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文档简介

1、CAD/CAE技术在汽车车架设计中的应用,学生:张瑜 学号:080306127 指导老师:周家付,选题背景,车架是汽车的装配基体和承载基体,其功用是支承连接汽车的各总成或零部件,将它们组成一辆完整的汽车。车架不仅承担着这些总成的质量,还承受汽车行驶过程中产生的各种力和力矩。因此车架的强度和刚度不仅关系到汽车是否能正常行驶,而且还关系到整车的安全性。在设计车架时,要保证车架具有足够的强度和适当的刚度。车架的设计方法有经验设计法和有限元计算法,应用较多的是有限元法。近年来,国内外的许多学者对车架的有限元分析做了大量的研究,包括有限元强度应力分析、动态分析和优化分析。 本文基于6470型SUV车架进

2、行建模分析,选取了四种典型工况,即满载弯曲工况、满载扭转工况、满载制动工况及满载转弯工况对车架作静力分析,校核其强度和刚度是否满足要求,主要内容,建立车架三维实体模型 建立车架的有限元模型 施加载荷及结果分析,建立车架的三维实体模型,本文用UG软件建立了三维实体模型。因为ANSYS软件对模型的结构要求较高,所以在建模的过程中,不得不对车架结构进行必要的简化,如减小圆角半径或直接作成直角等,建立车架的有限元模型,利用UG软件与ANSYS软件的无缝连接将实体模型导入ANSYS软件,定义单元类型及材料属性,对模型进行智能网格划分,网格精度为8级,加载方式,车架在静止时只承受悬架以上部分的载荷,包括车

3、身、车架自重及各总成。这些载荷分布在车架结构上,有的做均布载荷处理,平均分配到纵梁上;有的做集中力处理,作用在相应的节点上。车架自重则通过定义重力加速度施加。根据工况的不同乘以不同的动载系数,满载弯曲工况,该工况下,汽车四轮着地在良好的路面上匀速行驶,对车架进行约束,动载系数去2.0,加载求解,得到应力分布云图及应变图,满载弯曲工况下应力分布,满载弯曲工况下应变分布云图,满载弯曲工况下变形比较,满载扭转工况,路面崎岖不平,使得汽车三个车轮在一个平面上,而另一个车轮路过有坑的地面而被悬空,假设右后轮悬空。因此,约束车架的前悬架吊耳及左后悬架吊耳,释放右后悬架吊耳的所有自由度,动载系数取1.2,加

4、载求解,查看云图,满载扭转工况下应力分布云图,满载扭转工况下的应变分布云图,满载扭转工况下变形比较,满载制动工况,汽车制动时,由于惯性力的作用,车架会受到与行驶方向相反的纵向载荷,该载荷的大小取决于制动减速度和载质量的大小。制动减速度与地面附着系数成正比,本文取制动加速度系数为最大附着系数0.7,即定义与行驶方向相反的加速度为0.7g。动载系数取1.5,满载制动工况下应力分布云图,满载制动工况下应变分布云图,满载制动变形比较,满载转弯工况,汽车在转弯时,会受到侧向离心力作用,产生侧向载荷。假设汽车左转,在车架的横向施加了一个侧向加速度和纵向的减速度,均取0.5g,取动载系数为1.5,满载转弯工况下应力分布云图,满载转弯变形比较,满载转弯工况下应变分布云图,分析小结,由以上四种工况的车架分析可知,车架的应力较小,说明车架有很大的优化空间,可以适当的减小纵梁的截面厚度,以减轻车架质量,节省材料。 此外,车架的第五根横梁与纵梁的连接处容易产生应力集中,可以增大接触面积或设置加强筋,以减缓应力集中现象,总结,车架的结构性能对整车的影响是很大的,通过对车架的静态分析可知,车架的强度和刚度还是能够满足要求的,而且还有优化空间。 由于时间关系和其

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