【KX89页】毕业论文：基于ANSYS的汽车车架可靠性分析研究.doc文档模板下载

由于现在汽车不断向着高速化发展，为了保证安全行驶，所以车架设计的可靠性就显得非常重要了。

利用软件对汽车车架进行可靠性分析，可以在设计阶段判断车架的寿命薄弱位置，通过修改设计可以预先避免不合理的强度刚度分布。

因此，它能够减少试验样机的数量，缩短产品的开发周期，进而降低开发成本，提高市场竞争力。

帷幕的时候，出现了种当时人们都不屑的交通工具。

工程结构的设计制造提供了强有力工具。

汽车产业属于高科技产业，要设计生产出性能优越安全可靠的汽车，不应用计算机进行辅助设计分析是根本不可能实现的。

因此，汽车的各个生产设计部门都非常重视在设计制造过程中采用计算机技术。

其中，用于结构设计中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。

课题的背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。

课题的背景当十八世纪即将卸下算机技术。

行辅助设计分析是根本不可能实现的。

因此，汽车的各个生产设计部门都非常重视在设计制造过程中采用计部分内容简介现状常规设计与可靠性设计可靠性分析功能蒙特卡罗法响应面法可靠性分析般步骤车架可靠性该分析的假设变量的确定纵梁可靠性分析过程本章小节论文总结所做的工作需要进步改进的地方致谢参考文献绪论计算机的出现给社会带来了深刻的变革，同时也为工程结构的设计制造提供了强有力工具。

汽车产业属于高科技产业，要设计生产出性能优越安全可靠的汽车，不应用计算机进行辅助设计分析是根本不可能实现的。

因此，汽车的各个生产设计部门都非常重视在设计制造过程中采用计算机技术。

其中，用于结构设计中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。

课题的背景当十八世纪即将卸下帷幕的时候，出现了种当时人们都不屑的交通工具。

可是谁也没有想到它会发展的那么快，对现在人们的生活会有那么大的影响。

这种交通工具就是汽车。

而当时人们最热衷的马车却早已不见踪影。

百年来的发展，现在的汽车已经超出了交通工具的范畴，正在朝着个性化的方向发展。

虽然如此，汽车的可靠性还是不容忽视的，如最近丰田汽车发生的因制动脚踏板电子制动主动系统所引发的召回门事件，在常人看来，方面是由于丰田的扩张过快，所造成了企业在发展的速度上无暇顾及发展过后的稳妥质量把握问题另方面丰田的控制成本让世界感到惊讶。

所以，在丰田汽车质量问题在北美东窗事发之际，汽车的可靠性，俨然已经成为令人注目的大问题。

现代企业为了发展，在产品的开发设计上就必须短开发周期，进而降低开发成本，而利用有限元软件对产品进行分析正好满足企业的要求。

特别是诞生于七十年代的软件，由于其出色的功能和几乎完美的计算而席卷了有限元大半个市场。

车架是汽车各总成的安装基体，它的功能是将发动机底盘车身等总成连成辆完整的汽车。

在行驶中，它不但要承受汽车各总成的质量和有效载荷，而且还要承受行驶时所产生的各种静载荷和动载荷。

由于现在汽车不断向着高速化发展，为了保证安全行驶，所以车架设计的可靠性就显得非常重要了。

利用软件对汽车车架进行可靠性分析，可以在设计阶段判断车架的寿命薄弱位置，通过修改设计可以预先避免不合理的强度刚度分布。

因此，它能够减少试验样机的数量，缩短产品的开发周期，进而降低开发成本，提高市场竞争力。

因此，正是基于以上情况，我选择了课题基于的汽车车架可靠性分析研究作为自己的毕业设计。

希望我的工作对今后使用分析汽车车架可靠性并由此而进行的车架设计提供理论支持和数据参考。

论文选题的意义与目的论文选题的意义随着现代汽车设计要求的日益提高，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能和车架的性能。

车架在各种载荷作用下，将发生弯曲偏心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及变形情况，有限元法正好能够解决这问题。

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。

通过可靠性计算模块，能预测产品的可靠度，为产品的设计及投入市场提供依据。

综上所述，有限元法已经成为现代汽车设计的重要工具之，在汽车产品更新速度越来越快，设计成本越来越低和舒适性要求越来越高的今天，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。

论文选题的目的通过本文的研究，基本达到以下目的建立车架结构有限元分析的规范化步骤，为将有限元技术应用于车架设计做好基础性工作。

通过运用有限元软件对车架结构进行分析，可供车架设计有关人员提供参考。

对所研究的车架进行结构的静动态特性分析，为车架的设计提供理论支持。

讲述分析的过程及注意是事项，提供实际的参考价值。

有限元法在车架结构设计中的应用现状及问题车架结构设计与分析的概述早期车架设计采用设计和试验交叉进行，即在车架结构定型之前往往经过多轮设计，设计面对的对象是实物，需要经过样品制造试验修改再设计的往复，这种方式不可避免地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。

那个时候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，由于很多梁是变截面的，这样就不得不在变截面处使用多根梁来模拟，这种方法算得的结果误差很大。

接着提出的车架结构扭转强度计算方法，但是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，在实际运用中存在着很大的困难。

后来，人们将比较设计的思想应用于车架设计中。

这种设计方法是以同类型的成熟样车为参考来进行车架的设计，由于这样的对照设计考虑的因素比较少并且设计出来的产品比较安全，所以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，些局部强度富裕较大，产生材料浪费等现象。

世纪年代以来，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严格的简化，既可以考虑各种计算要求和条件，也可以计算各种工况，而且计算精度高。

有限元法将具有无限个自由度的连续体离散为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问题。

只要确定了单元的力学特性，就可以按照结构分析的方法求解，使分析过程大为简化，配以计该单元为三维十节点四面体结构实体单元，图为该单元的示意。

单元具有二次位移型函数，非常适合于模拟不规则形状的结构，例如由各种系统产生的网格模型。

本单元由个节点定义，每个节点有个自由度节点坐标系的方向的平动。

此单元还具有塑性蠕变膨胀应力刚化大变形和大应变的功能。

图单元的示意图汽车弯曲工况的分析求解为建立的有限元车架模型选择分析类型，如图。

图选择的分析类型根据分析，选择指定位移的方法模拟悬架系统的变形。

表为车架各处的位移约束条件。

表弯曲工况下车架各处的位移约束条件约束位置约束方式指定位移左侧前钢板弹簧滑板端支架右侧前钢板弹簧滑板端支架前钢板弹簧固定端支架后钢板弹簧滑板端支架后钢板弹簧固定端支架图分别对应表在相应位置处选三个节点施加的约束。

图左侧前滑板端支架处节点约束图右侧前滑板端支架处节点约束图前固定端支架处的节点约束图后固定端支架处的节点约束车架所承受的载荷施加主要遵循的原则货物的重量按均布载荷施加到左右外纵梁上发动机变速箱驾驶室及其附件的重量按集中载荷施加在其安装位置油箱备用胎以集中力的方式施加在其支架所在的纵梁上车架自身的重量看作是作用在车架每个节点上。

车架有限元模型加载质量分布情况如表。

表车架有限元模型加载质量分布情况名称加载质量货物发动机变速箱驾驶室司机和乘员按人算油箱备用胎汽车在实际行驶过程中，车架主要受动载荷的作用。

而动载荷的大小主要是通过动载系数衡量。

为了得到有实际意义的数值，我们在整车位于水平位置，满载，沿垂直方向乘以个动载系数，模拟货车运行过程中瞬时受力情况。

动载系数取决于个因素道路条件汽车行驶状况如车速和汽车的结构参数如悬架弹性元件的刚度车轮刚度等。

动载系数的计算公式为式中前轮弹簧系统的刚度后轮弹簧系统的刚度车辆自重道路常数，对载货汽车经验系数车速由于缺少必要的数据，我们根据些研究资料取弯曲工况下的动载系数。

表为车架有限元模型具体加载情况。

车架所受各部件载荷的计算公式为式中元件质量，车架受到的相应元件的载荷，动载系数表车架有限元模型具体载荷分配情况名称货物载荷说明货物在车架外纵梁到的位置上均匀取个节点模拟均布力，每个节点施加发动机变速箱按照发动机的安装位置在处取个节点，每个节点施加驾驶室司机和乘员按人算按照驾驶室的安装位置在处取个节点，每个节点施加油箱按照油箱的安装位置在处取个节点，每个节点施加备用胎按照驾驶室的安装位置在处取个节点，每个节点施加车架自重重力加速度按施加，如图图重力的施加情况约束和载荷施加完毕后的车架有限元模型如图。

图约束和加载后的车架有限元模型检查载荷无误后即可求解。

后处理车架受载后的变形及其变形前的边界如图。

图车架受载后的变形及其变形前的边界将结果缩放因子修改为，如图。

图修改后的缩放因子绘制位移和应力的节点解，图为节点位移场分布等值线图，图为节点应力场分布等值线图。

图节点位移场分布等值线图图节点应力场分布等值线图由车架的变形图可知车架后部和驾驶室后部变形量比较大，最大位移节点出现在车架后部，最大值为，这样的变形量不会使固定在车架上的各总成因为车架的变形而出现早期损坏或者是失去其正常工作的能力。

而中部适当的变形可以起到缓冲的作用，而且可以避免应力集中，防止局部发生损坏。

装有转向器和前悬架的车架部分变形较小，这样对汽车的转向性