载重车前轴结构轻量化设计研究开题报告

全文总字数：4604字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1. 目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1.研究目的

1）通过前轴轻量化设计减轻整车重量。利用有限元分析方法找出前轴应力和变形量较小的部位，通过尺寸优化等方法减轻前轴重量[[i]]。实现整车轻量化目标。

2. 研究的基本内容与方案

1.1.研究内容

1)确定车型技术要求，查找前轴基本参数

根据给定的车型和主要技术参数，确定前轴的尺寸、材料等参数以及材料的抗拉强度和屈服强度等关键参数[[i]]，为后期校核前轴的强度和安全系数提供参考。

2)确定前轴受力工况，进行载荷分析计算

分析汽车前轴在紧急制动、侧滑和越过不平路面工况下的受力情况，确定载荷计算公式和相关参数以及前轴的约束条件[[ii]]，计算得到前轴在各工况下所受到的载荷。

3)建立前轴三维模型，进行前轴仿真分析

根据前轴尺寸参数采用CATIA软件建立前轴三维模型，将三维模型保存为stp格式导入ANSYS Workbench中进行仿真分析，得到前轴在各种工况下的应力和变形[[iii]]。

4)根据前轴仿真结果，进行前轴结构优化

将前轴在各工况下的应力和变形分析结果导入ANSYS的Topologyoptimization模块中，根据轻量化目标对前轴三维模型进行结构优化[[iv]]。为设计前轴优化模型提供参考。

5)建立前轴优化模型，进行前轴分析校核

根据前轴结构优化结果，利用CATIA建立优化后的前轴三维模型并保存为stp格式，导入Workbench中分析优化后的前轴模型的强度、应力和疲劳寿命等参数[[v]]。

1.2.研究目标

1)通过分析前轴原始数据，建立前轴三维模型

根据前轴的原始数据及服役条件，确定前轴的尺寸等参数，利用CATIA建立前轴的三维模型，并保存为stp格式。

2)通过对前轴结构优化，实现8%以上的轻量化目标

将前轴三维模型导入ANSYS Workbench中对模型进行力学仿真分析，根据仿真结果进行结构优化，实现8%以上的轻量化目标。

3)实现优化后的前轴强度和疲劳寿命符合使用要求

将优化后的前轴模型导入ANSYS Workbench中，分析前轴在各工况下的应力、强度以及疲劳寿命是否满足使用要求。

1.3 技术方案

说明：利用CATIA建立前轴的三维模型并保存为stp.格式，将模型导入ANSYSWorkbench的力学分析模块中对前轴在各种工况下的应力和变形进行仿真分析，将前轴的分析结果导入Topology optimization模块中进行优化分析，由轻量化目标为8%推算出优化的比例，通过减轻前轴应力和变形较小的部位的质量实现前轴结构优化。根据优化结果利用CATIA优化前轴的三维模型，将优化后的三维模型导入ANSYS Workbench中对前轴各工况下的应力和变形等进行仿真分析，验证优化后的前轴模型的强度和疲劳寿命等性能是否符合使用要求

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 陈文斐.基于结构优化的汽车轻量化方法探索[j].汽车实用技术,2019(24):135-138.

[2]马超凡,赵礼辉,杨振毅,冯金芝,郑松林.基于二次优化的商用车前桥轻量化[j].机械强度,2018,40(04):882-889.

[3]张召颖,张帆,邹洵,张国胜,马保平.基于ansys workbench的t形结构优化设计[j].计算机辅助工程,2019,28(03):35-38.