【正文】 方法所依靠的是經(jīng)典的經(jīng)驗(yàn)公式，需對(duì)車(chē)架結(jié)構(gòu)做大量的簡(jiǎn)化以便進(jìn)行分析，所以它帶有一定的盲目性，也不能對(duì)車(chē)架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布及剛度分布進(jìn)行定量分析。而車(chē)架作為汽車(chē)的承載體，不但承擔(dān)著發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)和貨物的重量，還要承受行駛過(guò)程中各部位傳來(lái)的各種力和力矩。如吉林大學(xué)的黃金陵曾經(jīng)用理論分析了影響車(chē)架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的因素，并在此基礎(chǔ)上運(yùn)用懲罰函數(shù)法找到了汽車(chē)車(chē)架各梁截面參數(shù)的最佳值[7]。當(dāng)時(shí)研究的內(nèi)容主要是車(chē)架強(qiáng)度分析和如何用梁?jiǎn)卧M客車(chē)骨架等方面。我國(guó)的有限元理論的研究開(kāi)始于上個(gè)世紀(jì)50年代末，我國(guó)著名的數(shù)學(xué)家馮康教授創(chuàng)立了一套現(xiàn)代化、系統(tǒng)化求解微分方程的近似方法，名為基于變分原理它的差分格式。Krawczuk,Marek等人利用全板殼單元車(chē)架有限元模型對(duì)一輛貨車(chē)車(chē)架進(jìn)行比較全面的動(dòng)態(tài)研究[3]。1970年，美國(guó)宇航員利用NASTRAN有限元分析程序，對(duì)車(chē)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜強(qiáng)度分析，從而減輕了車(chē)架的自重。有限元法是根據(jù)變分原理對(duì)數(shù)學(xué)及物理問(wèn)題進(jìn)行求解的數(shù)值計(jì)算方法，是隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的一種新興的數(shù)值計(jì)算方法，是工程方法和數(shù)學(xué)方法的混合產(chǎn)物，可以用來(lái)求解許多過(guò)去無(wú)法解決的問(wèn)題。所以，以前的設(shè)計(jì)基本上是依賴于經(jīng)驗(yàn)和類(lèi)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)。在對(duì)車(chē)架進(jìn)行分析設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常會(huì)對(duì)車(chē)架進(jìn)行大幅度的簡(jiǎn)化。通常，載貨汽車(chē)有56根橫梁，有時(shí)會(huì)更多。邊梁式車(chē)架由兩根位于兩邊的縱梁和若干根橫梁組成，用鉚接法或者焊接法將縱梁與橫梁連接成堅(jiān)固的剛性構(gòu)架。（3）車(chē)架的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，使得安裝于車(chē)架上的機(jī)件要容易拆裝，以便于汽車(chē)的維修。（2）要有足夠的強(qiáng)度和剛度。如果車(chē)架的剛度不足，將會(huì)引起震動(dòng)和噪聲，使汽車(chē)的舒適性、操縱穩(wěn)定性及某些部件的可靠性下降。 Static Analysis目 錄摘 要 IAbstract II第1章 前言 1 1 2 3第2章 軟件介紹 5 UG簡(jiǎn)介 5 UG發(fā)展綜述 5 UG軟件的優(yōu)勢(shì) 5 ANSYS簡(jiǎn)介 6 6 ANSYS的技術(shù)特點(diǎn) 6 ANSYS的功能 7第3章 車(chē)架的建模 9 9 9第4章 車(chē)架的有限元分析 13 靜力分析基礎(chǔ) 13 14 懸架的模擬 18 載荷的處理 19 20 滿載彎曲工況分析 21 滿載扭轉(zhuǎn)工況分析 26 滿載制動(dòng)工況分析 294． 30第5章 傳統(tǒng)車(chē)架計(jì)算方法與有限元法比較 33第6章 論文總結(jié) 37致謝 38參考文獻(xiàn) 3939第1章 前言汽車(chē)車(chē)架是發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)和車(chē)身各總成的安裝基礎(chǔ)，是汽車(chē)的關(guān)鍵承載部件。between UG and ANSYS。關(guān)鍵詞：車(chē)架；CAD/CAE；ANSYS；有限元分析；靜力分析AbstractMost modern cars are used as vehicle skeleton frame, which is through the matrix. Most parts and assemblies of a vehicle（such as engine, transmission, suspension, steering, cab, containers and related control mechanism and so on）are all over the frame to a fixed location. The function of a vehicle frame is to support the connection parts, and to take from inside and outside the vehicle loads. So, the static and dynamic analysis characteristics of frame is not only the base of its structure design, improvement and optimization, but also one of the key factors to ensure that vehicle performance.Finite element analysis has bee an essential technology in the design of vehicle structure. As for puteintensive and the analysis step，intuitive linear analysis of frame is very difficult. And ANSYS Finite element analysis software program can discrete elements into countless units to facilitate analysis, calculation and optimized results.On this article, 6,470 SUV frame is the objects to be researched to analyze and demonstrate CAD/CAE technique and its application in the design of automobile frame. Mainly as follows:(1) Select a SUV models，F(xiàn)ind and measure its main parameters。（2） 運(yùn)用CAD軟件Unigraphics（簡(jiǎn)稱UG）建立車(chē)架的三維模型。汽車(chē)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(chē)架來(lái)固定其位置的。車(chē)架的功用是支撐連接汽車(chē)的各零部件，并承受來(lái)自車(chē)內(nèi)外的各種載荷。（3） 通過(guò)UG軟件和ANSYS件的無(wú)縫連接將車(chē)架的三維模型導(dǎo)入ANSYS軟件中。(2)Establish the three dimensional model of the frame by UG。(4) Use the powerful finite element analysis for the frame element mesh, impose the appropriate constraints and loads and make the finite element static analysis of frame to check the strength and rigidity of the frame，During the modeling and finite element analysis，a lot of research work about the threedimension solid modeling method, mathematical basis of finite element theory, interface technology of finite element, late and early processing of finite element analysis method is done, preparing for the followup work to be done better.Keywords: Frame, CAD/CAE。車(chē)架支撐著發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器、轉(zhuǎn)向器、貨箱等，承受著傳給它的各種力和力矩。但車(chē)架的扭轉(zhuǎn)剛度也不宜過(guò)大，否則將會(huì)導(dǎo)致車(chē)架和懸架系統(tǒng)的載荷增加，使汽車(chē)的輪胎接地性變差，從而降低通過(guò)性。在崎嶇不平的道路上行駛時(shí)，車(chē)架在載荷的作用下可能產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形和在縱向平面的彎曲變形。（4）車(chē)架的形狀應(yīng)盡可能的配合車(chē)身和各總成，以降低汽車(chē)的質(zhì)心，及獲得較大的前輪轉(zhuǎn)向角，能夠提高汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性。縱梁通常用低合金鋼板沖壓而成，斷面形狀一般是槽鋼，有的也做成Z字形或箱型斷面。邊梁式車(chē)架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是便于安裝駕駛室、車(chē)廂和一些特種裝備和布置其他總成，有利于改裝變型車(chē)和發(fā)展多品種汽車(chē)。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。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，汽車(chē)車(chē)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。在國(guó)外，有限元法很早就被運(yùn)用在汽車(chē)的結(jié)構(gòu)分析方面。這是最早的車(chē)輛輕量化分析。Colomina等人利用有限元法建立了一個(gè)載貨汽車(chē)車(chē)架的有限元模型，并對(duì)其進(jìn)行了動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)車(chē)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化[4]。它的內(nèi)容就是當(dāng)時(shí)被國(guó)際人士成為的有限元法。到了九十年代，有限元分析法迅速的被應(yīng)用到實(shí)際汽車(chē)零部件結(jié)構(gòu)的分析中，國(guó)內(nèi)各大汽車(chē)公司也正在逐步將有限元分析應(yīng)用到實(shí)際的汽車(chē)設(shè)計(jì)中。武漢理工大學(xué)的鄧亞?wèn)|教授對(duì)輕型載貨汽車(chē)車(chē)架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并得出優(yōu)化結(jié)果[8]；清華大學(xué)的扶原放老師對(duì)微型電動(dòng)車(chē)車(chē)架進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)，綜合考慮了多種行駛狀況下的沖擊載荷對(duì)車(chē)架的作用，在這些沖擊破壞下對(duì)該車(chē)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(chē)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[9]。故而，車(chē)架的強(qiáng)度分析尤為重要，這不僅關(guān)系到車(chē)輛的正常行駛，還關(guān)系到整車(chē)的安全性能。因而達(dá)不到車(chē)架優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。不僅減少了設(shè)計(jì)成本，縮短了設(shè)計(jì)和分析時(shí)間，產(chǎn)品和工程的可靠性也得到了提高，還能在制造產(chǎn)品前預(yù)先發(fā)現(xiàn)潛伏的問(wèn)題，進(jìn)行各種模擬試驗(yàn)，減少了試驗(yàn)時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，此外，還能進(jìn)行機(jī)械事故分析，查找事故原因。通過(guò)本課題的研究，可達(dá)到如下目的：（1）學(xué)習(xí)UG，ANSYS軟件，建立車(chē)架結(jié)構(gòu)的三維實(shí)體模型和有限元模型，為有限元技術(shù)在車(chē)架優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 UG發(fā)展綜述UG最早應(yīng)用在美國(guó)麥道飛機(jī)公司。從而形成了一個(gè)從低端到高端，既有Unix工作站版，也有Windows NT微機(jī)版的比較完善的企業(yè)級(jí)CAD/CAE/CAM/PDM集成系統(tǒng)。它采用的是基于約束的特征建模和傳統(tǒng)的幾何建模為一體的復(fù)合建模技術(shù)。（3）能夠管理CAD數(shù)據(jù)和整個(gè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期中所有的相關(guān)數(shù)據(jù)，能實(shí)現(xiàn)逆向工程和并行工程等先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法。隨著UG版本的提高，軟件的功能越來(lái)越強(qiáng)大，復(fù)雜程度也隨之增加。最初版本的ANSYS只能提供熱分析和線性分析的功能，是一個(gè)批處理程序，而且僅能在大型計(jì)算機(jī)上使用。 ANSYS的功能ANSYS軟件主要包括3個(gè)部分：前處理模塊，求解模塊和后處理模塊。（1）前處理模塊單擊實(shí)用菜單中的“Preprocessor”,進(jìn)入ANSYS的前處理模塊。建立有限元模型或是對(duì)有限元模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分