基于solidworks的汽车悬架设计及有限元分析

Solidworks(cosmosworks )汽车悬架设计及有限元分析摘要悬架是车辆行驶过程中的一个非常重要的组成部分，决定着汽车的舒适性和操控性，所以就有必要对悬架进行深入的研究和探讨。汽车悬架做为车架(或车身)与车轴(或车轮)之间作连接的传力机件，又是保证汽车行驶安全的重要部件。因此，汽车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表，作为衡量轿车质量的指标之一。为了更好的提高汽车的舒适性和操纵性，我们需要了解这两种悬架的区别，以及他们的优缺点。本文所涉及的内容主要为介绍这悬架的原理，并且通过对车型的参数进行计算，从重要方面进行分析这二者之间的区别，从而达到目的.关键词：悬架，汽车Abstract Vehicles during the suspension is a very important part of the vehicle determines the comfort and handling, so the suspension is necessary to study and explore in depth. Vehicle suspension as a frame (or body) and the axle (or wheel) to make the connection between the power transmission parts, is also important to ensure the safety of motor cars and parts. Therefore, as an important vehicle suspension components are often incorporated into the car's technical specifications sheet, as one of the indicators to measure the quality of cars In today's conditions, computer­controlled active air suspension and Active Hydraulic Suspension is the leading limousine, on behalf of the suspension of the latest technology. In order to better improve the car's comfort and handling, we need to understand the difference between the two suspension, and their advantages and disadvantages. This involves mainly to introduce the principle of the two suspension, and by two different models to calculate the parameters from the analysis of important aspects of the difference between the two to achieve the goal. Key Words: suspension , car目录摘要...................................................................1目录...................................................................2第1章绪论..............................................................3 1.1 汽车悬架概述......................................................3 1.2 研究现状和发展趋势................................................4 1.3 课题研究方法......................................................5 1.4 本课题要解决的主要问题和设计总体思路..............................5第2章SOLIDWORKS及cosmosworks介绍......................................6 2.1 Solidworks软件概述.................................................6 2.2 cosmosworks介绍...................................................6第3章钢板弹簧悬架3D设计..............................................10 3.1概述.............................................................10 3.1.1 选择研究对象...............................................10 3.1.2 钢板弹簧悬架主要元件的选择和确定...........................10 3.1.3 钢板弹簧主要元件的主要数据参数.............................14 3.2钢板弹簧的3D建模设计............................................15 3.2.1 进入SOLIDWORKS的操作界面...............................15 3.2.2 钢板弹簧悬架设计的绘制过程.................................16第4章钢板弹簧悬架的有限元分析.........................................19 4.1有限元分析简介...................................................19 4.1.1有限元分析的概念............................................19 4.1.2有限元分析的意义............................................20 4.1.3有限元分析的基本步骤........................................20 4.2 有限元分析过程与步骤.............................................20总结与展望..............................................................29参考文献................................................................30致谢...................................................................31第 1 章绪论 1.1 汽车悬架概述汽车悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。汽车悬架又可分为非独立悬架和独立悬架。非独立悬架的结构特点是两侧车轮由一根整体式车桥相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架与车架（或车身）连接。当一侧车轮因道路不平而发生跳动时，必然引起另一侧车轮在汽车横向平面内发生摆动，故称为非独立悬架。独立悬架的结构特点是车桥做成断开的，每一侧的车轮可以单独的通过弹性悬架与车架（或车身）连接，两侧车轮可以单独跳动，互不影响，故称为独立悬架。悬架是汽车中的一个重要总成，它把车架与车轮弹性地联系起来，关系到汽车的多种使用性能。从外表上看，轿车悬架仅是由一些杆、筒以及弹簧组成，但千万不要以为它很简单，相反轿车悬架是一个较难达到完美要求的汽车总成，这是因为悬架既要满足汽车的舒适性要求，又要满足其操纵稳定性的要求，而这两方面又是互相对立的。比如，为了取得良好的舒适性，需要大大缓冲汽车的震动，这样弹簧就要设计得软些，但弹簧软了却容易使汽车发生刹车“点头”、加速“抬头”以及左右侧倾严重的不良倾向，不利于汽车的转向，容易导致汽车操纵不稳定等。钢板弹簧简介[3] 钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种弹性元件，它是由若干片等宽但不等长（厚度可以相等，也可以不相等）的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁。当钢板弹簧安装在汽车悬架中，所承受的垂直载荷为正向时，各弹簧片都受力变形，有向上拱弯的趋势。这时，车桥和车架便相互靠近。当车桥与车架互相远离时，钢板弹簧所受的正向垂直载荷和变形便逐渐减小，有时甚至会反向。主片卷耳受力严重，是薄弱处，为改善主片卷耳的受力情况，常将第二片末端也弯成卷耳，包在主片卷耳的外面，称为包耳。为了使得在弹性变形时各片有相对滑动的可能，在主片卷耳与第二片包耳之间留有较大的空隙。有些悬架中的钢板弹簧两端不做成卷耳，而采用其他的支撑连接方式，如橡胶支撑垫。扁平长方形的钢板呈弯曲形，以数片叠成的底盘用弹簧，一端以梢子安装在吊架上，另一端使用吊耳连接到大梁上，使弹簧能伸缩。目前适用于中大型的货卡车上。 1.2 研究现状和发展趋势随着汽车向采用大功率发动机和轻量化方向发展以及路面条件的改善,近年来主减速比有减小的趋势,以满足高速行驶的要求。 [1] 为减小驱动轮的外廓尺寸,目前主减速器中基本不用直齿圆锥齿轮。实践和理论分析证明，螺旋锥齿轮不发生根切的最小齿数比直齿齿轮的最小齿数少。显然采用螺旋锥齿轮在同样传动比下，主减速器的结构就比较紧凑。此外，它还具有运转平稳、噪声较小等优点。因而在汽车上曾获得广泛的应用。近年来，准双曲面齿轮在广泛应用到轿车的基础上，愈来愈多的在中型、重型货车上得到采用。 [3] 在现代汽车发展中，对主减速器的要求除了扭矩传输能力、机械效率和重量指标外，它的噪声性能已成为关键性的指标。噪声源主要来自主、被动齿轮。噪声的强弱基本上取决于齿轮的加工方法。区别于常规的加工方法，采用磨齿工艺，采用适当的磨削方法可以消除在热处理中产生的变形。因此，与常规加工方法相比，磨齿工艺可获得很高的精度和很好的重复性。 [4] 汽车在行驶过程中的使用条件是千变万化的。为了扩大汽车对这些不同使用条件的适应范围，在某些中型车辆上有时将主减速器做成双速的，它既可以得到大的主减速比又可得到所谓多档高速，以提高汽车在不同使用条件下的动力性和燃料经济性。 1.3 课题研究方法 1.了解悬架的构成。 2.通过上网，查阅书籍等途径来熟悉它的工作原理。 3.沟通讨论。 1.4 本课题要解决的主要问题和设计总体思路 1. 本课题解决的主要问题：国内外对驱动桥的研究很多，但是涉及到有限元分析的还是较少。本文选择一款轿车或者重型卡车的驱动桥（按结构可以分为中央单级减速驱动桥、中央双级减速驱动桥、中央单级、轮边减速驱动桥），分析其主要组成部分的具体结构，得出不同扭矩的情况下驱动桥各个部件的受力及变形状况。 2. 本课题的设计总体思路：选择一种机型的驱动桥。应用三维软件solidworks对其各个部分进行建模及装配，运