钢管式全地形四轮越野车车架设计与分析

钢管式全地形四轮越野车车架设计与分析

摘要：汽车车架是发动机、底盘、车身各总成安装的基础和关键承载部件，车架设计的好坏直接影响到汽车的安全性、舒适性和动力性，直接关系到整车性能。

本文通过三维软件设计对钢管式全地形苏伦越野车的车架进行了设计，通过理论分，对汽车车架的常用分析进行了校核，然后利用ANSYS Workbench对整个车架进行了静力学有限元分析，得到车架的最大变形与应力及其所在区域，可知该车架复合设计要求。

关键词：车架，全地形，越野车，设计，分析

Design and analysis of steel tube type four wheeled off-road vehicle

frame

Abstract：The vehicle frame is the engine, chassis, body assembly base and key installation of bearing parts, the frame design will have a direct impact on vehicle safety, comfort and power, directly related to the vehicle performance. This paper through the three-dimensional software design of frame steel pipe type all terrain Suellen off-road vehicles are designed, through theoretical analysis, analysis of the commonly used automobile frame were checked, and then use ANSYS WorkBench for the whole frame of the static finite element analysis, the deformation of the frame with the stress and the region, the frame composite design requirements.

Key words: Frame, All terrain, Off-road vehicle, Design, Analysis

目录

摘要......................................................................................................I Abstract.............................................................................................II 目录...................................................................................................III 1 绪论 .. (1)

1.1 引言 (1)

1.2 国内外研究状况 (1)

1.3 课题的研究意义 (3)

2 车架的基本理论 (4)

2.1车架的类型 (4)

2.2 车架的发展 (6)

2.3 各种车架的优缺点 (6)

2.4 车架基础理论 (7)

3 设计软件的介绍 (10)

3.1 UG NX的技术 (10)

3.2 UG NX的结构 (10)

3.3 UG NX的功能模块 (10)

3.4 UG NX三维造型设计步骤 (11)

4 车架总成设计 (13)

4.1 车架的结构设计 (13)

4.2 车架的设计计算 (14)

4.3 车架的受力分析与校核 (16)

4.4 行车制动计算 (18)

4.5 悬架的选择 (19)

5 ANSYS分析 (20)

5.1 ANSYS WorkBench分析软件 (20)

5.1.1 有限元分析的基本思想 (20)

5.1.2 ANSYS Workbench概述 (20)

5.1.3 ANSYS Workbench提供的分析类型 (21)

5.2 车架有限元分析模型建立及分析 (21)

参考文献 (29)

致谢 (31)

1 绪论

1.1 引言

进入二十一世纪以来，随着科学技术的不断飞速发展，人们的生活水平也在不断的提高，因此人们对生产制造业的要求也变得越来越高，尤其是近些年来对汽车行业的需求，已呈现多元化，全地形车（ATV）作为一种全新型的车，由于其可应用与多种车辆，且又不收道路与法规的限制，所以其在欧洲与北美等地方十分流行，全地形车架作为整车的重要承载部件，是保证整车运行可靠性以及行驶寿命的重要条件，整车的操作性，行驶的安全性以及乘坐的舒适性，在各种工况下的运动都与之具有重要的关系，作为一种可以在全天候下使用的车辆，它的工作环境一般比较复杂，车架上承载各种车辆的主要及辅助系统设施，所以车架的基础刚度，强度会影响全地形车的性能。这样，对车架进行验证是很有必要的[1]。

在亚太地区，最先发展全地形的国家是日本，从上世纪七十年代开始，日本的一些著名做汽摩的公司开始着手推出自主开发的全地形三轮车，但由于技术等安全问题，无法在市场中进行竞争，逐渐被淘汰，后期研发的四轮全地形车逐渐开始取代三轮式，由于四轮车的用处更加广泛，且工作稳定性比三轮更加舒适，安全性更高，故受到市场顾客的热烈需求，因此开启了全地形车的全面发展潮流，使得该领域具有极大的市场，引来各大企业前来投资。根据2005年国家汽车工业协会的数据统计显示：国内的注册的全地形汽车公司数量巨大，已高达120多家，远超国外，当然这也伴随着国内汽车生产数量巨大，但在技术方面，整体上是与国外先进的公司具有较大的差距，近些年来，随着有限元等计算机的技术的发展及使用，国内的这种状况相对得到缓解。将有限元技术理论应用到全地形车架的研究，在与传统车架设计相比，可以极大的节省时间与经费，更能直观的表达设计的缺陷，是产品迅速上市。

1.2 国内外研究状况

全地形越野车最为一种常用于休闲娱乐的越野车，它可以适应各种不同的路面，如山地，草地等。我国也有很有企业生产类似的车辆[2]。在近些年来也获得不小的成功，但相对国外世界大厂家的生产技术，还有待进一步学习。

对车架的研究常规手段就是研究静力学分析，模态分析以及其在各种工况下的分析[3-10]。在模态研究中，王良等人对某种型号的全地形车架进行有限元模态分析，得出其