目錄

摘要 I

ABSTRACT II

第1章 緒論 1

1.1 研究背景 1

1.2研究目的及內(nèi)容 1

1.3 汽車前擺臂和副車架的研究狀況及成果 2

1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀及成果 2

1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀及成果 3

1.4前擺臂和副車架的結(jié)構(gòu)及功能 4

1.5 本文中使用的建模軟件 5

第2章 前擺臂和副車架有限元模型的建立 7

2.1 有限元模型建立的方法 7

2.2 有限元模型的建立的基本步驟 7

2.3 模型的幾何清理 9

2.3.1 幾何修復(fù) 9

2.3.2 幾何簡(jiǎn)化 10

2.4 有限元網(wǎng)格的劃分及質(zhì)量檢查 13

2.4.1 有限元網(wǎng)格的劃分 13

2.4.2 網(wǎng)格質(zhì)量的檢查 15

2.5 材料屬性賦值 17

2.6 連接關(guān)系的模擬與簡(jiǎn)化 18

2.6.1 焊接的模擬 18

2.6.2 螺栓的模擬 19

2.6.3 球鉸的模擬 19

2.6.4 前懸架彈簧與案件的模擬 20

2.7 邊界條件的確定 21

2.8 建立前擺臂和副車架有限元分析模型 22

第3章 前擺臂和副車架有限元分析 23

3.1 引言 23

3.2結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析理論 23

3.3 強(qiáng)度分析的主要步驟 24

3.4約束與載荷的輸入 25

3.4.1 邊界條件 25

3.4.2 載荷條件 26

3.5結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析結(jié)果 28

3.5.1 右轉(zhuǎn)向工況 28

3.5.2 制動(dòng)工況 29

3.5.3 沖擊工況 30

3.5 結(jié)論 31

第4章 副車架的優(yōu)化與驗(yàn)證 34

4.1 副車架的優(yōu)化 34

4.2 優(yōu)化后結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析 35

4.2.1 右轉(zhuǎn)向工況 35

4.2.2 制動(dòng)工況 35

4.2.3 沖擊工況 36

第5章 總結(jié)與展望 37

5.1 全文總結(jié) 37

5.2 展望 37

摘要

前擺臂和副車架作為底盤系統(tǒng)的重要零部件，其受力狀況相對(duì)復(fù)雜，因此，其進(jìn)行強(qiáng)度的校核工作至關(guān)重要。本文以某乘用車的前擺臂和副車架為研究對(duì)象，在不影響其結(jié)構(gòu)的基本力學(xué)特征的情況下對(duì)其進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化處理。為保證計(jì)算結(jié)果的精確性，在前擺臂和副車架的有限元模型中引入了橫向穩(wěn)定桿、控制臂及轉(zhuǎn)向器等與之相連接的組件，并分別建立它們的有限元模型，最后組裝為完整的前擺臂和副車架系統(tǒng)的有限元模型。本文確定選用殼元模擬薄壁件、采剛性連接法處理焊縫區(qū)域以及用剛性單元簡(jiǎn)化螺栓連接置和橡膠襯套；最終，通過綜合分析副車架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果，獲得原設(shè)計(jì)方案中的薄弱結(jié)構(gòu)主要集中于副車架上板左右兩端，故從結(jié)構(gòu)角度添加加強(qiáng)板，對(duì)該薄弱位置進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案再次分析計(jì)算，結(jié)果顯示對(duì)副車架上板左右兩端位置優(yōu)化改進(jìn)后滿足副車架的強(qiáng)度要求。同時(shí)，經(jīng)過對(duì)副車架優(yōu)化前、后的應(yīng)力分析，較好驗(yàn)證了前副車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化的效果。

關(guān)鍵詞：前擺臂 副車架 有限元 強(qiáng)度分析

ABSTRACT

The Front swing arm and the sub-frame, as the important part of chassis system, is with complicated loading condition. For this, it is seriously important to verify the strength and fatigue quality of suspension cross member.  This paper takes a passenger car front swing arm and sub-frame as the research object, simplify the prcessing necessary to carry it without affecting the basic mechanical characteristics of the structure of the case. Precision to ensure the calculation results, we creat the connected components such as the finite element of the swing arm and the sub-frame model is introduced in transverse stability rod, control arm and the steering assembly is connected with the finite element method, and establish their model, final assembly for finite element of the swing arm and the sub-frame system model is complete. This paper selects the shell element simulation of thin-wall parts, mining method and rigid connection weld area by rigid unit simplified bolt and rubber bushing; finally, through comprehensive analysis of structural strength of the sub-frame structure calculation results, obtained the weak structure of the original design scheme mainly focus on the sub frame plate at the left and right ends, therefore, from the angle of structure add a reinforcing plate, optimized and improved the weak position. On the design of structure optimization again after the analysis, results show the sub-frame on the left and the right ends of the improved plate location optimization meet the strength requirements of side frame. At the same time, through the analysis of the secondary stress frame before optimization, the better, confirm the optimized front sub-frame structure effect.

Key words: swing arm; sub-frame; finite element; the static strength analysis