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汽车 车架 结构 性能 分析 优化 开题 报告

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本科毕业设计开题报告题 目 矿用汽车车架结构的性能分析与优化 学 院 机械工程学院 专 业 车辆工程 学生姓名 柴海迪 学 号 201210115136 年级 12 指导教师 王辉 职称 讲 师 2016年2月25日研究目的和意义矿车是现代矿山所使用的重要运输设备，它结构复杂，作业环境十分恶劣，车架是其中的关键部件，在装载、运输和卸载中要承受冲击载荷、扭转载荷和交变载荷。因此车架必须具有足够的强度、刚度及抗疲劳性，同时它也反映了整车的技术水平。以前矿用车车架的设计计算只用材料力学方法做简化计算。目前，可以开发应用有限元软件仿真车架的力学特性，做三维分析；计算静态、动态时的内力、应力以及变形。因此通过有限元法对车架进行模拟仿真分析，进行车架结构性能优化，对提高整车的性能有着十分重要的意义。本课题研究的目的：1） 熟悉车架结构性能分析与优化的规范化步骤；2） 提高本人的设计技术和独立解决问题的能力；3） 对所研究的车架进行静、动态特性分析，为车架的优化设计提供理论支持；4） 对车架结构的优化进行初步探讨，为车架的优化设计实际应用进行初步尝试；本课题研究的意义：1） 将有限元运用于汽车的模拟仿真将大大缩短研究周期提高生产效应；2） 车架在各种载荷作用下，将发生弯曲与扭转等变形。传统的材料力学分析无法满足多变的工况，有限元法可以很好的模拟仿真分析；3） 通过有限元分析可以得到车架结构的动态特性，避免出现车架共振等设计缺陷；4） 通过对车架结构的优化，进一步降低汽车的总量，有利于减少成本；国内外研究现状和发展趋势国内外研究现状和发展趋势：国内是在80年代将有限元法运用到车架强度计算。但由于起步太晚以及软硬件水平的限制和汽车车架动力学的复杂性，如何应用有限元法来解决汽车车架的结构设计和分析已成为目前迫切需要解决的问题。现在，国内绝大多数的汽车企业都已使用有限元法来分析汽车的静、动态响应特性。但大多数有限元分析集中在弯曲扭转的工况分析。由于在模拟工况的前提下，简化了结构，会出现简化过度粗糙而使分析结果不精准。国外研究现状和发展趋势：国外在使用有限元法进行汽车结构分析方面的技术已经相对比较成熟，70年代，欧美国家就已经在车架结构分析中采用有限元方法，并能够较好的模拟车架的动态特性。随着有限元分析方法的不断发展，欧、美、日，韩等国家的汽车生产周期不断缩短，在缩短产品生产周期的同时，产品性能也逐渐提高。计算机软、硬件水平的发展推动出现了大量的有限元分析软件，主要产品有 ANSYS、NASTRAN、ASKA、ADINA、SAP 等。近年来，国外在动态响应分析方面采用子结构的方法，以避免整车结构有过多的自由度以及计算过程的复杂性，先分析子结构再进行模态分析。随着计算机技术的高速发展，逐渐由传统的经验设计方法向现代设计方法转向，例如模态试验方法，有限元方法等其中有限元方法已经成为建立有限元模型并模拟车架实际受载工况的重要分析途径。11主要研究内容主要研究内容主要包括四部分：1） 查阅相关资料了解有限单元分析法以及有限元软件的使用2） 矿用汽车车架的有限元分析模型的建立及静力学分析，车架在满载弯曲、满载扭转和紧急制动工况等典型工况下的静力学分析3） 矿用汽车车架的动力学模型及动力学分析主要进行车架及模态响应的分析；4） 根据有限元分析结果对车架结构进行轻量化设计；拟采用的研究思路（方法、技术路线、可行性论证等）研究思路如下步骤1、收集资料 通过到图书馆借阅，网络下载等方法收集有限元分析、汽车设计、汽车构造，现代设计方法基础，汽车底盘设计、ANSYS、Auto CAD、Solidworks等方面的资料。2、资料整理 选取具有参考性的资料进行整理作为理论依据3、车架的结构与分析 按照车架纵梁、横梁结构的特点，汽车车架的结构形式基本有3种：边梁式车架、脊梁式车架和综合式车架。根据不同车架结构进行分析计算4、确定有限元模型方案，建立模型5、静态有限元分析6、优化结构，校核结果，再重复以上步骤4、5、67、完成设计参考文献目录1 孙启会，闵鹏有限元法在汽车车架分析中的应用J重型汽车2001 2 徐文娟等 固定式矿车车箱受力变形的有限元分析J 黑龙江科技学院学报，2011，3 王望予. 汽车设计第四版M. 北京：机械工业出版社，2004.4 贺文海，任中全 矿车碰撞过程的单自由度模型仿真 20055 谷安涛，常国振汽车车架设计计算的有限元法J汽车技术1977 6 王霄锋. 汽车底盘设计M，北京：清华大学出版社，2010.7 陈家瑞等. 汽车构造第五版（下册0M. 北京：人民交通出版社，2005.8 张小虞等汽车工程手册设计篇（第 1 版）M北京：人民交通出版社20019 杨忠炯.地下矿用自卸卡车的经济性与发展趋势J.矿用研究与开发,199410 李宏磊等. AutoCAD 2010机械制图M. 北京：清华大学出版社，201111 江梅 矿车动力分析和缓冲装置的研究J 化工矿物与加工200512 李梅龙,108t自卸车车架强度分析及结构改进J,矿山机械,199913 张朝辉. ANSYS8.0结构分析及实例解析M. 北京：机械工业出版社，2005.14 米承继等. 基于参数辨识的矿用自卸车平顺性优化.机械工程学报. 201215 邓楚南等 半挂车车架有限元强度分析IJ.武汉汽车工业大学学报,199716 Hoepke Erich Truck technology Zhu Si hong，Miao Xiaohong，Trans Beijing: Mechanical Industry Press，2009设计（论文）工作安排及进度1、选题 2015年11月 2015年12月2、实施研究、收集资料、开题报告 2015年12月 2016年01月3、初步设计、详细设计 2016年01月 2016年03月4、撰写论文、完成初稿 2016年04月 2016年04月5、完成修改、定稿，参加答辩 2016年04月 2016年05月开 题 报 告 会 议 纪 要时 间2016年3月9日地点5113主持人史延枫参会教师