節(jié)能車車架優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)分析含SW三維及3張CAD圖
節(jié)能車車架優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)分析含SW三維及3張CAD圖,節(jié)能,車車,優(yōu)化,設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn),試驗(yàn),分析,sw,三維,cad
一、選題依據(jù)
1、研究領(lǐng)域
節(jié)能車車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)分析
2、論文(設(shè)計(jì))工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
(1)在石油資源日益枯竭、全球石油儲(chǔ)藏量急劇下降的背景下,我國(guó)汽車保有量卻以平均每年 12.08%的速度增加,我國(guó)對(duì)燃油的消費(fèi)需求以驚人的快速度增長(zhǎng), 有很大一部分依賴進(jìn)口。一方面,我國(guó)汽車節(jié)油技術(shù)的應(yīng)用有限,燃油的使用效率普遍不高,汽車百公里耗油約比發(fā)達(dá)國(guó)家高 20%;另一方面,機(jī)動(dòng)車排放污染已經(jīng)成為我國(guó)污染物的主要來(lái)源之一。因此,汽車節(jié)油和環(huán)保問(wèn)題日益突出,面對(duì)有限的石油資源和國(guó)家能源戰(zhàn)略遇到的威脅與挑戰(zhàn),汽車節(jié)能與環(huán)保技術(shù)已成為汽車技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)。豐田公司將以常熟的研發(fā)中心為主推進(jìn)節(jié)能車、新能源車的國(guó)產(chǎn)化。同時(shí), 常熟研發(fā)中心將和一汽集團(tuán)、廣汽集團(tuán)的合資公司研發(fā)中心組成豐田公司研發(fā)的“三駕馬車”。第十四屆上海國(guó)際汽車工業(yè)展覽會(huì)開(kāi)幕,豐田汽車公司社長(zhǎng)豐田章男在發(fā)布會(huì)上宣布了這一消息。為了進(jìn)一步普及環(huán)保車型,豐田公司將以常熟研發(fā)中心為主推進(jìn)節(jié)能車、新能源車的國(guó)產(chǎn)化。歐盟委員會(huì)發(fā)布了政策文件,公布了“清潔與節(jié)能車發(fā)展歐洲戰(zhàn)略(歐洲戰(zhàn)略)”,其宗旨是整合歐盟各成員國(guó)在清潔與節(jié)能車領(lǐng)域的資源,集成各成員國(guó)的相關(guān)技術(shù),制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),聯(lián)合研發(fā)、攻關(guān)、占領(lǐng)世界清潔與節(jié)能車制高點(diǎn)。我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的方針應(yīng)該是節(jié)能汽車與新能源汽車并舉。發(fā)展節(jié)能汽車是當(dāng)前最有效的節(jié)能減排的技術(shù)途徑,是目前的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的主流技術(shù);發(fā)展新能源汽車是未來(lái)解決能源、環(huán)境問(wèn)題的根本方案。關(guān)于節(jié)能汽車與新能源汽車哪個(gè)更應(yīng)該受到重視的討論,在行業(yè)內(nèi)已經(jīng)基本達(dá)成共識(shí),結(jié)論是新能源汽車與節(jié)能汽車應(yīng)該并舉。所謂節(jié)能汽車,是指綜合應(yīng)用各類節(jié)能技術(shù)降低汽車油耗,燃料消耗量?jī)?yōu)于現(xiàn)階段目標(biāo)值的汽車;所謂新能源汽車,是指使用低碳環(huán)保的非石油燃料能源和相應(yīng)的新型動(dòng)力系統(tǒng)的汽車。當(dāng)前政府相關(guān)部門在多數(shù)文件中認(rèn)定的新能源汽車專指電動(dòng)汽車與具有相當(dāng)?shù)募冸婒?qū)動(dòng)里程的插電式混合動(dòng)力汽車。由于這些新能源汽車具有從根本上擺脫汽車能源對(duì)石油依賴和實(shí)現(xiàn)行駛零排放的特點(diǎn),已經(jīng)被國(guó)家確認(rèn)為重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。
(2)本論文即是以節(jié)能車設(shè)計(jì)為研究基點(diǎn),以降低油耗為出發(fā)點(diǎn),分析車架結(jié)
構(gòu)對(duì)車輛油耗特性的影響規(guī)律,為節(jié)能車車架的設(shè)計(jì)做一些從理論到實(shí)戰(zhàn)的基礎(chǔ)研究工作。為達(dá)到節(jié)能的目車輛在設(shè)計(jì)時(shí)必須秉承輕量化原則,而在整車質(zhì)量中,作為主要承載部件的車架占了較大比例,是輕量化的首要對(duì)象,因此在滿足夠的剛度和強(qiáng)度的前提下縮小體積,減輕重量,使用最優(yōu)的結(jié)構(gòu)和材料使整個(gè)車架達(dá)到最優(yōu)的節(jié)能效果。
3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)
節(jié)能作為當(dāng)今時(shí)代的主題之一,已經(jīng)深深地進(jìn)入我們的生活。而汽車作為人們?nèi)粘I畹拇焦ぞ撸瑢?duì)其進(jìn)行節(jié)能分析早已是汽車業(yè)界的研究熱點(diǎn)。正是在這樣的時(shí)代背景中,節(jié)能車已連續(xù)多年成為高校學(xué)子們的研究對(duì)象,中國(guó)節(jié)能車大賽迎合了時(shí)代節(jié)能的主題,為各個(gè)參賽隊(duì)伍提供了一個(gè)自我展示的平臺(tái),同時(shí),盡可能的激發(fā)出各項(xiàng)創(chuàng)新能力和理念。比賽要求統(tǒng)一采用本田低油耗 125cc 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī),讓各參賽隊(duì)伍在一定要求下設(shè)計(jì)制作參賽車輛,在規(guī)定時(shí)間內(nèi)行駛一定距離而耗油量最少。就是這樣的比賽,吸引了大批的企業(yè)、學(xué)生和社會(huì)人士參賽,各式各樣的節(jié)能車在這里出現(xiàn),從車身材質(zhì)、車身設(shè)計(jì)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等各個(gè)方面都是亮點(diǎn)。在節(jié)能車車架輕量化方面,有的賽車引進(jìn)了更輕的碳纖維車體,甚至使用全碳纖維承載車架,也有些在車架打造的精密度上狠下功夫,最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)制作出最穩(wěn)定的車架。擁有 12 年參賽經(jīng)驗(yàn)的上海同濟(jì)大學(xué)志遠(yuǎn)車隊(duì),卻將奪冠的秘籍定位成“細(xì)節(jié)的突破”。車身的計(jì),他
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們除了注重造型符合空氣力學(xué)原理和車身材質(zhì)高硬度輕重量之外,還在設(shè)計(jì)流程的標(biāo)準(zhǔn)化上下功夫,利用自身良好的科技條件,綜合各種客觀因素,使用先進(jìn)的數(shù)字系統(tǒng)對(duì)節(jié)能車的構(gòu)造進(jìn)行可行性分析,使數(shù)據(jù)量化,以達(dá)到做出的車身一次性成型的目標(biāo), 實(shí)現(xiàn)了整車結(jié)構(gòu)的輕量化,減少了對(duì)材料的浪費(fèi)。除此之外,志遠(yuǎn)車隊(duì)還通過(guò)改變前后軸的材料和熱處理方式、使用低滾阻輪胎等細(xì)節(jié)的改造,重新確定了傳動(dòng)比和大帶輪的加工方式,使得自身的節(jié)能車技術(shù)日趨完善,更加貼近節(jié)能環(huán)保的理念。所有參賽隊(duì)伍都的對(duì)車架的輕量化高度重視,因?yàn)檫@是節(jié)能車降低油耗的關(guān)鍵因素之一。
二、論文(設(shè)計(jì))研究的內(nèi)容
1. 重點(diǎn)解決的問(wèn)題
(1)車架輕量化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì);
(2)車架的理論分析依據(jù)及軟件力學(xué)仿真;
(3)車架實(shí)物模型焊接。
2.擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面(論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路)
(1)根據(jù)要求車設(shè)計(jì)車架、建立三維模型;
(2)建立有限元分析模型,完成有限元分析,根據(jù)優(yōu)化結(jié)果改進(jìn)模型;
(3)焊接完整車架并試驗(yàn)驗(yàn)證;
(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢驗(yàn)有限元模型符合度,優(yōu)化有限元模型;
(5)優(yōu)化三維模型,重新制造裝配車架;
(6)再次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證直至達(dá)到要求。
3.本論文(設(shè)計(jì))預(yù)期取得的成果
(1)車架輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型三維圖;
(2)車架的力學(xué)性能分析和軟件仿真的結(jié)果分析圖;
(3)焊接出車架的實(shí)物模型。
三、論文(設(shè)計(jì))工作安排
1.擬采用的主要研究方法(技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù));以軟件三維建模的分析結(jié)果為依據(jù)加工實(shí)物。
2.論文(設(shè)計(jì))進(jìn)度計(jì)劃
第 1 周:安排畢業(yè)設(shè)計(jì)主要任務(wù),指導(dǎo)設(shè)計(jì)基本流程、文獻(xiàn)檢索方法,掌握題目所需基本知識(shí)和工具軟件;
第 2 周:文獻(xiàn)檢索和查重,指導(dǎo)文獻(xiàn)管理軟件使用方法;
第 3 周:完成文獻(xiàn)綜述,指導(dǎo)開(kāi)題報(bào)告要求和寫作方法,指導(dǎo)文獻(xiàn)綜述格式、內(nèi)容。提交文獻(xiàn)綜述;
第 4 周:提煉出畢業(yè)設(shè)計(jì)難點(diǎn)與重點(diǎn),明確需要掌握的知識(shí)、技能、軟件,完
成文獻(xiàn)綜述,提交開(kāi)題報(bào)告;
第 5 周:分解、細(xì)化內(nèi)容,學(xué)習(xí)軟件對(duì)應(yīng)模塊,夯實(shí)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí),提交框架安排;
第 6 周:根據(jù)要求完成車架設(shè)計(jì)、建立三維模型
第 7 周:根據(jù)工況條件抽象車架受力狀況,完成模型簡(jiǎn)化
第 8 周:建立有限元分析模型,完成有限元分析,根據(jù)優(yōu)化結(jié)果改進(jìn)模型,
第 9 周:加工出車架,完成車架裝配
第 10 周:車架實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
第 11 周:根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢驗(yàn)有限元模型符合度,優(yōu)化有限元模型
第 12 周:優(yōu)化三維模型,重新制造車架,實(shí)驗(yàn)
第 13 周:翻譯外文學(xué)術(shù)論文,
第 14 周:撰寫說(shuō)明書,生成圖紙。準(zhǔn)備答辯。
四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
[1]劉成強(qiáng),林連華,徐海港,黃雪濤,劉宗澤. 汽車車架有限元分析與工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)[J
/OL]. 熱加工工藝,2017,(23):199-200+204(2017-12-11).http://kns.cnki.net/k cms/detail/61.1133.TG.20171206.1838.060.html. DOI:10.14158/j.cnki.1001-3 814.2017.23.054.
[2]黃小征,王帥,李飛. 基于 Optistruct 某 SUV 副車架的結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 汽車實(shí)用技術(shù),2017,(21):1-3.
[3]姬鵬,申偉凱,武振江. 基于靈敏度分析的某 SUV 前副車架輕量化設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械工程師,2017,(11):11-14.
[4]宋文兵,左言言. FSC 方程式賽車單體殼車架設(shè)計(jì)[J]. 計(jì)算機(jī)輔助工程,2017,26
(05):1-5+16.
[5]米承繼,谷正氣,蹇海根,張勇,李光,熊勇剛,李文泰. 電動(dòng)輪自卸車車架結(jié)構(gòu)抗疲勞 輕 量 化 設(shè) 計(jì) [J]. 中 國(guó) 機(jī) 械 工 程 ,2017,28(20):2455-2462. [6]孫亞偉,王國(guó)平,張金利,黃羽. 某型號(hào)過(guò)山車車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[J]. 冶金設(shè)備,2017,(S2):78-81.
[7]倪彰,何宇. 巴哈賽車車架仿真分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017,(2 8):9-13.
[8]郭瑞武,韓振南,劉邱祖. 某牽引車車架多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 現(xiàn)代制造工程, 2017,(07):85-89.
[9]郭立新,周宏揚(yáng). 車架結(jié)構(gòu)二次拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)與性能分析[J]. 東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自
然科學(xué)版),2017,38(07):998-1001+1011.
[10]楊春蘭,張亞麗,黃偉,李燊. 新型電動(dòng)汽車車架結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2017,(06):234-237.
[11]雷磊.節(jié)能競(jìng)技車研發(fā)技術(shù)的研究[D].西安:長(zhǎng)安大學(xué),2008.
[12]周建美,王桂姣.基于有限元分析的節(jié)能車車架輕量化設(shè)計(jì)[J].天津汽車,2008(09):72-74.
[13]池奕承. 關(guān)于 honda 中國(guó)節(jié)能競(jìng)技大賽節(jié)能車的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J]. 科協(xié)論壇(下半月),2012,09:53-54.
[14]黃天澤, 黃金陵.汽車車架結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1996. [15]陳永當(dāng),鮑志強(qiáng),任慧娟,王鈺鑫.基于SolidWorks Simulation的產(chǎn)品設(shè)計(jì)有限元分析
[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展,2012,22(09):177-180.
[16]許文彬,張華良.基于三角形連接的有限元網(wǎng)格劃分[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展,2011,21(09):59-62.
[17]李曉,朱迅,管小清.基于有限元分析的節(jié)能車車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件,2013,30(10):99-101.
[18] 譚哲穎,蔡勁輝.基于 ANSYS 的本田節(jié)能賽車車架靜態(tài)受力分析[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程,2013,51(02):14-17.
[19] Nonlinear finite element analysis and modeling of a precast hybrid beam-column connectionsubjected to cyclic loads. HAWILEH R A,RAHMA A,TABATABAI H. Journal of Applied Mathematics . 2010
[20] Miquel Casafont,Alfredo Arnedo,Francesc Roure,Antonio Rodríguez-Ferran. Experimental testing of joints for seismic design of lightweight structures. Part 3: Gussets, corner joints, x-braced frames[J]. Thin-Walled Structures,2007,45(7).
附:文獻(xiàn)綜述
文獻(xiàn)綜述
摘要
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)以節(jié)能車車架為研究對(duì)象,運(yùn)用Slidworks 軟件建立車架三維模型, 并對(duì)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析,根據(jù)結(jié)果進(jìn)行車架的輕量化設(shè)計(jì),并對(duì)設(shè)計(jì)后的車架進(jìn)行分析和驗(yàn)證。結(jié)果表明:優(yōu)化后的輕量化設(shè)計(jì)能夠滿足設(shè)計(jì)要求,達(dá)到節(jié)能目的。引言
資源日益消耗導(dǎo)致世界能源更趨緊張,世界各國(guó)對(duì)汽車節(jié)油的工作也越來(lái)越重
視,很多國(guó)家都把節(jié)能當(dāng)作一項(xiàng)基本國(guó)策在實(shí)施。隨著我國(guó)慢慢進(jìn)入“汽車型社會(huì)”,汽車耗能問(wèn)題在能源消耗中所占的比例也在逐年倍增,并成為我國(guó)對(duì)外石油高度依存度的主要原因,中央政府將節(jié)能減排工作列入了國(guó)家重點(diǎn)經(jīng)濟(jì)工作的八大任務(wù)之中, 希望以此來(lái)推動(dòng)全社會(huì)的節(jié)能降耗,緩解國(guó)家能源危機(jī)。發(fā)展節(jié)能車是汽車發(fā)展的趨勢(shì),而節(jié)能車車架輕量化則是影響節(jié)能車節(jié)能的關(guān)鍵因素之一,因此我們對(duì)節(jié)能車車架的輕量化進(jìn)行了研究。
主題
國(guó)內(nèi)汽車設(shè)計(jì)的主要手段是用傳統(tǒng)的樣車和舊車型作參考的模式。在對(duì)車架進(jìn)行分析設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常會(huì)對(duì)車架進(jìn)行大幅度的簡(jiǎn)化。因?yàn)橛媒?jīng)典力學(xué)對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí), 為了能夠計(jì)算,必須把模型構(gòu)造的非常簡(jiǎn)單。這種方法不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力,大多依靠經(jīng)驗(yàn), 缺乏科學(xué)性,而且也不可能針對(duì)多種方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。此外,車身車架是一個(gè)十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu),用經(jīng)典力學(xué)的方法不可能得到精確的解答,特別是在設(shè)計(jì)的初期不會(huì)有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。所以,以前的設(shè)計(jì)基本上是依賴于經(jīng)驗(yàn)和類比,缺乏建立在力學(xué)特性、剛度、強(qiáng)度等分析基礎(chǔ)上的科學(xué)依據(jù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展,汽車車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)逐漸由傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法轉(zhuǎn)向了現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。如模態(tài)試驗(yàn)方法、有限元方法等。其中,有限元方法已經(jīng)成為建立有限元模型、模擬車架的主要分析途徑,并慢慢走向成熟。當(dāng)前,國(guó)外各大汽車公司利用有限元軟件對(duì)車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)分析、模態(tài)分析的技術(shù)已經(jīng)非常成熟,其工作重心已經(jīng)轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)分析、噪聲分析、碰撞分析的領(lǐng)域。而隨機(jī)激勵(lì)響應(yīng)分析可以用來(lái)對(duì)車輛的強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)舒適性和噪聲等方面的分析。
現(xiàn)代汽車絕大多數(shù)都有作為整車骨架的車架,車架是整個(gè)汽車的基體。汽車絕大
多數(shù)部件和總成(如發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、懸架、轉(zhuǎn)向、駕駛室、貨箱及有關(guān)操縱機(jī)構(gòu)) 都是通過(guò)車架來(lái)固定其位置的。車架的功用是支撐連接汽車的各零部件,并承受來(lái)自車內(nèi)外的各種載荷。因此,車架的靜、動(dòng)態(tài)特性是其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、改進(jìn)和優(yōu)化的依據(jù), 是確保整車性能優(yōu)良的關(guān)鍵因素之一。
車架作為節(jié)能車的裝配基體, 以車架為基礎(chǔ)將節(jié)能車的發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)部件、制動(dòng)
系、轉(zhuǎn)向器以及相關(guān)的電子及電氣系統(tǒng)等各部分安裝在車架上, 形成了一個(gè)整體的節(jié)能車底盤。節(jié)能車在不同工況行駛時(shí), 所受到的作用力最終會(huì)作用于車架上, 因此, 對(duì)車架強(qiáng)度與剛度要求高。然而, 車架是一個(gè)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜和不規(guī)則的部件, 采用傳統(tǒng)的力學(xué)方法難以計(jì)算其強(qiáng)度、剛度及自振頻率, 因而利用軟件對(duì)參賽節(jié)能車的車架進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真分析, 為車架優(yōu)化及制作提供理論依據(jù)。
主要流程:
(1) 根據(jù)要求完成車架設(shè)計(jì)、建立三維模型
(2) 根據(jù)工況條件抽象車架受力狀況,完成模型簡(jiǎn)化
(3) 建立有限元分析模型,完成有限元分析,根據(jù)優(yōu)化結(jié)果改進(jìn)模型,
(4) 加工出車架,完成車架裝配
(5) 車架實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
(6) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢驗(yàn)有限元模型符合度,優(yōu)化有限元模型
(7) 優(yōu)化三維模型,重新制造車架,實(shí)驗(yàn)主要工作:
1)節(jié)能車總體設(shè)計(jì)方案選擇
節(jié)能車車架的設(shè)計(jì)是為了制作完整的節(jié)能車用以參加本田節(jié)能競(jìng)技大賽,因此要自主設(shè)計(jì)的同時(shí)也要滿足參賽標(biāo)準(zhǔn),在節(jié)能車總體布置形式的確定中應(yīng)該充分考慮到節(jié)能車制作的簡(jiǎn)易性、行駛穩(wěn)定性和行駛阻力的大小。根據(jù)節(jié)能競(jìng)技大賽的比賽規(guī)則,參賽車輛的車輪必須為 3 輪以上(包括 3 輪),并且要求其結(jié)構(gòu)必須滿足無(wú)論在車輛停止時(shí)還是行駛時(shí)都能自行站立的條件,在綜合分析后選擇前兩輪后一輪的設(shè)計(jì)方案。這種布置行駛在以往的節(jié)能競(jìng)技大賽中應(yīng)用最為廣泛,其優(yōu)點(diǎn)為在保證較小的行
駛阻力的前提條件下,能夠很好的保證行駛的穩(wěn)定性和行駛安全性,從而提高了節(jié)能車的安全性。
由于是比賽用車,而且是駕駛員駕駛的,在設(shè)計(jì)過(guò)程中就必須考慮多種思路和方法。傳統(tǒng)汽車的設(shè)計(jì)包括汽車車身設(shè)計(jì),發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì),底盤設(shè)計(jì)。汽車電器與電子設(shè)計(jì)四個(gè)大部分。因?yàn)閭鹘y(tǒng)汽車的設(shè)計(jì)是針對(duì)乘用車、商用車,就需要加入減速器、變速箱等裝置。出于安全因素考慮,還得考慮到主動(dòng)安全和被動(dòng)安全,也必須強(qiáng)調(diào)汽車的動(dòng)力性、操作穩(wěn)定性、行駛平順性和良好的通過(guò)性,還有舒適度和較好的外形也是汽車設(shè)計(jì)研發(fā)中要綜合考慮的。而節(jié)能車是以競(jìng)技為主,降低油耗是首要考慮因素, 確定節(jié)能車的整體設(shè)計(jì)方案后對(duì)車架進(jìn)行輕量化處理是主要任務(wù)。
2)車架的材料選擇
鋁制材料這里主要選取鋁合金,其質(zhì)量較鋼材較輕,而且在設(shè)計(jì)合理的前提條件下能讓車架保持足夠的強(qiáng)度。鋁制材料加工方便,材料的結(jié)合可以通過(guò)鋁焊或者鉚接等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。鋁制材料價(jià)格便宜,與碳纖維等一些高級(jí)材料相比雖然在強(qiáng)度和重量方面具有一定的差距,但在價(jià)格方面卻無(wú)疑有著明顯的優(yōu)勢(shì),從而降低了車輛的制作成本。
3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
節(jié)能車大賽的規(guī)則中對(duì)車架有明確的要求,參賽車輛必須為三輪以上(包括三輪),要求其結(jié)構(gòu)無(wú)論在停止時(shí)還是在行駛時(shí)都為三輪以上(包括三輪)結(jié)構(gòu)且能自行站立,車手的身體不能超出車架等等。因此在車架的設(shè)計(jì)制造上的要求只涉及到安全方面,可以放手去做,在車架的制造階段最終要的是結(jié)構(gòu)力學(xué),用最少的材料制造出符合要求的車架,長(zhǎng)、寬、高必須在規(guī)定的尺寸內(nèi)盡量滿足,還要對(duì)車手的安全性有保障。為了滿足車架輕量化的要求。
4)模型分析
通過(guò)在 solidworks 中建立節(jié)能車車架的有限元模型,綜合考慮了多種行駛狀況下的沖擊載荷對(duì)車架的作用,在這些沖擊破壞下對(duì)該車架進(jìn)行優(yōu)化,從而改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),基于結(jié)構(gòu)可靠性和有限元法對(duì)新設(shè)計(jì)車架的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)等等,并換用多種截面類型的梁進(jìn)行計(jì)算比較,找出了滿足強(qiáng)度和剛度要求的最小截面積,即質(zhì)量最輕的梁,從而實(shí)現(xiàn)了車架結(jié)構(gòu)的輕量化而強(qiáng)度和剛度也有保證。最主要的是如何設(shè)計(jì)出最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)而穩(wěn)定性最好的車架。
5)車架制作
車架是承受載體重量的關(guān)鍵部位,車架的焊縫主要承受車運(yùn)行過(guò)程中的動(dòng)載作用,而車架剛性大,焊接后接頭的收縮力較大,因此必須選用合理的焊接方法及工藝參數(shù),控制線能量。焊接過(guò)程中盡量避免補(bǔ)焊,減少重復(fù)加熱,保證接頭強(qiáng)度。
在車架制作完成后則需要對(duì)車架進(jìn)行驗(yàn)證,通過(guò)添加載荷測(cè)量車架變形量來(lái)驗(yàn)證剛度和強(qiáng)度是否滿足要求,進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)、車輪、轉(zhuǎn)向的安裝驗(yàn)證可行性。在反復(fù)改良
和驗(yàn)證之后制作出達(dá)到預(yù)期輕量化目標(biāo)的節(jié)能車車架??偨Y(jié)
節(jié)能勢(shì)在必行,節(jié)能車車架的設(shè)計(jì)是為了更好的研究如何降低車輛耗油量,在本文的研究中,首先討論了節(jié)能車車架的整體設(shè)計(jì)思路以及理論油耗的影響因素,繼而對(duì)車架系統(tǒng)進(jìn)行了基于輕量化目標(biāo)的研究分析,主要是借助 solidworks 軟件,車架模型的建立,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),有限元強(qiáng)度的仿真分析和優(yōu)化設(shè)計(jì),在保證車架的強(qiáng)度、剛度情況下進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化后的輕量化設(shè)計(jì)能夠滿足設(shè)計(jì)要求,達(dá)到節(jié)能目的。
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