车辆工程毕业设计答辩PPT
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CAD/CAE技术在汽车车架设计中的 应用
学生：张瑜 学号：080306127 指导老师：周家付
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1
选题背景
车架是汽车的装配基体和承载基体，其功用是支承连接汽 车的各总成或零部件，将它们组成一辆完整的汽车。车架不仅 承担着这些总成的质量，还承受汽车行驶过程中产生的各种力 和力矩。因此车架的强度和刚度不仅关系到汽车是否能正常行 驶，而且还关系到整车的安全性。在设计车架时，要保证车架 具有足够的强度和适当的刚度。车架的设计方法有经验设计法 和有限元计算法，应用较多的是有限元法。近年来，国内外的 许多学者对车架的有限元分析做了大量的研究，包括有限元强 度应力分析、动态分析和优化分析。
悬空。因此，约束车架的前悬架吊耳及左后悬架吊耳，
释放右后悬架吊耳的所有自由度，动载系数取1.2，加 载求解，查看云图。
满载扭转工况下应力分布a云图
9
满载扭转 工况下的 应变分布 云图
满载扭转工况下变形比较a
10
满载制动工况
汽车制动时，由于惯性力的作用，车架会受到与 行驶方向相反的纵向载荷，该载荷的大小取决于制动 减速度和载质量的大小。制动减速度与地面附着系数 成正比，本文取制动加速度系数为最大附着系数0.7， 即定义与行驶方向相反的加速度为0.7g。动载系数取 1.5。
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4
建立车架的有限元模型
利用UG软件与ANSYS软件的无缝连接将实体 模型导入ANSYS软件，定义单元类型及材料属性， 对模型进行智能网格划分，网格精度为8级。
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5
加载方式
车架在静止时只承受悬架以上部分的载荷，包括车身、车架自重 及各总成。这些载荷分布在车架结构上，有的做均布载荷处理，平均 分配到纵梁上；有的做集中力处理，作用在相应的节点上。车架自重 则通过定义重力加速度施加。根据工况的不同乘以不同的动载系数。
由于时间关系和其他原因，本文未能对车 架作优化设计及动态特性分析，在以后的研究 中，可以通过对ANSYS软件更加深入的学习 来完善。
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16
谢谢各位答辩老师的评 审，请各位老师指正！
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18
Hale Waihona Puke Baidu
满载转弯变形比较
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14
分析小结
由以上四种工况的车架分析可知， 车架的应力较小，说明车架有很大的优 化空间，可以适当的减小纵梁的截面厚 度，以减轻车架质量，节省材料。
此外，车架的第五根横梁与纵梁的 连接处容易产生应力集中，可以增大接 触面积或设置加强筋，以减缓应力集中 现象。
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15
总结
车架的结构性能对整车的影响是很大的， 通过对车架的静态分析可知，车架的强度和刚 度还是能够满足要求的，而且还有优化空间。
本文基于6470型SUV车架进行建模分析，选取了四种典 型工况，即满载弯曲工况、满载扭转工况、满载制动工况及满 载转弯工况对车架作静力分析，校核其强度和刚度是否满足要 求。
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2
主要内容
• 建立车架三维实体模型 • 建立车架的有限元模型 • 施加载荷及结果分析
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3
建立车架的三维实体模型
本文用UG软件建立了三维实体模型。因为 ANSYS软件对模型的结构要求较高，所以在建模 的过程中，不得不对车架结构进行必要的简化， 如减小圆角半径或直接作成直角等。
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6
满载弯曲工况
该工况下，汽车四轮着地在良好的路面上匀速行 驶，对车架进行约束，动载系数去2.0，加载求解，得 到应力分布云图及应变图。
满载弯曲工况下应力分布
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满载弯 曲工况 下应变 分布云 图
满载弯曲工况下变形比较a
8
满载扭转工况
路面崎岖不平，使得汽车三个车轮在一个平面上， 而另一个车轮路过有坑的地面而被悬空，假设右后轮
满载制动工况下应力分布云图
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满载制 动工况 下应变 分布云 图
满载制动变形比较 a
12
满载转弯工况
汽车在转弯时，会受到侧向离心力作用，产生侧 向载荷。假设汽车左转，在车架的横向施加了一个侧 向加速度和纵向的减速度，均取0.5g，取动载系数为 1.5。
满载转弯工况下应力分布云图
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满载转弯 工况下应 变分布云 图
学生：张瑜 学号：080306127 指导老师：周家付
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选题背景
车架是汽车的装配基体和承载基体，其功用是支承连接汽 车的各总成或零部件，将它们组成一辆完整的汽车。车架不仅 承担着这些总成的质量，还承受汽车行驶过程中产生的各种力 和力矩。因此车架的强度和刚度不仅关系到汽车是否能正常行 驶，而且还关系到整车的安全性。在设计车架时，要保证车架 具有足够的强度和适当的刚度。车架的设计方法有经验设计法 和有限元计算法，应用较多的是有限元法。近年来，国内外的 许多学者对车架的有限元分析做了大量的研究，包括有限元强 度应力分析、动态分析和优化分析。
悬空。因此，约束车架的前悬架吊耳及左后悬架吊耳，
释放右后悬架吊耳的所有自由度，动载系数取1.2，加 载求解，查看云图。
满载扭转工况下应力分布a云图
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满载扭转 工况下的 应变分布 云图
满载扭转工况下变形比较a
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满载制动工况
汽车制动时，由于惯性力的作用，车架会受到与 行驶方向相反的纵向载荷，该载荷的大小取决于制动 减速度和载质量的大小。制动减速度与地面附着系数 成正比，本文取制动加速度系数为最大附着系数0.7， 即定义与行驶方向相反的加速度为0.7g。动载系数取 1.5。
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建立车架的有限元模型
利用UG软件与ANSYS软件的无缝连接将实体 模型导入ANSYS软件，定义单元类型及材料属性， 对模型进行智能网格划分，网格精度为8级。
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加载方式
车架在静止时只承受悬架以上部分的载荷，包括车身、车架自重 及各总成。这些载荷分布在车架结构上，有的做均布载荷处理，平均 分配到纵梁上；有的做集中力处理，作用在相应的节点上。车架自重 则通过定义重力加速度施加。根据工况的不同乘以不同的动载系数。
由于时间关系和其他原因，本文未能对车 架作优化设计及动态特性分析，在以后的研究 中，可以通过对ANSYS软件更加深入的学习 来完善。
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Hale Waihona Puke Baidu
满载转弯变形比较
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分析小结
由以上四种工况的车架分析可知， 车架的应力较小，说明车架有很大的优 化空间，可以适当的减小纵梁的截面厚 度，以减轻车架质量，节省材料。
此外，车架的第五根横梁与纵梁的 连接处容易产生应力集中，可以增大接 触面积或设置加强筋，以减缓应力集中 现象。
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总结
车架的结构性能对整车的影响是很大的， 通过对车架的静态分析可知，车架的强度和刚 度还是能够满足要求的，而且还有优化空间。
本文基于6470型SUV车架进行建模分析，选取了四种典 型工况，即满载弯曲工况、满载扭转工况、满载制动工况及满 载转弯工况对车架作静力分析，校核其强度和刚度是否满足要 求。
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主要内容
• 建立车架三维实体模型 • 建立车架的有限元模型 • 施加载荷及结果分析
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建立车架的三维实体模型
本文用UG软件建立了三维实体模型。因为 ANSYS软件对模型的结构要求较高，所以在建模 的过程中，不得不对车架结构进行必要的简化， 如减小圆角半径或直接作成直角等。
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满载弯曲工况
该工况下，汽车四轮着地在良好的路面上匀速行 驶，对车架进行约束，动载系数去2.0，加载求解，得 到应力分布云图及应变图。
满载弯曲工况下应力分布
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满载弯 曲工况 下应变 分布云 图
满载弯曲工况下变形比较a
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满载扭转工况
路面崎岖不平，使得汽车三个车轮在一个平面上， 而另一个车轮路过有坑的地面而被悬空，假设右后轮
满载制动工况下应力分布云图
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满载制 动工况 下应变 分布云 图
满载制动变形比较 a
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满载转弯工况
汽车在转弯时，会受到侧向离心力作用，产生侧 向载荷。假设汽车左转，在车架的横向施加了一个侧 向加速度和纵向的减速度，均取0.5g，取动载系数为 1.5。
满载转弯工况下应力分布云图
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满载转弯 工况下应 变分布云 图