进行三维虚拟装配 32
3.3.1 CATIA装配功能概述 32
3.3.2装配的CATIA零件图 33
3.2.3 CATIA整机装配图及爆炸图 37
3.4 本章小结 38
第4章 大梁校正仪的有限元分析 39
4.1 ANSYS有限元分析软件介绍 39
4.1.1ANSYS软件简介 39
4.1.2ANSYS软件功能简介 39
4.2 ANSYS与CATIA接口的建立 39
4.3利用ANSYS对主要零部件进行分析 42
4.3.1定位夹具卡钳体的有限元分析 42
4.3.2夹钳体受侧向力的有限元分析 48
4.3.3后支架的有限元分析 54
4.3.4前支架的有限元分析 60
4.3.5举升臂的有限元分析 65
结论 72
参考文献 73
致谢 74
附录A 75
附录B 80

题目名称 基于ANSYS的平台式汽车大梁校正仪设计
一、课题研究现状、选题目的和意义
1、研究现状
目前大梁校正仪有两种：框架式与平台式，也称欧式和美式，两类中各分国产进口两类。欧式平台的主要特点是功能性强，可以通过拉塔的平面180度的弯曲和行架上的移动来实现各个部位的拉伸，无死角。平台式大梁校正仪在汽车维修养护中大梁校正仪发挥着至关重要的作用，随着现代汽车行业的迅猛发展，其需求量将大幅提高。据业内人士分析，目前国内每年汽车大梁校正仪需求量在1000台左右，而且目前仍以5%-10%以上的速度增长。大梁校正仪可以分为：简单L型、地框型、框架型和平台型；市场上占有比较好的是美式平台，即通过平台举升功能来实现下盘维修拆卸，通过动力泵控制的360°环形工作拉塔来实现拉伸功能的矫正设备。中国市场占有率极高，而且环形大气的外观在客户外形审美上有很大的优势，所以大多数国内4S店都采用该种设备。
但就功能性而言，相比较欧式设备，劣势很明显：操作空间有限，操作复杂，费时费劲，且由于环形处的死角问题导致了修理的死角，但基本能满足维修需要，而且由于设备价格有优势，4-12万左右，但是随着维修要求的不断提高，环形设备的技术升级和欧式设备的走俏，貌似不可避免。但就目前市场上畅销的几种最强力品牌：奔腾，三重，卓越，杜卡，奔腾借助其强势的营销手段，市场占有极高，但就产品功能性而言，各产品差异不大，就稳定性而言，奔腾和三重比较领先，但三重公司长期致力于行走质量路线，营销劣势使其在市场占有上于奔腾有了一定差距，但价格较适宜，其他产品价格虽低，但质量很难保证。
未来1-2年大梁校正仪市场价格总体走势将平稳，专家的主要判断依据是，未来我国汽车车身大梁校正设备整体质量水平和技术含量将不断提升，行业标准和技术门槛也不断提高，但国产化比例也将大幅提高，需求量也不断上升，总体而言未来市场价格水平将呈平稳走势。不过由于近年来，汽保生产商与日俱增，一些新势力大打价格战必然导致在制造上的偷工减料，导致质量缺陷，为防止这种现象的发生，有实力的汽修设备企业应大力注重新产品的研究和开发，不断提高产品的性能和附加值，并且在生产管理上多下功夫，大大降低生产成本，在使产品能够不断满足市场日益增长的需求的同时，适当降低销售价格，提高产品和企业的市场竞争能力，提高市场占有率。
我国大梁校正仪产品技术未来发展方向：大梁校正仪可以提供快速高效的维修，可以使车辆恢复到车辆出厂的原始数据。车身矫正是指通过一定的外力将因事故损坏或疲劳损坏的部位修复到车辆出厂时技术标准“状态”的过程。对于“状态”一词，它包含两层含义。“状”是指比较直观的外观和形状，而“态”则是一种比较抽象的更深层次的概念，如金属内部分子结构是否能按照原来的位置重新顺序排列、内部的应力是否完全释放等，它将直接关系到车辆修复后的功能和寿命。结构件是指在车身上起到主要支撑及承载作用的构件，是车身零部件的安装基础，常见于纵梁、横梁、门柱及下边梁等部位。这类构件通常具有非常高的强度，加之结构多为封闭式的箱形截面，所以在修理时应采取一定的手段和措施，利用合理的工艺进行修复。尽量采用就位修复工艺整体式车身校正时，应尽可能采取就位修理的方法。这样在牵拉时，可有效地将周围一些变形部位顺便“带”出，同时也会由于少拆装构件而节省大量的时间。通常情况下，很多钣金维修技师会将骨架拆下后矫正，这样其实是不科学的。前杠骨架在受到撞击后，撞击力的传递将会造成纵梁前部发生变形。骨架拆下后没有合适固定很难采取一个缓和的矫正力进行修复，另外修复完骨架后还需要对前纵梁进行修复。所以比较好的方法是进行就位修理。但目前国内还有60%的汽修厂没有专业的事故汽车修理设备，这将严重制约我国汽修业的发展。因此每个汽修企业应该追踪和关注大梁校正仪技术发展趋势。
2、选题目的和意义
随着汽车行业的蓬勃发展，汽车修理行业也迎来新的春天。在维修领域中，平台式大梁校正仪的作用将越来越大，因为其安装方便，无需专门为其修建地基，节省点建地基的费用，而且它的价格相对便宜，功能齐全，工作时车身稳定，深受广大汽修者的青睐。在中国市场占有率极高，而且环形大气的外观在客户外形审美上有很大的优势，所以大多数国内4S店都采用该种设备。
ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析软件，能够进行包括结构、热声、流体以及电磁场等学科的研究，在核工业，铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。而CATIA是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。作为PLM协同解决方案的一个重要组成部分，它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。
目前，在我国的平台式大梁校正仪不能对非承载式车身大梁进行多点有效的固定。随着三维模拟应用软件在产品设计开发领域的应用，可以在虚拟环境中对校正仪进行优化设计，改进其不足。 为此，本课题基于计算机仿真平台，应用当前应用比较广泛的三维软件CATIA、有限元软件ANSYS，进行平台式大梁校正仪的强度、刚度、稳定性等方面的计算机仿真研究与分析，为我国汽修领域中“平台式大梁校正仪”等产品的设计、技术开发方面提供更多的理论参考，进一步提高汽车平台式大梁校正仪的性能和可靠度，使之更符合市场需求。
本课题运用虚拟样机技术对平台式大梁校正仪进行虚拟设计，利用CATIA建立三维虚拟模型，将模型通过接口倒入ANSYS，利用ANSYS对关键性零部件进行静力学分析，验证其可靠性，如果不合格可在CATIA中修改尺寸，在利用ANSYS进行静力学分析，反复校核修改，直至合格。之后进行运动干涉仿真。利用三维建模和有限元分析软件为设计平台，在产品制造之前运用CATIA、ANSYS软件进行仿真研究，可以及早发现并更正设计当中的缺陷，通过改变尺寸参数，完善设计方案，缩短开发周期，提高设计质量和效率，为生产实际提供理论支持。
二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题
1、设计主要内容
分析平台式大梁校正仪的结构形式及工作原理，建立校正仪CATIA三维实体模型，并进行虚拟装配及干涉检查，将关键零部件模型通过专用模型数据转换接口导入ANSYS软件进行有限元受力分析，获得平台式大梁校正仪在载荷工况作用下的应力、应变及变形状况。
主要技术指标、要求或生产纲领：要求平起升降300mm-1200mm多种高度，通用车体固定夹钳，可任意调整工作高度和角度。工作台长度 5600mm，工作台高度300-1200mm，工作台宽度2100mm，拉塔工作范围360度，液压系统最大工作压力16MPa，气源压力要求0.8Mpa， 拉塔牵引最大拉力30KN，整机重量3800kg。
2、拟解决的主要问题 
（1）利用AutoCAD完成二维结构设计；
（2）利用CATIA完成平台式大梁校正仪三维建模；
（3）利用ANSYS进行静力学分析；
（4）利用CATIA完成平台式大梁校正仪虚拟装配；
（5）干涉检查。