四轮独立转向电动车辆关键零件结构设计及有限元分析

本科毕业设计(论文)FINALPROJECT/THESISOFUNDERGRADUATE(2016届)上海理工大学本科毕业设计(论文)四轮独立转向电动车辆关键零件结构设计及有限元分析Structuraldesignandfiniteelementanalysisofthekeypartsofthefourwheelindependentsteeringelectricvehicle学院机械工程学院专业车辆工程学生姓名王松庭学号1214410437指导教师来鑫完成日期2016年5月承诺书本人郑重承诺：所呈交的毕业论文“四轮独立转向电动车辆关键零件结构设计及有限元分析”是在导师的指导下，严格按照学校和学院的有关规定由本人独立完成。文中所引用的观点和参考资料均已标注并加以注释。论文研究过程中不存在抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。如若出现任何侵犯他人知识产权等问题，本人愿意承担相关法律责任。承诺人(签名)：______________________日期：年月日摘要汽车作为主要的交通运输工具之一，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的发展，因此要求我们提供更多更好的结构轻、性能好、质量高、用途广、安全可靠的汽车。但是当车架受到一定的损伤之后，车辆在行驶的过程中就会发生一些不良的影响，如果当汽车在转向的过程中存在不稳定的情况时，由于直线行驶车辆的车轮就会有一定的声音，轮胎会有一定量的磨损痕迹，转向时侧面会产生不均匀的现象或是存在汽车跑偏等问题，这些都是和车架的弯曲度有很大的关系。汽车车架作为汽车总成的一部分，承受着来自道路及各种复杂载荷的作用，而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显得非常重要。本文主要是有关于某四轮独立转向实验电动车车架的结构设计及强度和刚度的分析，根据轻量化要求优化车架截面及尺寸。为了满足汽车具有良好的使用性能和较高的安全性，利用ANSYS有限元分析软件，分析车架危险工况下应力与应变。提出两种结构优化方案，对比优化前后ANSYS云图从而选择最终方案。通过合理性优化降低了汽车车架的制造成本，降低能量消耗，提高了整车的性能。关键词：车架优化ANSYS结构ABSTRACTAsoneofthemainmeansoftransport,thecarisplayingaveryimportantrole.Withtherapiddevelopmentofthenationaleconomy,theautomobileindustryhasalsobeenrapiddevelopment,andthereforerequireustoprovidemoreandbetterstructureoflight,goodperformance,highquality,widerangeofuse,safeandreliablecar.Butwhentheframebyacertaininjury,vehicleinrunningprocessoccurssomeadverseeffects,ifwhenthecarintheprocessofsteeringexistsunstablesituation,because:asoundwillofwheelsofavehicleismovinginastraightline,thetirewillbeacertainamountoftracesofwearandtear,steeringsidewillproducethephenomenonofunevenorautomotivedeviationproblems,theseareandframeofbendingofagreatrelationship.Partofautomobileframeastheautomobileassembly,sufferfromtheroadandvariouscomplexloadsandcarsonmanyimportantassemblypartsareintheframecarrier.Therefore,framestrengthandstiffnessinautomobileoveralldesignisveryimportant.Inthispaper,thestructuredesign,strengthandstiffnessofthefourwheelindependentsteeringelectricvehicleframeareanalyzed,andtheframecrosssectionanddimensionareoptimizedaccordingtothelightweightrequirement.Inordertosatisfythevehiclewithgoodperformanceandhighsafety,usingANSYSfiniteelementanalysissoftwaretoanalyzethestressandstrain.Twokindsofstructureoptimizationschemesareproposed,whicharecomparedwiththeANSYSimagebeforeandafteroptimizationtoselectthefinalscheme.Themanufacturingcostoftheautomobileframeisreducedbytherationalityoptimization,theenergyconsumptionisreduced,andtheperformanceofthewholevehicleisimproved.KEYWORDS:frameoptimizationANSYSstructureI目录摘要ABSTRACT第1章绪论...............................................................................................................11.1课题研究的目的与意义....................................................................................11.2有限元技术的发展及研究现状........................................................................21.3本文研究的主要内容........................................................................................4第2章三维模型的建立...........................................................................................52.1CATIA软件介绍................................................................................................52.1.1发展历史.....................................................................................................52.1.2功能和模块.................................................................................................62.1.3汽车工业的运用.........................................................................................72.2建模前数据准备................................................................................................82.3CATIA车架原始模型........................................................................................92.4有限元模型........................................................................................................92.4.1坐标系及各节点的坐标.............................................................................92.4.2单元的生成...............................................................................................102.4.3ANSYS初始模型及单位统一..................................................................112.5本章小结..........................................................................................................12第3章强度与刚度分析.........................................................................................133.1行驶工况分析及载荷确定..............................................................................133.2弯曲工况分析..................................................................................................143.2.1网格划分...................................................................................................143.2.2加载与求解...............................................................................................153.2.3计算结果及分析.......................................................................................173.3扭转工况分析..................................................................................................183.3.1约束条件...................................................................................................183.3.2计算结果分析.................