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1、目录摘要1Abstract21 绪论31.1 课题背景31.2 课题的目的和意义31.3 国内外发展现状41.4 车架的功用和要求42 基于UG的车架实体建模52.1 UG软件简介52.2典型的车架分类与特点72.2.1 框式车架72.2.2 脊梁式车架92.2.3 综合式车架92.3 总体结构方案的确定102.4 车架纵梁的形式102.5 车架横梁的形式122.6 纵、横梁的连接142.7车架实体UG模型及其材料的确定163 车架的强度分析173.1 车架的受载分析173.2 中间纵梁的有限元分析183.2.1有限元分析软件ANSYS183.2.2 中间纵梁的模型创建213.2.3 定义材料
2、属性223.2.4 中间纵梁的网格划分223.2.5 车架中间纵梁的约束施加和载荷施加233.2.6 车架中间纵梁的受力变形分析243.2.7 车架中间纵梁的应力分析254 结束语265 谢辞276 参考文献27某越野车车架结构设计摘要：车架是汽车上重要的承载部件，车辆所受到得各种载荷最终都传递给车架，因此，车架结构性能的好坏直接关系到整车设计的成败。特别是对经常需要行驶在恶劣路面的越野车，对车架要求更高，在进行车架设计时考虑车架结构的优化，对提高整车的各种性能，降低设计与制造成本，增强市场竞争力等都具有十分重要的意义。本文介绍了一种越野车车架结构的设计方案。文章阐述了车架的功用和分类等基本知
3、识，并介绍了完成本设计所需要的UG、ANSYS等软件。本设计采用边梁式车架设计方案，文章描述了车架纵梁、横梁的设计形式；横梁的形式及布置方案；纵梁与横梁的固定及联接；对车架进行受载分析；并对车架中间纵梁进行了有限元分析。关键词：车架 结构设计 有限元Abstract: The frame is an important loadbearing part of the automotive, different types of load which are forced on the automotive /(that the automotive subject ) are finally
4、transmitted to the frame. Thus, the property of the structure of the frame is the key to the design of entire car. Especially the full-wheel-driven car which usually works in bad condition has a high desire of the frame. We should take the optimization of the structure of the frame into consideratio
5、n when we perform the design of the frame for it has an great influence on improving the property of the entire car, reducing the cost of the design and manufacturing and enhancing the competition of the market. This paper introduces a new design of the structure of full-wheel-driven frame. It discu
6、sses some basic knowledge, such as the function and classification. It also introduces the softwares which are needed in this design, for example ,UG and ANSYS. This design adopts ladder type frame, and describes the form of the design of the transverse and longitudinal beam of the frame; the form a
7、nd layout of the transverse beam; the fixation and connection of the transverse and longitudinal beam; the analysis of the load of the frame; the analysis of middle longitudinal beam with the ANSYS.Keywords: Automotive frame; Design of structure; Finite Element Analysis1 绪论1.1 课题背景中国汽车工业规模在迅速增长，目前我国
8、的汽车年产量已跃居世界第三位，仅次于美国、日本。近几年来，我国越野车行业飞速发展，市场规模急剧扩大。在低端市场，涌现了如长城和双环等一批知名民营汽车企业；在中端市场，主流越野车企业通过引进国外技术，形成了北京吉普切诺基、长丰猎豹、郑州日产帕拉丁、华泰汽车特拉卡等知名企业和品牌。通过消化吸收引进技术，我国越野车厂家已掌握了一些关键技术，初步建立了稳定、成熟的越野车零部件配套体系。汽车作为交通运输工具之一，在人们的日常生活中发挥着非常重要的作用。随着国民经济的快速发展，汽车工业也得到了飞速发展，在现代化发展的今天，生产出结构轻、性能好、质量高、用途广、安全可靠的汽车，成为了厂家和客户共同关注的焦点
9、。汽车作为工程领域的一个分支，面临很多问题和困难，包括复杂的几何形状、复杂的载荷作用以及复杂的支承约束等。在实际汽车结构设计中，安全性是首要的，在保证安全的前提下，又要使车架的结构合理，便于加工和装配，同时也要减少材料的量。这需要对车架的强度进行分析，通过强度分析，有针对地对一些主要构件进行结构优化设计。1.2 课题的目的和意义作为汽车总成的一部分，车架承受着来自道路及各种复杂载荷的作用，特别是对越野车，经常行驶在较差的路面或者无路的野外，要求具有足够的强度和刚度以承受汽车的载荷和从车轮传来的冲击。而且汽车上许多重要总成件都是以车架为载体，因此，设计出重量轻而各方面性能达到要求的车架结构是一项
10、重要的工作。传统的车架结构设计是采用类比的思想进行经验设计，设计出的车架结构除了个别部位的应力水平较高外，大部分部位的应力水平低，强度富余大。因此，有必要采用合理的设计方法以降低车架的重量，减小汽车的制造成本，提高市场竞争力。1.3 国内外发展现状早期汽车所使用的车架，大多都是由笼状的钢骨梁柱所构成的，也就是在两支平行的主梁上，以类似阶梯的方式加上许多左右相连的副梁制造而成。车体在车架之上，至于车门、沙板、引擎盖、行李厢盖等板件，则是另外再包覆于车体之外，因此车体与车架其实是两个独立的构造。这种设计的最大好处，在于轻量化与刚性得以同时兼顾，因此受到了不少跑车制造商的青睐，早期的法拉利与兰博基尼
11、都是采用的这种设计。由于钢骨设计的车架必须通过许多接点来连结主梁和副梁，加之笼状构造也无法腾出较大的空间，因此除了制造上比较复杂、不利于大量生产之外，也不适合用在强调空间的四门房车上。随后，单体结构的车架在车坛上成为主流，笼状的钢骨车架也逐渐改由这种将车体与车架合二为一的单体车架所取代。目前国内外车架的结构形式主要有三种：边梁式车架、中梁式车架（或称为脊梁式车架）和综合式车架。1.4 车架的功用和要求在有车架汽车（例如各种货车、大部分越野车、一些客车等）中，车架被用作汽车各总成（包括发动机、底盘、车身中的各总成）的安装基体，承受这些总成的重量及传给车架的各种力和力矩。对车架的主要要求包括以下几
12、点。具有足够的强度，以保证在汽车大修里程内，车架的主要零部件不因受力而破坏。具有足够的抗弯强度，以保证车架的变形在允许范围之内，利于车架上各总成的正常工作。货车车架的最大弯曲挠度应该小于10mm。具有合适的扭转刚度。一般希望车架两端的扭转刚度大些，而中段小些。车架要轻。车架自身质量一般应该在整车整备质量的10%以内。车架按其总成结构形式可分为框式（包括边梁式和周边式）、脊梁式、综合式。2 基于UG的车架实体建模2.1 UG软件简介图2.1 UG初始界面UG NX（原名：Unigraphics）是一个由西门子UGS PLM软件开发，集CAD/CAE/CAM于一体的产品生命周期管理软件。UGS N
13、X支持产品开发的整个过程，从概念（CAID），到设计（CAD），到分析（CAE），到制造（CAM）的完整流程。 UG从CAM发展而来。20世纪70年代，美国麦道飞机公司成立了解决自动编程系统的数控小组，后来发展成为CAD/CAM一体化的UG1软件。90年代被EDS公司收并，为通用汽车公司服务。2007年5月正式被西门子收购；因此，UG有着美国航空和汽车两大产业的背景。 自UG 19版以后，此产品更名为NX。目前最新版本是NX7.5。NX 是 UGS 新一代数字化产品开发系统，它可以通过过程变更来驱动产品革新。NX 独特之处是其知识管理基础，它使得工程专业人员能够推动革新以创造出更大的利润。 N
14、X 可以管理生产和系统性能知识，根据已知准则来确认每一设计决策。NX 建立在为客户提供无与伦比的解决方案的成功经验基础之上，这些解决方案可以全面地改善设计过程的效率，削减成本，并缩短进入市场的时间。NX 使企业能够通过新一代数字化产品开发系统实现向产品全生命周期管理转型的目标。NX 提供了完整的集成的流程自动化工具套件，使公司可以收集和重用产品及流程知识，从而促进使用企业最佳实践。 设计效率 NX 利用独特的三维精确描述技术和功能强大的新设计工具重新定义了CAD 生产效率，可提高工作效率、加快设计流程、降低成本并改善决策过程，同时还可增强 PLM 精确描述框架的三维外观。 CAE 效率 通过集
15、成主流几何体工具及最新的用于建模、仿真、自动化和测试相关性的强大分析技术，NX 重新定义了 CAE 效率。将仿真与设计同步，执行更快的设计分析迭代，作出更好的工程决策，从而更快更好地提供产品。 制造效率 通过利用下面两个新应用程序将您置于特定编程任务环境中，NX 重新定义了零件制造效率：NX 叶轮切削，用于复杂的叶轮编程；NX CMM 数控检测编程，可根据 PMI 模型数据自动运行。UG软件基于约束的特征建模技术和传统的几何建模技术相结合，具有极为强大的及按摩功能。实体建模在UG中可以进行二维模型和三维模型的草图设计、各种曲线的生成和编辑、扫描实体和旋转实体建模，以及参数化设计等实体建模工作。2. 曲面建模UG同时具有强大的曲面建模能力，可以实现直纹面、扫描面、自由曲面的建模，而且还能够实现广义扫描、动态调整曲面以及曲面编辑等功能3. 特征建模UG特征建模模块提供了各种标准特征的设计，如孔、键槽、腔体、方形、圆形、凸台、圆柱、球体、管道、圆角和倒角等的设计，另外，特征扩展包括特征拉伸、特征旋转、特征扫描等。4. 装配建模UG装配建模模块主要提供了以下几种功能l 装配导航；l 参数化装配模块；
