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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。由于时间关系和其他原因，本文未能对车架作优化设计及动态特性分析，在以后的研究中，可以通过对ANSYS软件更加深入的学习来完善。谢谢各位答辩老师的评审，请各位老师指正！