（毕业设计全套）HQJ500型节油车车架优化设计（打包下载）㊣精品文档值得下载

（毕业设计全套）HQJ500型节油车车架优化设计（打包下载）

，点击按钮如下图.所示，则模型自动导入到中，此时.软件自动打开，点击下的，则模型导入成功。图.导入界面通过.格式文件导入首先，在环境下建立好零件模型或者完成零部件的装配，然后,选择主菜单文件下的保存副本子菜单，弹出保存副本对话框后，文件类型选择.,在新名称框内为模型输入新名称,点击确定按钮会弹出输出对话框,在输出对话框中可以设置输出图元的类型参考坐标系以及文件结构。输出的图元类型有线框边曲面实体壳基准曲线和点,缺省输出图元是曲面,缺省是输出所有面组,点击面组.选择特定面组输出。可以选择多种图元类型进行输出,但是不能同时输出曲面和实体或者曲面和壳。单击定制层.按钮设置各层的输出特性。文件结构类型有平整级所有级别所有零件，默认输出为平整。平整将组件的所有几何输出到个文件。导入到另个系统时,该组件就担当个零件的角色。应将每个零件分别放到个层上,以便在接受系统中能加以区别。级输出个组件的文件,该文件只包含顶级几何如组件特征。所有级别输出个组件的文件。用它可创建带有各自的几何和外部参照的元件零件和子组件。该选项支持所有层次。所有零件将个组件作为多个文件输出到，这些文件中包含所有元件和组件特征的几何信息。零件使用相同的参照坐标系，使接受系统中的重新装配更加容易。本次技能训练选择实体特征，然后点击确定完成。导入.文件的方法有两种种是通过软件的用户界面操作导入种是通过输入命令导入。本次技能训练可采用第种方法。通过用户界面操作导入的步骤是选择主菜单下的子菜单的次级子菜单.,弹出导入属性设置对话框,在导入属性设置对话框中可以设置是否导入所有数据，是否合并图元，是否创建实体，是否删除小面。点击按钮弹出文件路径选择对话框,在文件路径选择对话框中选择好所需精度，输入文件路径后,点击按钮完成文件导入。设置内存与选求解器正确设置内存分配。操作如下点击任务栏开始菜单。图.左下角开始菜单点击.图.设置过程截图进入设置界面。图.设置界面正确选择求解器跟和求解器相比，他要求较小的硬盘空间，对于求解较大模型计算速度更快。对于板壳模型，较大模型，方法分析十分有效，对于其他问题如带有对称矩阵，稀松矩阵正定不定的非线性求解中，求解方法也是十分值得推荐的。求解法要求的内存至少是的两倍。仅对静力分析完全法瞬态分析，扩展的模态分析有效，求解器可以有效的带有约束方程的矩阵求解。求解器可以处理有高级单元带来的病态问题。病态可以有单元的大长宽比造成，也可以由单元的接触属性，弹塑性属性等造成。在本例的结构静力分析中采用的是求解器。操作步骤如下点击操作页面左侧菜单栏中的。图.操作过程截图点击拓展菜单选项。图.操作过程截图点击图示选项。图.操作过程截图打开求解器菜单选项。图.操作过程截图打开求解器菜单选项，选择格式求解器。图.操作过程截图点击图示选项。图.操作过程截图点击求解选择项，并将划条移到靠近速度侧，以提高求解速度。图.操作过程截图图.操作过程截图.节油车车架的结构静力分析参数的定义三个车架的材料均选用铝合金。偏好选项中选中，前处理器中设置弹性模量的值为，泊松比为.。网格的划分方案二三对应的车架模型由于车架壁厚较薄，所以均采用级精度划分。方案网格划分前后截图。图.导入模型截图图.网格划分截图方案二网格划分前后截图。图.导入模型截图图.网格划分截图方案三网格划分前后截图。图.导入模型截图图.网格划分截图施加约束和载荷受力分析以节油车整体为研究对象，除了受到来自驾驶员发动机车架等的主动力重力外，还受到来自地面的支反力作用。地面作用给节油车的支反力包括前桥支反力和后桥支反力，前桥支反力又包括左前桥支反力和右前桥支反力。各力的大小及确定力作用位置的根据是第步，将前桥两端投影为车架纵向对称平面的点，同理后桥两端也投影为车架纵向对称平面的点，节油车整体的质心位置设定为节油车重心位置，根据力学平衡方程式和对重心取矩的力矩式，求出前桥的总支反力和后桥的支反力第二步，求得车架前桥支反力求得等值的反作用力后，根据该反作用力与左前桥支反力右前桥支反力的力学平衡方程式和力矩式，求得左前桥支反力和右前桥支反力，受力分析截图如下图.方案受力截图图.方案二受力截图图.方案三受力截图施加约束载荷分别对三个车架模型的前桥凸台和后桥矩形管端面进行约束。在本设计中主要以纯弯曲工况和弯扭工况来对节油车车架进行分析比较。纯弯曲工况下是在前桥两端施加全约束，后桥也施加全约束弯扭工况下施加约束是在前桥左端施加全约束，前桥右端不施加约束，后桥施加全约束。纯弯曲工况下施加约束载荷。图.方案施加约束载荷截图图.方案二施加约束载荷截图图.方案三施加约束载荷截图弯扭工况下施加约束和载荷。图.方案施加约束载荷截图图.方案二施加约束载荷截图图.方案三施加约束载荷截图车架的静力分析纯弯曲工况下静力分析截图图.方案的车架位移云图图.方案的车架应力云图图.方案二的车架位移云图图.方案二的车架应力云图图.方案三的车架位移云图图.方案三的车架应力云图弯扭工况下静力分析截图方案结构静力分析截图图.和图.图.方案的车架位移云图图.方案的车架应力云图方案二结构静力分析截图图.和图.。图.方案二的车架位移云图图.方案二的车架应力云图方案三结构静力分析截图图.和图.。图.方案三的车架位移云图图.方案三的车架应力云图车架静力分析的对比及阶段性结论通过软件对三个车架进行两种工况下的有限元结构静力分析，发现纯弯曲工况下车架车架变形不显著，应力均不大，而发现在弯扭工况下车架局部变形明显，而且车架的应力值也较大。经过综合考虑，对弯扭工况的静力分析应该作为对三个车架进行比较和筛选的依据。故得出以下结论表.三种方案弯扭工况下的计算结果方案方案二方案三最大位移值.最大应力值由表可知，方案三所对应的车架的应力最大值为，大于所选材料铝合金的屈服极限，而且相对比较而言，方案三的最大位移量也是最大的，所以方案三不可取。方案和方案二通过比较可以看出，方案二所受的最大应力和最大位移都比方案的要小。再结合在第二章所讨论的内容可以得出个暂时的结论方案二是三个方案中最好的个方案。接下来将会对比较好的车架结构方案二进行基于实际的优化设计。.基于实际的节油车车架优化设计优化设计的基本概念除了可以进行结构静动力分析，还有个非常有用的高级功能优化设计。它可以帮助用户快速的找到设计的最优方案，选择命令，可进行的优化设计模块。优化设计是种寻找或确定最优设计方案的技术。所谓“最优设计”，指的是种方案可以满足所有的设计要求，而且所需的支出如重量面积体积应力费用等最小。也就是说，最优设计方案就是个最有效率的方案。对于个设计方案来说，许多方面都是可以优化的，如尺寸形状如过度圆角的大小支撑位置制造费用自然费用和材料特性等。实际上，所有可以参数化的选项都可以进行优化设计。程序提供了两种优化方法零阶方法和阶方法。这两种方法可以处理绝大多数的优化问题。零阶方法是个很完善的处理方法，可以很有效地处理大多数工程问题。阶方法基于目标函数对设计变量的敏感程度，因此更加适合于精确的优化分析。对于这两种优化方法，程序还提供了系列的分析评估修正的循环过程。九是对于初始设计进行分析，对分析结果就设计要求进行评估，然后修正设计。这循环过程重复进行直到所有的设计要求都满足为止。除了这两种优化方法，程序还提供了了系列的优化工具以提高优化过程的效率。例如，随机优化分析的迭代次数是可以指定的。随机计算结果的初始值可以作为优化过程的起点数值。优化变量是优化设计过程中的基本变量，包括设计变量状态变量和目标函数。优化变量由用户定义的参数来指定。在优化中，用户必须指出在参数集中哪些是设计变量，哪些是状态变量，哪些是目标函数。设计程序是指确定个特定模型的参数的集合。般来说，设计序列是由优化变量的数值来确定的，但所有的模型参数包括不是优化变量的参数组成了个设计序列。分析文件是个的命令流输入文件，包括个完整的分析过程预处理求解后处理。它必须包含个参数化模型，用参数定义模型并指出设计变量状态变量和目标函数。由这个文件可以自动生成优化循环文件，并在优化设计中循环处理。个合理的设计是指满足所有给定的约束条件的设计如果其中任约束条件不满足，设计就会认为是不合理的。而最优化设计是既满足所有的约束条件又能得到最小目标函数值的设计。考虑到该节油车车架结构的复杂性，故在本设计中采用最原始的优化方法即通过多次变换不同梁段截面的方法，从而得到相对较好的结果。从前面的章节中已经选出了个相对最为合理的结构方案二。下面将对方案二进行结构优化设计。基于实际的车架结构优化设计通过用软件再次进行两次建模，得到了结构大体相同，但在不同位置具有不同梁截面的车架，使得车架的最大应力逐渐趋于选用材料的屈服极限应力。从而达到了优化车架质量的目的。下面四幅截图是次变换截面和二次变换截面的位移云图和应力云图。次变换截面的是和，二次变换截面是和。图.次变换的位移云图图.次变换的等效应力图图.二次变换的位移云图图.二次变换的等效应力图车架优化设计的阶段性结论通过对车架的两次截面变换可以得到车架优化的阶段性结论表.两次变换的计算结果变换变换二最大位移值最大应力值通过上述位移云图和应力云图可以看出，经过变换截面，车架的最大位移量和最大应力值都逐渐增大，但基于车架的工作特性和车架的材料的特性可以看出车架经过两次变换后，最终的刚度和强度都是非常令人满意的。通过质量属性可以查得变换次和变换二次车架的质量的分别为.和.。所以第二次变换截面的车架是本设计的最终优化结果，下面将对该车架进行模态分析。.节油车车架模态分析有限元模态分析简介动态分析用来确定惯性质量效应和阻尼起重要作用时结构或构件的动力学特性。动态分析通常指分析旋转机械引起的震动汽车碰撞等引起的撞击曲轴等的交变作用力地震冲击波的载荷火箭发射的随机震动。按照运动方程的求解形式的不同，动态分析可分为模态分析瞬时动态分析谐波响应分析。模态分析是动态分析的种。模态分析是用来确定结构的振动特性的种技术，这些震动特性包括固有频率振型振型参与系数即在特定方向上个振型在多大程度上参与了震动等。模态分析是所有动态分析类型的最基础内容。如果要进行谐波响应分析或瞬态动态分析，固有频率和振型也是有必要的。模态分析假定结构是线性的。任何非线性特性如塑性单元即使定义了也将被忽略。模态提取是用来描述特征值和特征向量计算的术语，在中模态提取的方法有种子空间法法法缩减法不对称法阻尼法。使用何种模态提取方法主要取决于模型的大小相对于计算机的计算能力而言和具体的应用场合。和其他分析样，模态分析也有和命令流两种操作方式。优化后车架的模态分析最后对车架进行模态分析，提取其空载状态下的前几阶固有频率及相应振型，作为评价其动态性能好坏的参数。将模态提取方法定为，并设定提取的模态阶数位，起止频率分别为和，提交计算，获得各阶频率。下面是车架的前六阶振型图。图.车架第阶振型图图.车架第二阶振型图图.车架第三阶振型图图.车架第四阶振型图图.车架第五阶振型图图.车架第六阶振型图优化后车架模态分析结论由于型节油车在良好的参赛路面上行驶，所以由不平路面所引起的震动可以忽略又因为该车没有装有减震器，所以也不用考虑其对震动的影响。故只需要考虑发动机的震动频率是否与车架的固有频率重合或接近即可。本田单缸四冲程发动机的曲轴每转两圈，发动机点火次，根据发动机的每分钟转速换算出发动机每秒钟的转速，再根据发动机每秒的转速