1. 研究目的与意义
车架是发动机底盘、车身各主要总成的安装基础,是车辆中的主要承载部件,所以车架的强度和刚度在车辆整体设计中十分重要,深入了解车架的强度特性是车架结构设计改进的基础。
通过强度分析,可以得出车架的承载能力以及结构抵抗变形能力和结构在载荷作用下的响应。
因而很有必要对其进行静强度分析。
2. 国内外研究现状分析
武汉理工大学应用大型有限元分析软件ANsYS,在平板运输车辆工作中的突然起吊过程中,对车架结构进行瞬态分析,以求得到这一过程车架的动态响应。此外,采用分步计算的方法,分析计算了钢丝绳滑轮组和武汉理工大学硕士学位论文货物对起重机动态特性的影响,得出在考虑了钢丝绳滑轮组的动态特性在内的情况下,桥式起重机桥架结构动态响应的计算。其意义在于,为起吊过程中桥式起重机的桥架结构提供具体的动载荷参数,探求了钢丝绳滑轮组动态特性对桥架结构的影响,以求得到桥架结构的动力学特性,对桥架结构的设计质量和起重机的正确运行使用提供一些的参考。1.3与课题研究相关的国内外动态1.3.1动力学分析理论及应用随着现代科学技术的迅速发展,工业生产规模的扩大和自动化程度的提高,起重机在现代化生产过程中应用越来越广,作用愈来愈大,对起重机的要求也越来越高。现代起重机的特征和发展趋向具体表现在以下几个方面【11:重点产品大型化:系列产品模块化:通用产品小型化;产品性能自动化;产品组合成套化;产品设计微机化;产品构造新型化;产品制造柔性化。可靠性设计、优化设计、有限元法和CAD技术是国内外广泛采用的现代设计理论方法,是提高产品设计质量、降低成本、缩短设计周期和提高生产力的有力工具,更是企业提高应变能力、参与国际竞争的必要手段。他们的主要应用情况和存在的问题介绍如下【2】:(1)有限元法有限元法70年代初诞生于美国波音公司,它以连续介质力学为基础,将物体视为边界连续的有限个单元的集合,由本构方程、平衡方程和变形协调关系,建立起单元的力学方程组f3J。由边界协调与平衡条件将各单元组装。借助计算机求解方程组。解出物体在外力、内力作用下的应力、应变行为。物理概念和求解方法明确,计算精度也较高,适于各种复杂结构的力学问题,是力学计算方法一次伟大的变革。有限元法较早地开发了适于起重运输机械金属结构力学分析的通用有限元程序。采用引进的大型程序和自编程序,对汽车起重机车架、转台、伸缩吊臂及驱动桥壳进行了有限元分析,验证了强度和刚度,为结构的方案比较和几何参数改进提供了有力的依据[6]。
在国外,有限元法很早就被运用在汽车的结构分析方面。60 年代中后期,国外就开始了对车架的有限元静态分析。国外十分重视有限元法对车架结构进行辅助设计,并且取得了大量的研究成果。1970 年,美国宇航员利用 NASTRAN 有限元分析程序,对车架结构进行了静强度分析,从而减轻了车架的自重。这是最早的车辆轻量化分析。后来Ao.Kazuo.Niiyama 等人详细地介绍了利用有限元静态强度分析结果来指导车架的设计过程2。从 70 年代起,开始对汽车结构进行动态特性分析,并取得了大量的研究成果。KrawczukMarek 等人利用全板壳单元车架有限元模型对一辆货车车架进行比较全面的动 3态研究 。Kim.H.S.Hum.H 分析讨论了车架在较大静态载荷的作用下所变现出来的失效形式,Colomina 等人利用有限元法建立了一个载货汽车车架的有限元模型,并对其进行了动态的结构分析,根据分析结果对车架结构进行了优化4。当前,国外各大汽车公司利用有限元软件对车架结构进行静态分析、模态分析的技术已经非常成熟,其工作重心已经转向瞬态响应分析、噪声分析、碰撞分析的领域。而随机激励响应分析可以用来对车辆的强度、刚度、振动舒适性和噪声等方面的分析。 我国的有限元理论的研究开始于上个世纪 50 年代末,我国著名的数学家冯康教授创立了一套现代化、系统化求解微分方程的近似方法,名为基于变分原理它的差分格式。它 精品论文的内容就是当时被国际人士成为的有限元法。 我国大约是在 20 世纪 70 年代末才把有限元法应用于车架结构的设计分析中。1977 年,长春汽车研究所的谷安涛和常国振发表的汽车车架设计计算的有限元法,是计算机辅 5助工程在我国汽车行业中的首次应用,为有限元分析在我国的发展打下了重要的基础【9】 。
3. 研究的基本内容与计划
第一周到第二周:明确设计任务,熟悉课题内容,收集和查找相关资料,了解国内外平板运输车车架的有限元分析的研究状况,并撰写开题报告;
第三周到第四周:仔细阅读相关资料,明确设计内容和步骤;
第五周到第十周:利用三维建模软件建立平板运输车车架的三维实体模型
4. 研究创新点
本课题数据主要来源于软件仿真分析结果,结果将以曲线图或表格的形式在论文中表现出来
