【正文】 98 車身寬度 /mm 2095 車身高度 /mm 2405 輪距 /mm 前輪距： 1600 后輪距： 1540 整車質(zhì)量 /kg 2760 額定載質(zhì)量 /kg 3895 后橋質(zhì)量 /kg 1525 準乘人數(shù) 3 貨廂參數(shù) 長度 /mm 4200 寬度 /mm 20xx 高度 /mm 400 型式 /mm 欄板式 發(fā)動機 型號 玉柴 YC4F11530 質(zhì)量 /kg 320 變速器 型號 WLY535 質(zhì)量 /kg 100 當車架縱梁 承受的是均勻分布的載荷（見圖 ）時，車架的簡化計算可按下述進行，但需要一定的假設(shè)。 3/2 0gmGs ? = 1 8 0 3 7 6 032 ??? N 3 8 1 7 8 9 5 ???eG N 17 8 0 2)]1 5 0 724 2 0 0(3 8 1 7 1)1 2 0 525 5 4 2(1 8 0 3 2[3 2 6 04 1 ????????fR N 4 2 0 03 8 1 7 15 5 4 21 8 0 3 24 2 0 0)2 6 9 33 2 6 0(3 8 1 7 15 5 4 21 0 7 71 8 0 3 8 0 22???????x x = )](2693[420xx 3 8 1 71)(55424 1 8 0 2/ ?????????xM/xM = mmN? 如果考慮到動載荷系數(shù) ??dk 及疲勞安全系數(shù) ??n ，并將它們代入式（ ），則可求出縱梁的最大彎矩為 ： m a xm a x MnkM dd ? （ ） 取 n=， dk =，得： 4 3 9 5 8 8 3 5 6 4 0 a x ????dM mmN? 則彎曲應(yīng)力可按下式求得： WMdw max?? （ ） 式中： W —— 縱梁在 計算斷面處的彎曲截面系數(shù)，對于槽型斷面系數(shù)，對于槽型斷面縱梁 ： 6 )6( thbhW ?? （ ） 式中： h —— 槽型斷面的腹板高， mm； b—— 翼緣寬， mm； t—— 梁斷面的厚度， mm。 18 車架的撓度計算 為了保證整車及有關(guān)機件的正常工作，對縱梁的最大撓度應(yīng)予以限制。 圖 車架彎曲剛度計算示意圖 若以前、后輪軸中點處（即 2ax? ）的剛度作為車架的彎曲剛度，則計算公式簡化為 [8]： EJCw? = fPl483 （ ） 根據(jù)車架的受載情況，將車架的撓度分為兩部分計算： 假設(shè)車空載時，簧上負荷 sG ( 24? 貨車可取 32 0gmGs ? ， 0m 為汽車整備質(zhì)量 ) 19 均布在左、右縱梁的全長上，由于算一根縱梁的撓度，取所加載荷的一半 [9]。 mmEJ lGEJPlf e 8 1 7 121482148 5113332 ??????????? ????? fff 貨車車架最大彎曲撓度通常小于 10mm mmf ?? 2511 m N2429386. 02101 . 1 ??????? EJC w 根據(jù) EJPlf 48 3? 可知，EfPlJ 483 ?，根據(jù)德國對各種汽車車架的實驗結(jié)果表明，當軸距 l 單位為 m， J 的單位為 4cm 時，為使縱梁在汽車滿載時撓度在容許值以內(nèi)，則應(yīng)使 123?lJ或使 312lJ? 。 本章小結(jié) 本章應(yīng)用傳統(tǒng)的方法對車架的各零部件進行了設(shè)計和相應(yīng)尺寸的選擇 。經(jīng)過 10 余年的發(fā)展， Pro/ENGINEER 已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。下面就 Pro/ENGINEER 的特點及主要模塊進行簡單的介紹。 基于特征的參數(shù)化造型： Pro/ENGINEER 使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。通過給這些特征 設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進行多次設(shè)計疊代，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。 裝配管理： Pro/ENGINEER 的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如 “ 嚙合 ” 、 “ 插入 ” 、 “ 對齊 ” 等很容易的把零件裝配起來，同時保持設(shè)計 意圖。同時在腹板處也打有相應(yīng)的孔 ， R=16，用于鋼板彈簧與車架的連接時的螺栓孔。 圖 前梁 23 中梁總成的建模 中梁長度： 1172mm，翼緣寬度： 75mm，腹板高度： 176mm，如 圖 。 圖 發(fā)動機后懸置橫梁 橫縱梁聯(lián)接件的創(chuàng)建 橫縱梁是以聯(lián)接件為中間零件，通過鉚釘聯(lián)接的。 圖 鉚釘 模型裝配 運用匹配與對齊操作對車架橫、縱梁及其他零件進行裝配，如圖 。因為車架靠鉚釘聯(lián)接的，裝配過程中對鉚釘?shù)牟僮魇诸l繁，所以在此過程中也加入陣列的操作。有限元法的發(fā)展歷程可追溯到 20 世紀 40 年代。十年后，英國航空工程教授阿吉里斯 (Argyris)和他的同事運用網(wǎng)格思想成功地進行了結(jié)構(gòu)分析。 1965 年，津基威茨 (0． C． Zienkiewicz)和同事 Y． K． Ceung 宣布，有限元法適用于所有能按變分形式進行計算的場問題，有限元法的應(yīng)用被推廣到了更廣闊的范圍。應(yīng)用大型有限元軟件，建立汽車的有限元模型，進行汽車的動靜態(tài)分析，完成汽車的優(yōu)化設(shè)計，已是各大汽車公司普遍采用的一種手段。我們知道，電算和手算不同 ，它不適合用于零鼓碎打的算法，而要求系統(tǒng)化 27 的計算程序，由于電子計算機的運算速度極快，它特別適合多次重復迭代的算法。起源于 50 年代的桿系結(jié)構(gòu)矩陣分析，是把每一桿件作為一個單元，整個結(jié)構(gòu)就看作是由有限單元 (桿件 )連接而成的集合體。這是一個具有無限多自由度的問題。節(jié)點一般都在單元邊界上。最后，把 所有單元的這種特性關(guān)系，按照保持節(jié)點位移連續(xù)和節(jié)點力平衡的方式集合起來，就可以得到整個物體的平衡方程組。 應(yīng)用有限單元法求解各種問題總是遵循一定的步驟。 28 連續(xù)體的離散化又稱為網(wǎng)格劃分。這應(yīng)根據(jù)被分析結(jié)構(gòu)的幾何形狀特點，綜合載荷、約束等全面考慮。單元位移模式又要轉(zhuǎn)換成用節(jié)點位移來表示，所以它也決定了相應(yīng)的位移插值函數(shù)。單元分析的另一內(nèi)容是將作用在單元上的非節(jié)點載荷移置到節(jié)點上，形成等效節(jié)點載荷矩陣。求解大型聯(lián)立代數(shù)方程組的方法有很多，求解的時間占據(jù)了整個有限元計算時間的大部分。固定不變的載荷和響應(yīng)是一種假定，即假定載荷和結(jié)構(gòu)的響應(yīng)隨時問的變化非常緩慢。 同時可以在保證結(jié)構(gòu)強度和剛度滿足使用要求的前提下，最大限度地降低材料用量，使車架的自重減輕，從而節(jié)省材料和降低油耗，提高整車性能。 ? ? ? ?? ?? ?eBD ?? ? （ ） 式中 ： ??D — — 與單元材料有關(guān)的彈性矩陣； ??B — — 單元應(yīng)變矩陣； ??e? — — 單元的節(jié)點位移矩陣。 Von miss等效應(yīng)力可以表示為： ? ? ? ? ? ?? ?21323222121 ??????? ??????r （ ） 強度條件表示為： ? ???? （ ） 式中： ??? — — 材料的許用應(yīng)力。通過該項工程將一個復雜的包含多場分析的物理問題，通過系統(tǒng)間的連接就能實現(xiàn)其相關(guān)性。 在這個創(chuàng)新的框架下，工程師可以完成一個完整的仿真分析，包括 CAD 集成、幾何修改和網(wǎng)格劃分。新增工具還可以自動探測處理常見問題，如小邊、碎面、孔洞、裂痕以及尖角面等，且新版本對幾何模型的修改和處理速度更快。盡管許多功能是出于流體動力學的應(yīng)用而改進的，但是它們?nèi)匀豢梢杂糜谄渌愋偷姆抡娣治觥Ｋ恍┬略黾霸鰪姽δ芸梢蕴幚碇苯玉詈系亩辔锢韴鰡栴} ，而且它將 各種求解器技術(shù)整合在一個統(tǒng)一的仿真環(huán)境 中，顯然這為多場求解提供了更有效的工作流程。 ANSYS 12 將流體產(chǎn)品完全整合進 Workbench 環(huán)境中，在該環(huán)境下就能進行仿真流程管理。同時許多新增功能及工具都被整合到了 Workbench 平臺中，從而縮短了整體求解時間。新增的多區(qū)域網(wǎng)格劃分方法能使用戶在不進行分割的情況下，可以直接對復雜的幾何模型劃分純六面體網(wǎng)格。應(yīng)用 GAMBIT 和 TGRID 的網(wǎng)格附加功能， ANSYS Workbench 12 可 31 以在用戶最少的輸入下自動生成 CFD 合適的四面體網(wǎng)格。 ANSYS 12 融合了豐富的幾何和網(wǎng)格劃分技術(shù)， 整合后的幾何和網(wǎng)格劃分解決方案使不同的分析類型的仿真能夠共享。目前， 在ANSYS 12 中，工程數(shù)據(jù)和 DesignXplorer 將不再是獨立的應(yīng)用程序，這可通過 UI 工具箱將它們重新設(shè)計整合 在 ANSYS Workbench 工程頁下。自 ANSYS 開始， ANSYS 公司推出了 ANSYS 經(jīng)典版 和 ANSYS Workbench 版。節(jié)點處的應(yīng)力是與之相連的單元的應(yīng)力在節(jié)點位置的算術(shù)平均。 在用 CAE方法進行車架結(jié)構(gòu)的靜態(tài)分析時，其基本原理是一樣的 ，即求解 用矩陣形式表示的整個結(jié)構(gòu)的平衡方程 ，得出 ? ?? ? ? ?RK ?? （ ） 式中 ： ??K — — 整體剛度矩陣，由單元剛度矩陣組集而成； ??? — — 整個物體的節(jié)點位移列陣，由單元節(jié)點位移列陣組集而成； ??R — — 載荷列陣，由作 用于單元上的節(jié)點力列陣組集而成。 通過結(jié)構(gòu)強度和剛度的有限元靜力分析，可以找到車架在各種工況下各零部件變形和應(yīng)力的最大值以及分布情況。并能夠繪出結(jié)構(gòu)變形圖及各 種應(yīng)力分量、應(yīng)力組合的等值圖。 （４） 整體分析，組集結(jié)構(gòu)總剛度方程 整體分折的基礎(chǔ)是依據(jù)所有相鄰單元在公共節(jié)點上的位移相同和每個節(jié)點上的節(jié)點力與節(jié)點載荷保持平衡這兩個原則。 （３） 分析單元的力學性質(zhì) 在選擇了單元類型和相應(yīng)的位移模式后，即可按幾何方程、物理方程導出單元應(yīng)變與應(yīng)力的表達式。假設(shè)一個簡單的函數(shù)來 模擬單元內(nèi)位移的分布規(guī)律，這個簡單的函數(shù)，通常是選擇多項式，稱為位移模式或位移函數(shù)。因此，網(wǎng)格劃分將關(guān)系到有限元分析的速度和精度，以至計算的成敗。所謂離散化，就是假想把被分析的彈性連續(xù)體分割成由有限個單元組成的集合體。從以上論述可以看到，有限單元法的實質(zhì)是把具有無限多個自由度的彈性連續(xù)體，理想化為只有有限個自由度的單元集合體，使問題簡化為適合于數(shù)值解法的結(jié)構(gòu)型問題。這樣組成的有限單元集合體，并引進等效節(jié)點力及節(jié)點約束條件，由于節(jié)點數(shù)目有限，就成為具有有限自由度的有限元計算模型，它替代了原來具有無限多自由度的連續(xù)體。有限元離散化是假想把彈性連續(xù)體分割成數(shù)目有限的單元，并認為相鄰單元之間僅在 節(jié)點處相連。在工程技術(shù)領(lǐng)域研究彈性連續(xù)體在載荷和其他因素作用下產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變和位移時，由于應(yīng)力、應(yīng)變和位移都是位置的函數(shù)，也就是說物體中各個點的應(yīng)力、應(yīng)變和位移一般是不相同的。因此可以說，有限元法的發(fā)展借助于兩個重要的工具：在理論推導中采用了矩陣方法，在實際計算中使用了電子計算機。對汽車的零部件和整體結(jié)構(gòu)進行動力學仿真和分析，是研究其可靠性、尋求最佳設(shè)計方案的主要手段 。從 70 年代開始，隨著大容量計算機的出現(xiàn)和美國宇航局結(jié)構(gòu)分析程序 NASTRAN 的開發(fā)成功，美國幾家大的汽車公司開始了一場汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計的革命。1960 年， Clough 進一步解決了平面彈性問題，并首次提出了“有限單元法 這個名稱，有限元方