CAE技術(shù)在汽車車架設(shè)計(jì)的應(yīng)用

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1、 CAE技術(shù)在汽車車架設(shè)計(jì)的應(yīng)用 摘要：汽車車架是汽車的主要承載體，承受多種載荷，對整車的使用壽命和安全有著重要影響。在整車設(shè)計(jì)時，必須對車架強(qiáng)度進(jìn)行分析。利用CATIA軟件進(jìn)行汽車車架零件CAD建模，結(jié)合CAD模型對車架進(jìn)行有限元建模，建立四種典型工況對車架強(qiáng)度進(jìn)行分析，通過有限元軟件計(jì)算，求得各工況下的靜態(tài)安全因子和應(yīng)力分布。 關(guān)鍵詞：有限元分析；車架；結(jié)構(gòu) 1概述 商用車是在設(shè)計(jì)和技術(shù)特征上用于運(yùn)送人員和貨物的汽車，分為貨車和客車。而商用貨車根據(jù)用途不同，分為自卸車和牽引車。車架是商用貨車的重要組成部分，是支撐和連接汽車的總成。并承受來自車內(nèi)外的各種載荷

2、。因此，車架在滿足汽車總布置的情況下，必須具有足夠的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)膭偠?，以使其正常工作。本文通過應(yīng)用有限元分析軟件對某商用貨車牽引車車架進(jìn)行力學(xué)分析。以此了解車架的力學(xué)特性，校核車架強(qiáng)度是否滿足要求。 2車架構(gòu)成及分析方法的確定 2.1車架構(gòu)成。某牽引車車架，車架主體結(jié)構(gòu)形式為邊梁式。由兩根縱梁及若干橫梁組成?？v梁斷面為箱型結(jié)構(gòu)；第一橫梁采用管狀結(jié)構(gòu)，橫梁兩端與縱梁通過螺栓連接；中間兩根橫梁分別是壓型槽鋼，結(jié)構(gòu)兩端與縱梁螺栓連接；平衡軸處的橫梁是壓型槽鋼結(jié)構(gòu)，與縱梁連接處用加強(qiáng)板加強(qiáng)。平衡軸連接座與縱梁下翼面通過螺栓連接；尾梁是整體式箱型結(jié)構(gòu)，并與縱梁鉚接；變速箱下方的盆梁與

3、縱梁下翼板螺栓連接。2.2分析方法的確定。目前，CAE技術(shù)已經(jīng)成為支持工程行業(yè)和制造企業(yè)的主要技術(shù)，在提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、降低研發(fā)成本、縮短開發(fā)周期等方面，發(fā)揮重要作用。本文主要通過應(yīng)用有限元分析軟件進(jìn)行分析研究。 3有限元分析 3.1建立車架有限元模型。利用CATIA軟件對車架及主要附件進(jìn)行三維實(shí)體設(shè)計(jì)。在建立車架模型時，為反映實(shí)車結(jié)構(gòu)，對車架縱梁、橫梁及主要承載零件進(jìn)行模型搭建，對車架及附件承受的質(zhì)量，簡化為質(zhì)心，通過質(zhì)心位置進(jìn)行模擬。簡化后的有限元模型如圖1所示。對車架-輪胎-路面邊界，用剛性單元模擬輪胎，確定對輪胎的約束，鋼板彈簧用兩根剛度不同的彈簧單元模擬，用截面不同的

4、梁單元連接，使之相互作用形成一個整體。[1]3.2施加載荷和約束。汽車在復(fù)雜的行駛過程中，會受到各種載荷，例如側(cè)向載荷及縱向載荷。車架在載荷的作用下會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形、彎曲變形等因此，在車架上分別施加側(cè)向載荷和縱向載荷。約束主要考慮地面通過前后懸給車架傳來的力和不同工況下所帶來的特定限制。在本文中，主要通過約束前后懸與車架的連接處，對車架進(jìn)行約束。3.3工況選取。進(jìn)行靜載荷分析的四個工況如下：工況1：汽車滿載靜止，垂向加速度3.5g；工況2：汽車滿載轉(zhuǎn)彎（向右），因牽引車在轉(zhuǎn)彎時，側(cè)向加速度在大于0.6g時，會發(fā)生側(cè)翻，因此，這里取側(cè)向加速度0.6g；工況3：汽車扭轉(zhuǎn)工況，即滿載，左前輪抬高0.1

5、50m，右后輪抬高0.150m。工況4：汽車滿載靜止，在制動時，汽車受到的最大制動減速度為0.8g，因此，這里取制動減速度0.8g，垂向加速度1g。3.4各工況計(jì)算結(jié)果及分析。該車架使用610L材料，綜合考慮該牽引車的行駛工況，安全系數(shù)取值n=1。3.4.1工況1汽車在受到垂向沖擊時，在壓力作用下，車架會發(fā)生一定的彎曲，該工況下車架的靜態(tài)安全因子值如圖2所示。從圖中可以看出，縱梁的最小靜態(tài)安全因子為1.007，大于材料的安全系數(shù)，因此車架在垂向沖擊狀態(tài)下是安全可靠的。3.4.2工況2車架滿載轉(zhuǎn)彎時，考慮側(cè)向加速度對車架受力的影響。該工況車架上的靜態(tài)安全因子值如圖3所示。從圖中可以看出，縱梁的最

6、小靜態(tài)安全因子為2.135，大于材料的安全系數(shù)，因此車架在轉(zhuǎn)彎狀態(tài)下是安全可靠的。3.4.3工況3車架滿載扭轉(zhuǎn)工況，汽車的左前輪和右后輪各抬高0.15m。此工況下，車架承受較大的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，該工況車架的靜態(tài)安全因子值如圖4所示，從圖中可以看出，縱梁的最小靜態(tài)安全因子為0.444，小于材料的安全系數(shù)，因此車架在扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下是不可靠的。3.4.4工況4車架滿載轉(zhuǎn)彎時，受制動減速度對車架的影響。該工況車架的靜態(tài)安全因子值如圖4所示，從圖中可以看出，縱梁的最小靜態(tài)安全因子為1.091，大于材料的安全系數(shù)，因此車架在扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下是安全可靠的。 4結(jié)論 通過對以上4種工況的車架的應(yīng)

7、力分析，得到了相應(yīng)工況下的車架靜態(tài)安全因子。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在垂向沖擊、轉(zhuǎn)彎和制動工況下，滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求和使用要求；扭轉(zhuǎn)工況下不滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求和使用要求。建議增加橫梁剛度，減小縱梁在扭轉(zhuǎn)工況下的變形。采用同樣的方法還可以對汽車車架在其他工況下進(jìn)行強(qiáng)度和剛度分析。 參考文獻(xiàn) [1]張鐵山,胡建立.CAD/CAE技術(shù)在汽車車架設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),2001(3):216-217. [2]谷安濤,常國振.汽車車架設(shè)計(jì)計(jì)算的有限元法.汽車技術(shù),1997(6). [3]孫啟會,閔鵬.有限元法在汽車車架分析中的應(yīng)用[J].重型汽車,2001(5

8、):20-21. 4 1、最靈夢想是一個天真的詞，實(shí)現(xiàn)夢想是個殘酷的詞。。。21.2.62.6.202109:5809:58:482月-2109:58 2、只有收獲，才能檢驗(yàn)耕耘的好處；只有貢獻(xiàn)，方可衡量人生的價值。。二〇二一二〇二一年二月六日2021年2月6日星期六 3、不要放棄，你要配的上自己的野心，也不要辜負(fù)了所受的苦難。。09:582.6.202109:582.6.202109:5809:58:482.6.202109:582.6.2021 4、找一個理由，否認(rèn)憂傷，笑容就會燦爛到無所不在。。2.6.20212.6.202109:5809:580

9、9:58:4809:58:48 5、成功與不成功之間有時距離很短——只要后者再向前幾步。。二月 21星期六, 二月 6, 20212/6/2021 6、只要努力抬起你的雙腳，勝利將屬于你。。9時58分9時58分6-2月-212.6.2021 7、青春如此華美，卻在煙火在散場。。21.2.621.2.621.2.6。2021年2月6日星期六二〇二一二〇二一年二月六日 8、真正沒有資格談明天的人，是那個不懂得珍惜今日的人。。09:5809:58:482.6.2021星期六, 二月 6, 2021 1、你始終不屬于我，屬于我的只是我自己。。21.2.62.6.202109:5809:58:

10、482月-2109:58 2、一份信心，一份努力，一份成功；十分信心，十分努力，十分成功。。二〇二一二〇二一年二月六日2021年2月6日星期六 3、你是唯一的，你是十分獨(dú)特的，你就是你生命中的第一名。。09:582.6.202109:582.6.202109:5809:58:482.6.202109:582.6.2021 4、要跟成功者有同樣的結(jié)果，就必須采取同樣的行動。。2.6.20212.6.202109:5809:5809:58:4809:58:48 5、我們的生命，就是以不斷出發(fā)的姿勢得到重生。。二月 21星期六, 二月 6, 20212/6/2021 6、只要站起來的次數(shù)比

11、倒下去的次數(shù)多，那就是成功。9時58分9時58分6-2月-212.6.2021 7、自知之明是最難得的知識。21.2.621.2.621.2.6。2021年2月6日星期六二〇二一二〇二一年二月六日 8、勇氣通往天堂，怯懦通往地獄。09:5809:58:482.6.2021星期六, 二月 6, 2021 1、最靈繁的人也看不見自己的背脊。21.2.62.6.202109:5809:58:482月-2109:58 2、最困難的事情就是認(rèn)識自己。二〇二一二〇二一年二月六日2021年2月6日星期六 3、有勇氣承擔(dān)命運(yùn)這才是英雄好漢。09:582.6.202109:582.6.202109:5

12、809:58:482.6.202109:582.6.2021 4、與肝膽人共事，無字句處讀書。2.6.20212.6.202109:5809:5809:58:4809:58:48 5、閱讀使人充實(shí)，會談使人敏捷，寫作使人精確。二月 21星期六, 二月 6, 20212/6/2021 6、最大的驕傲于最大的自卑都表示心靈的最軟弱無力。9時58分9時58分6-2月-212.6.2021 7、自知之明是最難得的知識。21.2.621.2.621.2.6。2021年2月6日星期六二〇二一二〇二一年二月六日 8、勇氣通往天堂，怯懦通往地獄。09:5809:58:482.6.2021星期六, 二月 6, 2021