汽车车架的有限元分析毕业论文.doc

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1、汽车车架的有限元分析毕业论文目录摘要I1绪论11.1课题背景11.2论文选题的意义11.3有限元法在车架结构设计中的应用现状21.3.1车架结构设计与分析的概述21.3.2车架结构有限元模型的形式21.3.3车架结构有限元分析类型31.3.4有限元法在车架结构分析中存在的问题41.4本文的主要研究内容42车架三维模型的建立52.1CATIA软件的简介52.1.1关于CATIA52.1.2关于CATIAV552.1.3CATIA的主要功能模块62.2车架草图的绘制72.3车架零件图的绘制83车架有限元模型的

2、建立103.1ANSYS软件的介绍103.1.1ANSYS的发展概述103.1.2ANSYS的主要特点103.1.3ANSYS的主要功能113.1.4ANSYS的结构分析文件113.1.5ANSYS单元库构成体系113.1.6ANSYS中的耦合与约束方程123.1.7ANSYS求解器简介123.2车架有限元计算模型的建立133.3悬架模型的建立164.1车架设计中应用的有限元法194.1.1车架设计分析概述194.1.2有限元法在汽车车架设计分析中的应用204.2汽车车架的静力分析204.2.1汽车车架静

3、力分析的典型工况204.2.2载荷加载的处理214.2.3车架静力分析过程224.2.4车架结构静力分析结果264.2.5车架结构静力分析结果评价274.3车架结构模态分析过程27总结32参考文献33致谢341绪论计算机的出现给社会带来了巨大的改变，同时也为工程结构的设计、制造提供了强有力的工具。要想设计生产出性能优越的汽车，不应用计算机进行辅助设计分析是难以实现的。因此，汽车的各个生产设计部门都非常重视在设计过程中采用计算机技术。其中，用于车架结构设计的有限元法是近几十年发展起来的新的计算方法和技术，可

4、以解决以往许多手工计算无法解决的问题，为企业带来巨大的经济效益和社会效益。1.1课题背景在汽车行业中，有限元法广泛应用于汽车总成，包括车架、车身、车桥、离合器、轮胎、壳体等零部件以及驾驶室噪声的分析，大大提高了汽车的设计水平。目前，在进行汽车车架结构设计时，设计人员主要采用的还是传统的办法，对车架进行简化的计算，或者由其它部门进行有限元分析计算。车架的这种设计模式会导致车架简化计算精度不够精确，为保证强度及刚度要求而使车架的设计过于安全，造成设计出的车架结构过重，增加了设计成本，同时也造成材料的浪费。为了

5、提高车架的设计水平，必须将车架有限元分析技术应用到设计中去。本文以某中型载货汽车车架为研究对象，对车架结构有限元模型的建立，静、模态特性分析以及优化等内容进行初步研究与探讨。1.2论文选题的意义随着现代汽车设计的要求的日益提高，将有限元法运用于车架设计已经成为必然的趋势，主要体现在：（1）运用有限元法对初步设计的车架进行辅助分析将大大提高车架开发、设计、分析和制造的效率和车架的性能。（2）车架在各种载荷作用下，将发生弯曲、扭转和整体扭转等变形。传统的车架设计方法很难综合考虑汽车的复杂受力和变形情况，有限元

6、法正好能够帮助解决这一问题。（3）利用有限元法进行结构模态分析，可以得到车架结构的动态特性。从设计上避免车架出现共振的现象。（4）通过对车架结构的优化设计，可以减小车架的体积和重量，在保证车架性能的前提下节省材料，对降低车架的成本具有重要的意义。综上所述，有限元法已经成为现代汽车设计的重要工具之一，对于提高汽车产品的质量、降低产品开发与生产制造成本，提高汽车产品在市场上的竞争能力具有重要意义。1.3有限元法在车架结构设计中的应用现状1.3.1车架结构设计与分析的概述早期的车架设计采用设计和试验同时进行的方

7、法。需要经过样品制造—试验—修改—再设计的往复，这种方式导致整个设计过程周期长，以及人力、物力和财力资源的严重浪费。随着设计经验的累积，人们将计算机技术应用于车架结构性能的分析及设计中。初期的车架结构性能计算是通过将车架简化成单根纵梁，进行弯曲强度校核。这种计算方法至今还在沿用，显然满足不了现代汽车车架结构整体性能的设计要求。后来提出的车架结构扭转强度计算方法，只能计算纯扭转工况，不能考虑车架的实际工况，并且计算比较复杂，工作量大，在实际运用中有很大的困难。再后来，人们将类比设计的思想应用于车架设计中。这

8、种设计方法是以同一类型的成熟样车为参考来进行车架的设计，目前依然是车架结构初步设计的主要方法。但是，这种方法可能造成车架各处强度不均匀，某些局部强度较大，产生材料浪费等现象。20世纪60年代以来，由于电子计算机的迅速发展，有限元法在工程上获得了广泛应用。有限元法不需要对所分析的结构进行简化，既可以考虑各种计算要求和条件，也可以计算各种工况，而且计算精度较高。1.3.2车架结构有限元模型的形式有限元分析是用一组离散化的单元集合来