【正文】 f its structure. So researches on the static and dynamic characteristics can not only estimate the frame characteristics, but also estimate the characteristics of an automotive. Papers use the software of UG to establish agricultural tricycle frame threedimensional model of parts and assembly, and the use of related software on the frame to carry out finite element analysis of strength. Frame of the static characteristics and dynamic characteristics study were as follows:With reasonable and suitable simplifications, a fine FEM model of the frame was established by using UG. The modal analyses of the frame were processed in NX NASTRAN. Finite element mesh division. A series of static analysis, include bending and torsion, were implemented on to the frame for simulation. The results of stress and deform presented the evidence of the weakness of the frame. Based on the former modal results, research of the dynamic response on the road was followed by choosing the cab’s installation place, the engine’s rod and the carriage’s support points as the output points. The frame’s dynamic stress distribution and displacement were calculated.This research not only meaningful of its theoretical foundation of theoptimization, but also its contribution for the future NVH studies.Keywords： Finite element?；诖?，本論文建立了車架的有限元模型，對車架的強(qiáng)度、剛度、疲勞壽命等進(jìn)行了分析，由于車架實(shí)際結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常建立有限元模型時(shí)需要對實(shí)際車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行各種簡化，然而如果假設(shè)不當(dāng)，就會(huì)造成分析結(jié)果不能滿足工程實(shí)際的需要，因此對車架結(jié)構(gòu)分析的要求特別高。2“有限元法”這一名稱是1960年美國的Clough R W在一篇名為“平面應(yīng)力分析的有限元法”論文中首先使用的。因此有限元分析方法在汽車中有著廣泛的應(yīng)用范圍，它不僅可以用來分析已經(jīng)成型的汽車產(chǎn)品的性能，也可以應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)過程中汽車的性能分析，為汽車設(shè)計(jì)提供依據(jù)和指導(dǎo)。板殼單元模型用板殼單元將車架的縱、橫梁及連接板進(jìn)行離散化，這種結(jié)構(gòu)單元準(zhǔn)確的描述了形狀復(fù)雜的車架結(jié)構(gòu)，大大提高了有限元分析的精度，能夠處理連接部位的應(yīng)力問題，但是這種模型單元與節(jié)點(diǎn)數(shù)目眾多，前處理工作量大，計(jì)算速度慢。1．3 本文研究的主要內(nèi)容車架作為汽車的承載基體，支撐著發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器、轉(zhuǎn)向器、貨廂等所有簧上質(zhì)量的有關(guān)機(jī)件，承受著傳給它的各種力和力矩。利用有限元分析軟件對車架的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算分析，為車架的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)修改提供依據(jù)。隨著計(jì)算機(jī)及計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)必然進(jìn)入到一個(gè)新的階段。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個(gè)合適的(較簡單的)近似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)域總的滿足條件(如結(jié)構(gòu)的平衡條件)，從而得到問題的解。有限元求解問題的基本步驟通常為:第一步:問題及求解域定義根據(jù)實(shí)際問題近似確定求解域的物理性質(zhì)和幾何區(qū)域。第五步:總裝求解將單元總裝形成離散域的總矩陣方程(聯(lián)合方程組)，反映對近似求解域的離散域的要求，即單元函數(shù)的連續(xù)性要滿足一定的連續(xù)條件。后處理則是采集處理分析結(jié)果，使用戶能簡便提取信息，了解計(jì)算結(jié)果2．2 有限元法的程序?qū)崿F(xiàn) 從使用有限元程序的角度來講，有限元分析可分為前處理、計(jì)算和后處理三大步。美國Unigraphics Solutions公司(簡稱UGS )的產(chǎn)品主要有為機(jī)械制造企業(yè)提供包括設(shè)計(jì)、分析到制造應(yīng)用的Unigraphics(簡稱UG )軟件，基于Windows的設(shè)計(jì)與制圖產(chǎn)品solidedge，集團(tuán)級產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)iMAN、產(chǎn)品可視化技術(shù)ProductVision以及被業(yè)界廣泛使用的高精度邊界表示的實(shí)體建模核心parasolid在內(nèi)的產(chǎn)品。UG為最好的工業(yè)設(shè)計(jì)軟件包括一個(gè)靈活的復(fù)合建模模塊以及功能強(qiáng)大的逼真照相的渲染，動(dòng)畫和快速的原型工具，復(fù)合建模讓用用戶可在建模方法中選擇。u 倒圓和倒角 1．固定和可變的半徑倒圓；2．能夠倒角任一邊緣； 3．設(shè)計(jì)的徒峭邊緣倒圓不適合完全的倒圓半徑但仍然需要倒圓。 2．操縱自由形狀可以編輯定義的參數(shù)；數(shù)學(xué)參數(shù)(如rho或公差)及構(gòu)造幾何體可以重定義；通過下列任一方式直接操縱自由形狀∶控制多邊形、改變曲面階數(shù)、曲面上點(diǎn)、邊緣[23]。* 高級仿真的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)很有特色，例如具有獨(dú)立的仿真文件和 FEM 文件，這有利于在分布式工作環(huán)境中開發(fā) FE 模型。* 高級仿真中專門包含有新的 NX 熱解算器和 NX 流解算器。一旦用戶需要可方便地進(jìn)行模塊或解題規(guī)模擴(kuò)充，不必有任何其他的擔(dān)心。在算法上。要想更精確地仿真實(shí)際問題，就必需考慮材料和幾何、邊境和單元等非線性因素。用戶可通過改變發(fā)熱元件的位置、提高散熱手段、或絕熱處理或用其它方法優(yōu)化產(chǎn)品的熱性能。8．多級超單元分析超單元分析主要是通過把整體結(jié)構(gòu)分化成很多小的子部件來進(jìn)行分析，即將結(jié)構(gòu)的特征矩陣(剛度、傳導(dǎo)率、質(zhì)量、比熱、阻尼等)壓縮成一組主自由度類似于子結(jié)構(gòu)方法，但較其相比具有更強(qiáng)的功能且更易于使用。并行計(jì)算以及線性靜力，正則模態(tài)分析，模態(tài)及直接頻率響應(yīng)分析的分布式并行計(jì)算極大地提高分析速度，復(fù)特征值問題速度提高3倍以上，虛擬質(zhì)量計(jì)算速度提高2倍以上，靜力氣彈分析(SOL144)速度提高30%以上[24] 4 車架三維模型的建立車架的模型是用CAD繪圖軟件UG建立的。然后再用邊倒角導(dǎo)出形狀，支架的形狀便出來了。 橫梁托架 4．4 完成模型把所有繪圖中使用的曲線和平面都移到一個(gè)不用的圖層，并將之隱藏。其優(yōu)點(diǎn)是：劃分的單元數(shù)目和節(jié)點(diǎn)數(shù)目少，計(jì)算速度快而且模型前處理工作量不大，適合初選方案。根據(jù)是否考慮接頭的真實(shí)形狀，邊粱式車架的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法可分為兩大類：1)不考慮接頭形狀有最小變形能法、Erz法、傳遞矩陣法和空間梁有限元法。通過分析可得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：1)乘員和車架，貨箱和車架之間的作用力是以集中力的形式傳遞的；2)貨箱和車架共同承受彎曲載荷，貨箱承受能力與貨箱剛度有關(guān)。6．2 邊界條件的處理由于輪胎剛度很大，可將它看成是剛性的，忽略它對結(jié)構(gòu)分析的影響。3)零部件試驗(yàn) 該試驗(yàn)主要考核其設(shè)計(jì)和工藝的合理性,測試其剛度、強(qiáng)度、磨損和疲勞壽命,研究材料的選擇是否合理。其中預(yù)調(diào)平衡箱對每片應(yīng)變片進(jìn)行預(yù)平衡處理,消除非車架變形產(chǎn)生的應(yīng)變,進(jìn)而通過靜態(tài)電阻應(yīng)變儀,讀出應(yīng)變片在車架變形作用下的應(yīng)變[27]。金屬膠基電阻應(yīng)變片：規(guī)格，阻值為，靈敏系數(shù)為，邢臺(tái)金力傳感元件廠生產(chǎn)接線端子：邢臺(tái)金力傳感元件廠生產(chǎn)應(yīng)變儀型號(hào)：YJD——1型（具有靈敏系數(shù)補(bǔ)償功能），上海華東電子儀表廠生產(chǎn)平衡箱型號(hào)：P20R1型，上海華東電子儀表廠生產(chǎn)(5)感應(yīng)式標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變發(fā)生儀：DBYM——1型，廣東省科學(xué)院試驗(yàn)儀器廠動(dòng)力總成質(zhì)量（不包括車架）：220Kg；車身重量：650Kg；乘員重量：325Kg；貨箱重量：300Kg；6．4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果的對比為驗(yàn)證有限元模型的正確性，對車架進(jìn)行了靜態(tài)彎曲強(qiáng)度測試。上述誤差都可以造成有限元理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果之間的差異。滿載時(shí)作用于車身結(jié)構(gòu)的載荷分別處理為：結(jié)構(gòu)自重、各裝備重量、乘客重量。此外，在一些支架與縱梁連接處應(yīng)力較大，分別位于以下各點(diǎn)：后鋼板彈簧前支撐處：166Mpa；前鋼板彈簧后支撐與縱梁相交處：127Mpa；第一支架與縱梁連接處：；彎曲工況的相關(guān)圖示如下:——車身載荷分布圖靜載荷彎曲工況——車架應(yīng)力分布云圖圖靜載荷彎曲工況——車架位移分布云圖圖動(dòng)載荷車架彎曲位移分布云圖圖動(dòng)載荷車架彎曲應(yīng)力分布云圖車架在滿載、靜態(tài)、單輪懸空其他三輪水平狀態(tài)下，此時(shí)車架會(huì)承受較大的扭轉(zhuǎn)力矩。最后簡單介紹了有限元法的應(yīng)用。模型中共包括37377個(gè)節(jié)點(diǎn)，72215個(gè)單元，以及459個(gè)剛性單元。座位上的乘客與座椅載荷分配到相近的節(jié)點(diǎn)上；發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器等載荷則各自分配到相應(yīng)的支承節(jié)點(diǎn)上。最后進(jìn)行計(jì)算并得到了強(qiáng)度分析應(yīng)力云圖。再者,對該車架進(jìn)行有限元分析。本論文綜述了車架有限元分析技術(shù)的概況,介紹了車架的功用和要求,車架的類型和構(gòu)造,并重點(diǎn)闡述了車架的靜態(tài)分析,包括力學(xué)模型的選擇,車架的計(jì)算方法,等效載荷的簡化。計(jì)算過程中各部分載荷重量如下：(1)動(dòng)力總成質(zhì)量（不包括車架）：2