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（优秀毕业全套设计）HQJ500型节油车车架优化设计

件的数量不受限制。易于使用菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易使用。.三维模型的构建利用软件构建三个车架的模型，主要应用了拉伸操作构建基准面等基本操作。节油车车架方案模型建模流程如下方案手绘三维图。图.方案手绘草图用建模，用多步拉伸命令，创建车架底板模型。图.车架模型创建过程截图用建模，用多步拉伸命令，进步创建车架前桥和前板斜拉梁。图.车架模型创建过程截图用建模，用多步拉伸命令，进步创建车架靠椅梁及后桥立梁。图.车架模型创建过程截图车架方案建模完成。图.车架模型创建过程截图车架模型特点为了有效加强驾驶员后部后桥前部这部分纵梁的刚度，在上部增加了辅助纵梁，但为了使发动机便于布置，需要使得该辅助纵梁和主纵梁的高度大于。为了便于施加约束和载荷，前桥和发动机固定座的相应位置出制作出了薄凸台。以下是反映该模型特点的截图车架前底版拉伸出薄凸台。图.方便加载建模过程截图斜拉下的前底板面创建凸台。图.方便加载建模过程截图座椅下底板面创建凸台。图.方便加载建模过程截图前桥制造为方便施加约束的凸台。图.方便加约束建模过程截图固定发动机的位置制造凸台。图.方便加载建模过程截图节油车车架方案二模型建模流程如下方案二手绘三维图。图.方案二手绘草图用建模，用多步拉伸命令，构建模型过程截图。图.车架二模型创建过程截图车架方案建模完成。图.车架二模型创建过程截图车架模型特点中间部分采用双纵梁结构,为加强后桥的强度，增设了辅助斜梁，从而加强车架车架整体的刚度和强度。而且比方案节省了定的材料，和减少了定的车架质量。进步实现了整车的轻量化。为了便于施加约束和载荷，前桥和发动机固定座的相应位置出制作出了凸台。以下为与该特点相对应的截图模型中增设辅助纵梁，从而减少危险截面应力。图.辅助纵梁截图模型中增设后桥辅助斜梁，从而减少危险截面应力。图.后桥辅助斜梁截图座椅更加符合人体的尺寸。图.座椅梁截图节油车车架方案三模型建模流程如下手绘二维草图。图.二维手绘草图车架三维模型图。图.方案三车架建模过程截图车架模型特点座椅和前桥的局部下沉至车架纵梁下端。片期刊论文中将这种类型的车架命名为下沉式车架，由于本车架的独特之处只有部分下沉，所以将之命名为“半下沉式车架”。为了便于施加约束和载荷，前桥和发动机固定座的相应位置出制作出了凸台。以下是方案三车架的几个具有特色的截图为配合下沉的座椅，前桥前部截图。图.前桥前部截图下沉式车架的座椅部分截图。图.座椅部分截图发动机固定部分及后桥部分结构截图。图.后桥部分截图为方便在踏板梁处加载，构建两处薄凸台。图.踏板处为方便加载的凸台截图.本章小结本章对软件做出了简单的介绍，对与三种不同的方案相对应的车架构建了模型，为接下来应用软件进行有限元分析做了很好的铺垫。并且以截图的形式对三种车架进行了结构方面和后续加载的位置方面的对比。第章基于有限元法的分析及优化设计软件具有强大而广泛的分析功能，主要包扩几何模型的建立或导入自动网格划分求解后处理优化设计等许多功能及实用工具。本章主要是利用它对型节油车车架进行分析。.有限元分析的简介有限元法及优化过程简介有限元法简介有限元法是最近二三十年发展起来的种有效的通用计算方法，是借助于高速数字电子计算机解决问题的近似计算方法。它既包括有数学理论，又包括有程序设计技巧。它运用离散的概念使整个问题由整体连续到分段连续整体解析转化为分段解析，从而使数值法与解析法互相结合，互相渗透，形成种新的数值计算方法。也就是论把整个求算域离散成为有限个分段子域，而每分段内运用变分法，即利用与原问题中微分方程相等价的变分原理来进行推导，从而恢原问题的微分方程组退化到代数联立方程纸使问题归结为解线性方程组，出此得到数值解答。这种方法首先在固体力学范畴，而后在工程技术各个领域令得到了广泛的应用。众所周知，从数学角度来看，个工程问题往往可以用个偏微分方程来描述，但是常常很难求得精确的解析解。世纪年代开始，随着电子计算机的应用，有限元法作为种数值分析工具，借助于高速电子计算机的配合，使得以前这类难以处理的工程技术问题都可能获得个近似的计算机解。因此，有限无法引起了工程师和科学家的极大兴趣。现在，它已经被公认是种有效的数值计算方法，被广泛应用于固体力学流体力学热传导以及电磁学等连续介质或场问题这类工程技术领域。在机械设计中，从齿轮轴轴承等通用零部件到机床汽车飞机等复杂结构件的应力和变形分析包括热应力和热变形分析，采用有限无法计算，都可以获得个足够精确的近似解来满足工程上的要求。有限元法分析的思想可以追溯到更早些时候，年．首先提出离散化概念将个原来是连续的整体剖分离散成为有限个分段连续单元的组合，并第次尝试应用三角形单元的分片连续函数来求解扭转问题。年代，有限元法首先用于飞机设计中，年和等人用矩阵法对飞机结构进行了受力和变形分析，应用当时出现的数字计算机，第次给出了用三角形单元求得复杂平面应力问题的解年首次提出“有限元”这个名词，有限元法作为种数值分析方法正式出现于工程技术领域。有限元法的第个黄金时期开始于年代初，当时，将个连续体离散化为有限个单元组合体的这种有限元的概念开始在工程界流行，比和采用了规则的三角形单元，从变分原理出发来求解微分方程式。年等人认识到有限元法是里兹法的另种形式，并且证实了它是处理弹性连续介质问题的种通用方法，此后有限元法才开始巩固其地位。年等发表了有限元法可以应用于所有能按变分形式计算的场问题这就使有限元法得到了更广泛的应用。随着有限元法在工程界和物理界日益流行，较多的应用数学家有兴趣对这个方法给予严格的数学论证，使有限元的第二个黄金时期大约于年开始。当时，他们发表了很多关于有限无法的数学文献，论证有限元法的基本原理是逼近沦，是偏微分方程及其变分形式和泛函分析相结合，并致力于估计各种单元类型离散化的误差收敛速度和稳定性。年以后，有限元法在工程上获得了广泛的应用。它作为分析飞机复杂结构的个有效方法首先应用于航空工业部门随后，迅速推广到造船建筑机械等各个工业部门中国科学院冯庚教授早在六七十年代在设计水坝中就应用了有限元法，独立地发展了有特色的数学理论基础。近年来，随着引进等些大型通用的有限元程序，国内有限元法的研究和应用获得了迅速的发展。从数学角度来看，有限元法是将个偏微分方程化成个代数方程组，利用计算机求解。我们知道，电算和手算不同，它不适合用于零鼓碎打的算法，而要求系统化的计算程序，由于电子计算机的运算速度极快，它特别适合多次重复迭代的算法。为了应用电算的这个特点来求解线性方程组，有限元法广泛采用矩阵算法，它在大量运算中显示出巨大优点。因此可以说，有限元法的发展借助于两个重要的工具在理论推导中采用了矩阵方法，在实际计算中使用了电子计算机。有限单元法分析问题的思路是从结构矩阵分析推广而来的。起源于年代的杆系结构矩阵分析，是把每杆件作为个单元，整个结构就看作是由有限单元杆件连接而成的集合体。分析每单元的力学特性后，再组集起来就能建立整体结构的力学方程式，然后利用计算机求解。在工程技术领域研究弹性连续体在载荷和其他因素作用下产生的应力应变和位移时，由于应力应变和位移都是位置的函数，也就是说物体中各个点的应力应变和位移般是不相同的。因此，可以把弹性连续体看作由无限多个微元体所组成。这是个具有无限多自由度的问题。为了能够进行数值分析，有限单元法在处理这类问题时，首先应用离散的思想，把问题简化为具有有限个自由度的问题，然后借用结构矩阵分析的方法处理。有限元离散化是假想把弹性连续体分割成数目有限的单元，并认为相邻单元之间仅在节点处相连。根据物体的几何形状特征载荷特征边界约束特征等，单元有各种类型。节点般都在单元边界上。节点的位移分别是作为结构的基本未知量。这样组成的有限单元集合体，并引进等效节点力及节点约束条件，由于节点数目有限，就成为具有有限自由度的有限元计算模型，它替代了原来具有无限多自由度的连续体。在此基础上，对每单元根据分块近似的思想，假设个简单的函数来近似模拟其位移分量的分布规律，即选择位移模式，再通过虚功原理或变分原理或基他方法求得每个单元的平衡方程，就是建立单元节点力与节点位移之间的关系。最后，把所有单元的这种特性关系，按照保持节点位移连续和节点力平衡的方式集合起来，就可以得到整个物体的平衡方程组。引入边界约束条件后解此方程就求得节点位移，并计算出各单元应力。从以上论述可以看到，有限单元法的实质是把具有无限多个自由度的弹性连续体，理想化为只有有限个自由度的单元集合体，使问题简化为适合于数值解法的结构型问题。因此，只要研究并确定有限大小的单元力学特性，就可根据结构分析的方法求解，使问题得到简化。有限元法的分析过程应用有限单元法求解各种问题总是遵循定的步骤。有限单元法分析过程可大概归纳为以下几点弹性连续体的离散化这是有限单元法的基础。所谓离散化，就是假想把被分析的弹性连续体分割成由有限个单元组成的集合体。这些单元仅仅在节点处连接，单元之间荷也仅由节点传递。连续体的离散化又称为网格划分。离散而成的有限单元集合体将替代原来的弹性连续体，所有的计算分析都搭在这个计算模型上进行。因此，网格划分将关系到有限元分析的速度和精度，以至计算的成败。有限元离散过程中有重要环节是单元类型的选择。这应根据被分析结构的几何形状特点，综合载荷约束等全面考虑。选择单元位移模式这是单元特性分折助第步。假设个简单的函数来模拟单元内位移的分布规律，这个简单的函数，通常是选择多项式，称为位移模式或位移函数。多项式的项数及阶数将取决于单元的自由度数和有关解的收敛性要求。单元位移模式又要转换成用节点位移来表示，所以它也决定了相应的位移插值函数。从这里也可看到，选择合适助位移函数是有限元分析的关键，它将决定有限元解答的性质与近似程度，所以它的选样应遵循定的准则。分析单元的力学性质在选择了单元类型和相应的位移模式后，即可按几何方程物理方程导出单元应变与应力的表达式。然后应用虚功原理或变分法或其他方法建立各单元助刚度短阵，即单元节点力与节点位移之间的关系。单元分析的另内容是将作用在单元上的非节点载荷移置到节点上，形成等效节点载荷矩阵。因为有限单元法假设载荷是作用在节点上，并由节点传递的。整体分析，组集结构总刚度方程整体分折的基础是依据所有相邻单元在公共节点上的位移相同和每个节点上的节点力与节点载荷保持平衡这两个原则。它包括两方面内容是由各单元助刚度短阵集合成整体结构的总刚度矩阵二是将作用于各单元的等效节点力集合成结构总的载阵矩阵.这两项就组成了整体结构的总刚度方程.约束处理并求解总刚度方程引进边界约束条件，修正总刚度方程后，就可求得节点位移。求解大型联立代数方程组的方法有很多，求解的时间占据了整个有限元计算时间的大部分。计算单元应力根据求得的位移可以求出结构上所有感兴趣部件上的应力。并能够绘出结构变形图及各种应力分量应力组合的等值图。有限元分析软件的简介是种应用广泛的通用有限元工程的分析软件。功能完备的预处理器和后处理器又称预处理模块和后处理模块使易学易用，强大的图形处理能力以及得心应手实用工具使得使用者轻松愉快，奇特的多平台解决方案使用户物尽其用，且有多种平台支持和异种异构网络浮动能力，各种硬件平台数据库兼容，使其功能致，界面统。目前，已经广泛应用于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工业及科学研究。软件含有多种分析能力，包括简单的静态分析和复杂的非线性的模态分析，可用来求结构流体电力电磁场及碰撞