【正文】 摘要本文以油田車四種后懸架支架為研究對象，利用PRO/ENGINEER軟件建模，在ANSYSWORKBENCH環(huán)境中建立有限元模型。對四種不同后懸架支架的原方案進行工況分析，分析其在不同危險工況下的受力情況，在WORKBENCH模塊中進行靜態(tài)線性分析，根據(jù)實際受力情況進行加載，并用不同的網(wǎng)格劃分，分析在不同網(wǎng)格單元下，計算結(jié)果的差異。并考察在不同危險工況下應(yīng)力分布及變形情況，最后分析結(jié)果是否滿足強度要求。將其中一種支架在ANSYS ，將計算結(jié)果與在WORKBENCH模塊中計算的結(jié)果進行對比分析。在分析四種支架在各種危險工況下的原設(shè)計方案強度的基礎(chǔ)上，嘗試提出各種改進方案，改進方案將有效降低其最高應(yīng)力水平，并用有限元分析驗證。本文通過對四種原支架模型的結(jié)構(gòu)和材料進行改進，使其實際最大應(yīng)力都有了明顯的降低。關(guān)鍵詞：有限元，強度，應(yīng)力，后懸架支架AbstractThis article aims to study the four rear suspension bracket of oil car, using the software of PRO/ENGINEER to set up the model and lestablishing FEM model under ANSYSWORKBENCH. Firstly, it will analyze the original plan of the four different rear suspension bracket and their suffering capability under different dangerous working conditions. Under the module of WORKBENCH, it is going to do a static analysis of linear structures. While stressing according to the actual suffering capability and dividing with different mesh, it is going to analyze the difference of the result under different mesh cell. Meanwhile, the stress distribution and distortion situation under different dangerous working condition would be examined. Finally, it will analyze whether the result will meet its request for intensity. Put one of the bracket into the classical interface－ANSYS －to analyze and the result is going to be pared with result getting from the calculation under the module of WORKBENCH. Based on the analysis of the original scheme of the four rear suspension bracket under all kinds of dangerous working conditions, it will try to point out improving schemes accordingly. The improving schemes will reduce its highest stress level effectively and be validated by FEM.According to its improving on the structure of the four original bracket model and its material, this paper, at the same time, has reduced its actual maximum stress obviously.Keyworks：FEM, intensity,stress，rear suspension bracket目錄摘要 IAbstract II1 緒論 1 課題來源及簡介 1 懸架系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 1 課題研究的內(nèi)容 32 有限元法基本理論與模型建立 4 有限元法的基本思想 4 有限元理論解題的主要步驟 5 有限元分析在汽車設(shè)計中的應(yīng)用 5 有限元空間單元理論簡介 7 建立實體模型的簡介 9. Pro/ENGINEER軟件簡介 9 10 本章小結(jié) 123 四種后懸架支架的原方案的強度分析 13 ANSYS軟件簡介 13 14 導(dǎo)入后懸架支架的有限元模型 14 設(shè)置單元屬性及材料類型 15 網(wǎng)格劃分 17 確定模型的邊界條件 17 18 四中后懸架支架的工況簡介 18 前支架的工況簡介 18 后支架的工況簡介 20 前、后滑塊式支架的工況簡介 21 中間支架的工況簡介 21 四種后懸架支架的強度計算 22 前支架的強度計算 22 后支架的強度計算 26 前、后滑塊式支架的強度分析 30 中間支架的強度分析 32 ANSYS經(jīng)典界面與WORKBENCH計算結(jié)果的對比分析 34 本章小結(jié) 354. 四種后懸架支架改進方案的強度分析 36 36 后支架的改進方案及強度計算 40 前、后滑塊式支架的改進方案及強度計算 42 中間支架的改進方案及強度計算 44 本章小結(jié) 45 47 47 展望 47致謝 49參考文獻 50 1 緒論 課題來源及簡介本課題《基于ANSYSWORKBENCH油田車四種后懸架支架強度分析》來源于東風有限商用車技術(shù)中心。汽車懸架支架連接著車架和鋼板彈簧，是汽車上的主要連接和承載構(gòu)件，它承擔了大部分的連接和承載任務(wù)，同時也承受巨大的載荷和周期性應(yīng)力[1]。因此，在汽車行駛時，必需使懸架支架有較高的強度，才能保證汽車行駛的安全性。本課題通過在CAD軟件PRO/ENGINEER中對四種后懸架支架進行建模，然后再導(dǎo)入有限元軟件ANSYS ，所得出的應(yīng)力和位移結(jié)果為后懸架支架的設(shè)計和制造提供一定的理論指導(dǎo)。 汽車后懸架布置圖 懸架系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀懸架系統(tǒng)是現(xiàn)代汽車上的重要總成之一，它把車架(或車身)與車軸(或車輪)彈性地連接起來，主要功能是傳遞作用在車輪和車架(或車身)之間的一切力和力矩，并且緩和由不平路面?zhèn)鹘o車架(或車身)的沖擊載荷，削弱由此引起的承載系統(tǒng)的振動，以保證汽車平順的行駛[2]。懸架按照彈性元件的不同可以分為鋼板彈簧懸架、螺旋彈簧懸架、扭桿彈簧懸架、橡膠彈簧懸架、油氣彈簧懸架、空氣彈簧懸架等等[3]。目前在大中型客車和部分高級轎車上廣泛應(yīng)用的空氣彈簧懸架系統(tǒng)。隨著空氣懸架應(yīng)用的推廣，對空氣懸架的研究也得到了重視。進入20世紀9O年代以來．隨著電子計算機技術(shù)和相關(guān)商業(yè)應(yīng)用軟件的不斷成熟，空氣懸架的模擬仿真研究凸顯。0iuseppe QuagIia建立了空氣懸架的仿真模型，對帶附加氣室的空氣懸架振動特性進行了計算機模擬研究，分析了空氣懸架的主要參數(shù)對懸架振動特性的影響[4]。Takuya Yuasa采用有限元方法對空氣懸架進行了輕量化設(shè)計[5]。Theo Meller針對空氣懸架的能量消耗等問題作了研究，提出了自激勵空氣懸架高度控制系統(tǒng)[6]。國外汽車空氣懸架發(fā)展經(jīng)歷了“鋼板彈簧一氣囊復(fù)合式懸架一被動全空氣懸架一主動全空氣懸架(即ECAS電控空氣懸架系統(tǒng))”的變化。目前，如Audi A6旅行車、日本豐田公司生產(chǎn)的LS400轎車、Benz公司生產(chǎn)的S系列2000型轎車和美國Lincoln轎車、Ford轎車均裝備了電子控制的空氣懸架系統(tǒng)。此外，空氣彈簧在一些特種車輛(如對防震要求較高的儀表車、救護車、特種軍用車及要求高度調(diào)節(jié)的集裝箱運輸車等)上的應(yīng)用范圍也越來越廣泛，除了作為懸架的彈性元件以外。空氣彈簧還用作駕駛室和座椅的支承。近幾年，由于我國高速公路事業(yè)的迅速發(fā)展，到2003年底．我國高速公路通車程長接近3萬公里，位居世界第二，僅次于美國，而且正以每年4000公里的速度快速增長。公路條件的改善使大型車的使用量越來越大，對舒適性的要求也越來越高．國內(nèi)對空氣懸架理論研究及產(chǎn)品開發(fā)工作又重新重視起來。國內(nèi)各大汽車廠、研究所、大專院校都對空氣懸架進行過開發(fā)設(shè)計和理論研究。如鄭州宇通公司、廈門金龍、蘇州金龍從2002年開始自主開發(fā)和引進空氣懸架的產(chǎn)品，主要選配Neway、科曼及Reyco的空氣懸架，東風汽車研究所對混合式空氣懸架進行過設(shè)計．中國重型汽車集團公司在斯太爾車上安裝了浮動橋空氣懸架。交通部重慶公路科學(xué)研究所對大客車非獨立空氣懸架的導(dǎo)向機構(gòu)進行了研究[7]，北京理工大學(xué)也進行了日野RC42O型客車空氣彈簧的臺架試驗，并進行了空氣彈簧靜、動特性和氣室容積特性的分析，華南理工大學(xué)對空氣懸架的振動傳遞特性進行了研究，取得了一些初步研究結(jié)果。國外的空氣懸架設(shè)計技術(shù)發(fā)展的相對較為成熟，目前已經(jīng)開發(fā)使用了電子控制的空氣懸架系統(tǒng)，但是應(yīng)用暫時還僅僅限于一些