轿车前副车架设计及优化.docx

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轿车前副车架设计及优化

本科毕业设计（论文）

轿车前副车架设计

全日制本科生毕业设计（论文）承诺书

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文）

是在导师的指导下，严格按照学校和学院的有关规定由本人独立完成。

文中所引用的观点和参考资料均已标注并加以注释。

论文研究过程中不存在抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。

如若出现任何侵犯他人知识产权等问题，本人愿意承担相关法律责任。

承诺人（签名）：

日期：

轿车前副车架设计

摘要

汽车轻量化设计是现代汽车产业发展的必然趋势，本课题围绕Roewe轿车前副车架采用镁合金的轻量化设计，实现平衡轿车驾驶的操控性和舒适性的目标。

通过对轿车前副车架功能的分析，确立前副车架的设计方案，建立三维模型和有限元分析模型，并对前副车架采用镁合金材料强度分析，并对于结构薄弱的位置提出优化思路。

研究过程中，首先了解了汽车轻量化设计的目的和方法，并学习前副车架的相关知识，明确其在汽车中的作用，前副车架的发展历史，功能设计要求，结构特点，型式，与车身连接方式，材料等，本课题的前副车架采用镁合金，文中也分析了镁合金的特性优点以及在汽车制造上的应用。

然后建立了前副车架的三维模型。

接着对前副车架进行结构强度的理论分析，包括所受到的载荷类型和强度理论，确定载荷工况，为之后的有限元分析奠定基础。

在学习有限元分析理论和了解有限元分析法在汽车行业中的应用之后，利用有限元分析软件hypermesh对前副车架的三维模型进行简化处理，网格划分，施加刚性连接和载荷工况，完成前副车架有限元分析模型的建立。

在对前副车架进行强度分析后得出应力云图，并对其结构薄弱的位置提出优化思路。

本课题的研究工作，无论在设计上还是分析上，都对汽车行业零部件现代化开发提供了参考。

关键词:

前副车架汽车轻量化镁合金有限元方法

DESIGNOFFRONTSUB-FRAMEOFROEWECAR

ABSTRACT

Automotivelightweightdesignisaninexorabletrendofthedevelopmentofmodernautoindustry.Inthispaper,magnesiumalloyisusedtodesignthefrontsub-frameofRoewecarbylightweighttechnologytoachievethebalanceofcontrolandcomfortduringthecardriving.Byanalysingthefunctionoffrontsub-frame,thedesignschemeisestablished,aswellasthe3Dmodelandthefiniteelementmodel.Strengthanalysisiscarriedouttothefrontsub-frameofmagnesiumalloyandoptimizedideaissuggestedtotheweaklinkofthestructure.

Intheprocessofresearch,first,theintentionandmethodofautomotivelightweightdesignarecomprehended.Therelatedknowledgeofthefrontsub-framehasbeenlearned,andalsothefunction,thedevelopment,thedesignrequirement,theshape,thetype,theconnectionwiththecarbodyandthematerialhavebeenconfirmed.Inthispaper,thecharacterandtheapplicationintheautomotivemanufactureofmagnesiumalloyisalsoanalyzed.Afterthat,a3Dmodeloffrontsub-frameisbuilt.

Strengththeoreticanalysisiscarriedouttothefrontsub-frame,includingloadtypeandstrengththeory.LoadcasesareconfirmedandADAMSdynamicsmodelisintroducedinordertosetthebaseoffiniteelementanalysis.

Afterlearningfiniteelementanalysistheoryandknowingtheapplicationintheautomotivemanufacture,hypermeshsoftwareisusedtosimplydisposethe3Dmodel,andalsomeshshell,addrigidjoint,loadcasessothatafiniteelementanalysismodelcanbeestablished.Thenthehypermeshoptistructfunctionisusedtogetthestressnephogram,andtheoptimizedideaisbroughtforwardtothepositionofweakstructure.

Theresultsshowedthatthedynamiccharacteristicsofdesignedfrontsub-frameofmagnesiumalloymeetthefrontsub-frameuserequirements.

KeyWord:

Frontsub-frame，Automotivelightweightdesign，

Magnesiumalloy，Finiteelementmethod

中文摘要

ABSTRACT

第一章绪论----------------------------------------------------1

1.1课题研究意义---------------------------------------1

1.2课题研究背景---------------------------------------1

1.3本课题研究的主要内容-------------------------------2

第二章前副车架总体方案设计-----------------------------------3

2.1前副车架简介---------------------------------------3

2.1.1副车架的作用---------------------------------3

2.1.2汽车前副车架的发展历史-----------------------3

2.2前副车架设计方案-----------------------------------3

2.2.1副车架功能设计要求---------------------------4

2.2.2前副车架形状---------------------------------4

2.2.3前副车架型式的选取---------------------------4

2.2.4前副车架工艺分析-----------------------------5

2.2.5前副车架与车身的连接方式---------------------5

2.2.6前副车架材料的选取---------------------------6

2.2.7前副车架主要部件-----------------------------7

2.2.8前副车架几何建模-----------------------------7

2.2.9前副车架结构特点-----------------------------8

第三章结构强度分析理论---------------------------------------9

3.1强度理论-------------------------------------------9

3.2前副车架所受载荷概述-------------------------------11

3.3前副车架计算工况选择-------------------------------11

第四章前副车架有限元分析-------------------------------------13

4.1有限元分析理论及应用-------------------------------13

4.1.1有限元分析理论-------------------------------13

4.1.2有限元分析法在汽车行业中的应用---------------13

4.2有限元分析模型建立---------------------------------14

4.2.1Hypermesh软件介绍---------------------------14

4.2.2前副车架有限元建模过程-----------------------15

4.2.3单元的选用和网格划分-------------------------16

4.2.4前副车架有限元模型---------------------------16

4.2.5设置材料特性和单元属性-----------------------16

4.2.6施加刚性连接和载荷工况-----------------------17

4.3前副车架有限元计算---------------------------------18

4.4前副车架优化设计思路-------------------------------20

第五章总结与展望---------------------------------------------21

参考文献-------------------------------------------------------22

致谢-----------------------------------------------------------23

第一章绪论

1.1课题研究意义

汽车的底盘性能无外乎舒适性、操控性两大主题，而这两大功能又是一对相互制约的矛盾。

传统悬挂系统通常只能偏向一方调校。

也就是说注重操控性的悬挂系统势必会损失一些舒适性能，而注重舒适性的悬挂势必也会影响一些操控性能。

所以在悬挂系统的设计和匹配上设计师们都尽可能的用一些复杂结构来实现舒适性和操控性的平衡。

因而一些对舒适性和操控性影响较大的装备和设计也应运而生。

副车架就是一个典型的代表。

对于承载式车身的轿车，其悬架和非悬挂质量一般先安装在一个支架上，然后将它们做成一个整体总成，通过弹性橡胶垫