7180型轎車轉(zhuǎn)向節(jié)有限元的分析畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-20 07:37 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 分析結(jié)構(gòu)和外界之間的相互作用。載荷的含義有：自由度約束位移、節(jié)點力（力，力矩）、表面載荷壓力、慣性載荷（重力加速度，角加速度）。可以在實體模型或 FEA（有限元分析）模型（節(jié)點和單元）上加載。直接在實體模型加載優(yōu)點是幾何模型加載獨立于有限元網(wǎng)格，重新劃分網(wǎng)格或局部網(wǎng)格修改不影響載荷；同時加載的操作更加容易，尤其是在圖形中直接拾取時。但要注意：無論采取何種加載方式，ANSYS 求解前都將載荷轉(zhuǎn)化到有限元模型上。因此，加載到實體的載荷將自動轉(zhuǎn)化到起所屬的節(jié)點或單元上。最后，ANSYS 軟件還具有后處理模塊，后處理模塊包括通用后處理模塊和時間歷程后處理模塊。通用后處理模塊可以用于查看整個模塊或選定的部分模塊在某一子步或時間步的結(jié)果。運用該模塊可以獲得各種應(yīng)力場、應(yīng)變場及溫度場的等值線圖形顯示、變形形狀顯示以及檢查和解釋分析的結(jié)果列表。而時間歷程后處理模塊可獲得結(jié)果數(shù)據(jù)對時間或頻率的關(guān)系圖形線及列表。如繪制位移時間曲線，應(yīng)力應(yīng)變曲線等。另外該模塊還可以進行曲線的代數(shù)運算，變量之間還可以進行加、減、乘、除運算以產(chǎn)生新的曲線；也可以取絕對值、平方根、對數(shù)、指數(shù)以及最大和最小值；還可以對曲線進行微積分運算；并且還能夠從時間歷程結(jié)果中生成譜響應(yīng) 。]4[ ANSYS 在機械工業(yè)中的應(yīng)用 ANSYS 可以對機械結(jié)構(gòu)的靜、動態(tài)力學(xué)性進行分析。靜力分析是用于靜態(tài)載荷?？梢钥紤]結(jié)構(gòu)的線性及非線性行為，例如：大變形、大應(yīng)變、應(yīng)力剛化、接觸、塑性、超彈性及蠕變等。模態(tài)分析是計算線性結(jié)構(gòu)的自振頻率及振形。譜分析是模態(tài)分析的擴展，用于計算機由于隨即振動引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和應(yīng)變。在機械結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析中，利用彈性力學(xué)有限元建立結(jié)構(gòu)的動力學(xué)模型，進而可以計算出結(jié)構(gòu)的固有頻率、振型等模態(tài)參數(shù)以及動力響應(yīng)。 課題概述隨著科技的日新月異，汽車行業(yè)的競爭壓力不斷加劇，ANSYS 軟件在汽車零部件的使用可靠性驗證中被廣泛使用。目前大多數(shù)汽車生產(chǎn)商對汽車零部件均先采用作圖軟件如 CATIA 和 UG 等給零件建立實體模型，然后通過接口程序?qū)?ANSYS 軟件中進行單元類型的定義和材料性能參數(shù)的定義，再進行網(wǎng)格的劃分，這樣就建立了零部件的有限元模型，而后在需要施加邊界約束的節(jié)點上施加約束，最后進行加載求解計算以獲得零部件的應(yīng)力云圖以及位移變形云圖等來驗證其強度、抗沖擊性、疲勞強度以及可靠性能。根據(jù)分析所得到的結(jié)論找出零件的薄弱環(huán)節(jié)提出改進的方案以加強零件的強度和工作可靠性。這不僅能夠提高汽車零部件的性能，更加能夠提高整個汽車的質(zhì)量和安全性能。根據(jù)對課題名稱的分析可以判斷是對轎車的轉(zhuǎn)向節(jié)進行有限元分析。轉(zhuǎn)向節(jié)是轎車底盤的連接件，是汽車車橋上的重要部件之一，其使用是否可靠直接關(guān)系到車輛的行駛安全性。它通過多個零件將制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)有效地連接起來，其在前模塊總成中如圖 所示。圖 轎車的前懸架模塊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向節(jié)的毛坯一般采用鑄造、鍛造或鑄加鍛工藝，然后對轉(zhuǎn)向節(jié)的桿部、法蘭盤和叉部這三種主要部分進行機械加工，桿部加工以中心孔定位，車和磨為主，加工關(guān)鍵是磨削；法蘭盤加工主要是制動器的安裝孔加工，要保證其位置度，同時要兼顧加工效率，并且孔對叉部有定位作用；叉部加工是轉(zhuǎn)向節(jié)加工的難點，采用銷一面定位，其加工主要是保證主銷孔的同軸度，以及主銷孔與內(nèi)端面的垂直度，是整個加工工藝投資的重點和設(shè)備選型的關(guān)鍵 。經(jīng)過以上幾道工序最后成為一個復(fù)]9[雜的空間受力件，承受轉(zhuǎn)向力和來自地面的支撐力、滾動阻力、制動力等。它是汽車轉(zhuǎn)向橋的主體構(gòu)件，主要功能是保持汽車行駛的平穩(wěn)性，緩解汽車在行駛過程中的縱向力和側(cè)向力以及這些力造成的力矩，并減輕駕駛員的疲勞程度。汽車轉(zhuǎn)向節(jié)品質(zhì)的優(yōu)劣直接維系著乘員和貨物的安全 。其結(jié)構(gòu)如圖 所示，其連接功能見]8[表 所示。圖 轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)表 轉(zhuǎn)向節(jié)連接點位置序號 連接點名稱 連接點屬性1 與減震支柱連接點 螺栓連接2 與制動鉗連接點 螺栓連接3 與轉(zhuǎn)向節(jié)臂連接點 球頭連接4 與轉(zhuǎn)向橫拉桿連接點 球頭連接5 與副車架連接點 球頭連接 7180 型轎車的參數(shù)根據(jù)課題名稱 7180 轉(zhuǎn)向節(jié)有限元分析，可知 7—轎車，18排氣量 。由于市場上符合這兩個參數(shù)的汽車有許多不同的品牌。我在這次畢業(yè)設(shè)計中選擇了06 款桑塔納 3000 自動舒適型轎車的轉(zhuǎn)向節(jié)進行有限元分析。其參數(shù)如下表 中。表 桑塔納 3000 自動舒適型詳細參數(shù)性能參數(shù)基本參數(shù)生產(chǎn)廠商：上海大眾 品牌：桑塔納 型號：3000 自動舒適型生產(chǎn)時間：2022 驅(qū)動形式：前驅(qū) 最高車速（km/h）：≥178油耗（L/100km）：≤（90km/h 等速油耗）排放標(biāo)準(zhǔn)：國 3 燃料種類：93 號以上無鉛汽油主要尺寸與質(zhì)量長/寬/高（mm）：4687/1700/1450軸距 L（mm ）：2656 最小離地間隙（mm）:115前軸軸離 a（mm）：1300 后軸軸距 b(mm):1356 質(zhì)心高 h(mm):900后備箱體積（L）：400 油箱容積（L）：60 整備質(zhì)量 m（kg）:1220發(fā)動機參數(shù)發(fā)動機位置:前置 發(fā)動機型式:水冷直列四缸四沖程汽油機氣缸數(shù):4 排量(mL):1781 點火方式:電子點火最大功率(kw):74/5200 最大扭矩():155/3800 0100Km/h 加速時間(s):≤底盤參數(shù)變速器型式:4 檔自動 懸架(前/后):麥弗遜式/抗扭整體式輪胎類型與規(guī)格(km/h):輪胎195/60 R14制動裝置型式(前/后):前輪盤式制動器/后輪鼓式制動器車身參數(shù)車門數(shù)：4 座位數(shù)：5標(biāo)準(zhǔn)配置晶鉆式前大燈 組合尾燈 與車身同色水箱格柵 與車身同色保險杠與車身同色防擦條 與車身同色外后視鏡 與車身同色外拉式把手綠色隔熱玻璃車頂天線 新鋁合金輪轂 6J14 淺米色內(nèi)飾 胡桃木紋飾真皮座椅 后座可翻折中央扶手 亮度可調(diào)藍背光組合儀表鍍鉻飾件遮陽板帶翻蓋式化妝鏡帶照明功能前后閱讀燈 可鎖雜物箱帶照明功能前門儲物槽前座椅后儲物袋 電壓器及煙灰缸 前后橡膠腳墊 剎車燈、轉(zhuǎn)向燈、霧燈防炫目內(nèi)后視鏡 防抱死制動系統(tǒng) 后門兒童安全鎖 安全帶、防盜系統(tǒng)安全氣囊 可潰縮式轉(zhuǎn)向管柱 側(cè)面防撞桿 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)動機液壓支撐 氣液減震器 電子油門、后視鏡 駕駛員座椅調(diào)節(jié)器自動空調(diào) 空氣過濾器 收音機帶 CD 機 6 喇叭音響系統(tǒng)四門電動搖窗機 四擋前風(fēng)窗雨刮器 三角警告牌 全尺寸備胎 轉(zhuǎn)向節(jié)的受力分析及其計算 轉(zhuǎn)向節(jié)受力分析根據(jù)《汽車工程手冊第二分冊》 ，對轉(zhuǎn)向節(jié)的受力按照 3 種危險工況進行分析計算，即：緊急制動工況、側(cè)滑工況和越過不平路面工況。由《汽車有限元法》可知，轉(zhuǎn)向節(jié)的基本受力情況有 3 種，即：車輪所受的垂直力、車輪所受的側(cè)向力以及車輪所受的縱向力。根據(jù)車輛在行駛過程中轉(zhuǎn)向節(jié)的受力分析可得：緊急制
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