《基于ug与ansys的大学生节能车(hljit-3a型)结构优化设计毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于ug与ansys的大学生节能车(hljit-3a型)结构优化设计毕业论文.doc（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 要汽车工业随着国民经济发展和交通运输体系的全面建立得到了飞速发展。汽车车架作为汽车总成的一部分，承受着来自道路和装载的各种复杂载荷作用，并且汽车上许多重要总成件都是以车架为载体，因而车架的强度和刚度在汽车总体设计中起到非常重要的作用，节能车架的轻量化设计有助于对节能车节能提高性能。本设计利用UG软件三维建模，有限元分析软件ANSYS对节能车车架进行绘制建模和分析研究。分别讨论该车架静态时在纯弯曲工况和扭转工况下的静强度分析，进行静态时的刚度分析；分析车架在弯曲工况、扭转工况、搓板路工况和紧急转弯情况下的静态动强度分析。预期分析，该车架的应力值小于材料的强度极限，是否满足设计的要求，是否强度
2、偏大，比较经济性。本文还进行了车架的动态分析，主要是模态分析，它是结构动态设计的核心，克服了静态方法的局限性，强调从结构的整体考虑问题。通过对车架进行模态分析，设计中提出几种方案对车架进行了轻量化设计，优化的结果使得车架自身重量减少，节约原材料，降低生产的成本，提高汽车的燃油经济性，并且有利于环保。关键词：节能车车架；有限元；静力学分析；模态分析；轻量化设计AbstractWith the national economy and automobile transportation system has been the rapid development of fully establish
3、ed. Automobile frame assembly as part of a vehicle to withstand the load from the road and the various complex loads, and the cars are based on many important pieces of the frame assembly as the carrier, which frame the overall strength and stiffness in the car Design to a very important role to pla
4、y, saving lightweight frame design helps improve performance of energy saving vehicles.The three-dimensional modeling software designed by UG, ANSYS finite element analysis software to draw on the energy-saving vehicle frame modeling and analysis. Discussion of the frame, respectively, in pure bendi
5、ng static conditions and to reverse the condition of the static strength analysis of the static stiffness analysis; analysis of frame conditions in bending, torsion condition, washboard road conditions and emergency situations turn static dynamic strength analysis. The results show that the stress o
6、f the frame is less than the ultimate strength of the material to meet the design requirements, but the intensity is too large, so the relatively poor economy. This frame also carried out a dynamic analysis, modal analysis are mainly, it is the core of the structure dynamic design overcomes the limi
7、tations of static methods, emphasizing the whole to consider the issue from the structure. By modal analysis frame, the design of several options put forward were a lightweight frame design and optimization of the result that the weight reduction of the frame itself, saving raw materials, lower prod
8、uction costs and improve vehicle fuel economy, and conducive to environmental protection.Keywords：Energy saving vehicles；Finite element；Static analysis；Mmodal analysis；Lightweight design显示对应的拉丁字符的拼音字典目 录摘要IABSTRACTII第1章 绪 论11.1选题的背景、研究目的及意义11.2 节能车国内外研究现状11.2.1节能车发展历程11.2.2节能车国内外研究状况及结果21.3研究内容及研究方法
9、51.3.1研究内容51.3.2研究方法5第2章 节能车车架整体结构方案选定72.1 节能车的工作原理与设计理念72.1.1节能减排72.1.3人人参与72.2 节能车的主要结构方案确定82.2.1节能车车架设计要求82.2.2 节能车的整体结构形式及基本组成112.2.3 节能车的各零部件之间的连接关系132.2.4节能车架制作工艺分析172.3 节能车车架的结构尺寸192.3.1 节能车整体结构192.3.2 节能车车架各部位的定位202.4本章小结21第3章 节能车车架建模设计223.1 基于UG软件三维建模223.1.1 UG软件简介223.1.2 节能车架三维建模233.1.3 零配
10、件三维建模263.1.4 轻量化分析273.2 车架装配273.3干涉检查283.4整体车架轻量化分析283.5 本章小结31第4章 节能车车架参数分析324.1 节能车重量计算324.2 节能车车架建模324.2.1 节能车车架力学建模与分析334.2.2 节能车车架参数化建模与分析334.3 节能车车架结构加强措施364.4 本章小结38第5章 节能车车架轻量化分析395.1 ANSYS有限元分析软件介绍395.2 ANSYS与UG接口的建立415.3节能车架静力学分析425.4 节能车架模态分析455.5 本章小结49结论50参考文献51致谢53附录A54附录B58第1章 绪 论1.1选
11、题的背景、研究目的及意义本田（Honda）科研工业（中国）投资有限公司主办的以“挑战一升、环保一生”为口号的 Honda中国节能竞技大赛，在参与比赛的实践中，培养高素质的工程师。在这样的背景下，汽车领域的节能和减排，对保障国民经济健康持续发展、保护我们赖以生存的环境具有重要的现实意义。从技术方面来讲主要措施有轻量化和电子化，可以将汽车的燃料或能量消耗量、废气排放量减到最低。汽车领域的节能和减排，对保障国民经济健康持续发展、保护我们赖以生存的环境具有重要的现实意义。从技术方面来讲主要措施有轻量化和电子化，可以将汽车的燃料或能量消耗量、废气排放量减到最低。节能车采用非常规车用能源或采用常规的车用燃
12、料，采用新型车载动力装置，综合节能车的动力控制和驱动方面的先进技术，形成技术原理先进，具有新技术，新结构的汽车。载运节能汽车包括有：混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器，二甲醚）汽车等。但针对现阶段节能竞赛仅需常规车用燃料，对其机构优化达到单位有效能源所能达到到最大期望值。在汽车技术发展日新月异的今天，“节能、环保、安全”已成为未来汽车工业发展的主题，汽车的轻量化设计对提高车辆动力性、减少能源消耗与降低污染、结构轻量化具有重要的实际意义。本设计为全国大学生节能车比赛用车，在详细分析节能车结构形式及工作原理基础上，完成总体方案设计，利用UG完成节能车二维
13、结构设计并进行校核计算，分析节能车制作工艺，利用UG软件完成节能车的三维建模及虚拟装配，利用ANSYS软件对车架进行有限元分析，依据分析结果进行结构优化设计。1.2 节能车国内外研究现状随着对汽车安全、节能、环保的不断重视，汽车车架一个关键部件，其结构产品的质量对整车的安全使用及整车的经济性的影响非常巨大的，因而对车架进行有效的优化设计计算是非常必要的。1.2.1节能车发展历程目前国内随着居民收入水平的提高和政府鼓励轿车进入居民家庭政策的出台，汽车正在快速进入普通家庭。与此同时，汽车增购和换购的比例将会上升。首次购车的目的以家用和商务为主，二次及以上购车偏向于休闲娱乐车型。如F1 赛车已成为世
14、界广大车迷追捧的焦点。世界一级方程式锦标赛是当今世界最高水平的赛车比赛，它与奥运会、世界杯足球赛并称为“世界三大体育”。我们国家的赛车运动虽说还处于起步阶段，但发展势头很好，各项赛事将是一个综合性、立体性的传播载体，是众多企业展示实力与技术的一个良好平台。大学生方程式赛车是大学生自主设计、制造的一款用于业余汽车比赛的赛车。它具有外型小巧、重心低、易操控，加速时间短、最高车速高、转弯能力强等特点，并且成本低廉、易于维修、可靠性好，逐渐引起了人们的兴趣。它较高的车速和灵活的转弯能力在很大程度上满足了当代青年人追求速度与感受刺激的需求，成为当代青年的热宠，人们休闲娱乐的好工具。大学生方程式赛车更能适
15、合大众消费者的口味，因为它不但具有赛车的各项功能和刺激而且比F1 赛车还减少了一些严格的规定和限制，如轮胎的规定、风翼的规定、及使用电子辅助驾驶的规定等。为了满足人们对大学生方程式赛车的具体需求，为了促进汽车行业的发展，对大学生方程式赛车市场需求进行分析显得尤其重要。大学生方程式赛车在中国是一个新型的车型，随着国内油价上涨，国际原油不稳定，到底它有没有市场空间，空间有多大，我们从目标市场及人们对节能车的认识评价等方面进行了调查。人们生活水平的提高和消费观念的转变，越来越多的人开始关注休闲娱乐，为此我们做了一个问卷调查，结果显示一定考虑和会考虑使用或购买带有竞技性和娱乐性车的人群比例为37.7%，这表明有三分之一的人群对本款车有浓厚的兴趣，喜欢本车带来的刺激性和竞争性，乐意为本车付出自己的金钱和时间，只要我们做好相应的营销活动，相信本车会有很好的前景。不一定购买的占36%，结果如图1.1所示。图1.1 考虑购买竞技娱乐车人群的比例分布当然不一定购买的人群也是一种潜在的消费者，如经济收入达到一定的水平后，在年轻朋友的带领下，对赛车产生浓厚兴趣后，当更有利于他们的促销方式出现时，这种潜在消费者就可能变成直接消费者。因此本设计车型有很大的需求空间。1.2.2节能
