某车架三维建模及有限元分析开题报告

全文总字数：4150字

1. 研究目的与意义（文献综述）

国外有限元理论发展早，应用于车架分析也早于我国。美国宇航局作为有限元技术在汽车结构设计与分析领域的先驱，于1970年首次开发使用程序nastran。上世纪七十年代初，borowskivj等人运用有限元进行了简单的h型车架模拟；上个世纪末，carlos cosme 等人用有限元理论对重型汽车车架进行了初步的研究，在此基础上进行了改造，并分析了改进后的影响。进入二十一世纪，有限元技术被应用到了更加广泛的领域。

我国有限元理论技术的发展起步较晚，二十世纪七十年代，我国谷安涛与常国振首次将有限元技术应用到汽车计算机辅助设计中，发表《汽车车架实际计算的有限元方法》一文。二十世纪末，冯国胜将模态分析理论试验与车辆故障分析结合起来。于此同时，高云凯提出来模态分析与灵敏分析理论，对汽车动力总成中的故障提出合理改进方法。近年来，国内有限元应用更加深入。王樟等人通过重型牵引车车架的有限元静态分析，提出来发动机和悬架倒置后保持平衡的简化方法。马迅等人以板壳单元和梁单元，以车架一阶频率与变形为约束，建立有限元模型，在弯曲工况和扭转工况条件下成功达到车架减重百分之十以上。近年来，等强度、等刚度、等寿命越来越成为国际上汽车结构的主流设计原则。

就选题（电动三轮车车架）方面，国外的电动三轮车用途方面就比较单一，主要用于旅游观光。而国内电动三轮车凭借承载能力适中，道路适用性强等优点，在广大农村及城乡结合部被广泛应用，目前仍占有一定市场。而且实际使用中往往由于各种原因会面临诸如超载等极端情况，车架作为电动三轮车的基体，用于固定各个部件，是一个大型的受力构件，其要求不仅在于足够的强度和刚度，尺寸、重量、稳定性、舒适性等方面也有一定的要求。对车架的有限元主要还是集中在汽车车架和摩托车车架领域，对电动三轮车的分析研究较少，真正地将有限元法应用于实际也较晚。2004年崔根群、武一民和周志革为了给新车型的开发提供相应的理论数据，利用有限元法对一款正三轮摩托车进行了静力结构分析，并根据分析结果提出了车架的改进方案。2007年，天津内燃机研究所的孙立星等人对一款三轮摩托车的承载极限进行了有限元分析，并确定了车架的最大承载性。2008年，吕冬惠等人用仿真分析平台对三轮摩托车车架进行了静力学和疲劳分析。2009年哈尔滨工业大学的李鑫利用和软件，釆用壳单元有限元模型对国内首创的一款倒三轮摩托跑车车架在动静态分析的基础上进行了轻量化设计。2015年，陈宝琴讨论了三轮车车架振动的技术指标和试验方法。2017年，高宏阁进行三轮车的有限元分析得出不同工况下的应力集中位置和潜在的危险。2018年，王会刚等人通过对农用三轮车碰撞的仿真得出在总变形量不变的情况下，尽量增大弹性变形更利于乘客安全的结论。

2. 研究的基本内容与方案

就某电动三轮车的车架进行有限元分析。由于大部分图纸资料不公开，只能基于实物进行测量，并进行软件建模，再导入有限元分析软件，分析得出结果。

主要目标在于额定载荷和现实使用条件下满足强度和刚度的基础上，尺寸重量稳定性等也要满足要求。就主要的农村市场而言，尺寸重量的要求视不同条件而定，主要方向在于轻量化。

车架结构有限元模型的建立主要是采用离散化的方法将被分析的结构分割成有限个小单元，计算出每个离散单元的刚度特性方程后，就可以根据每个几点的受力情况推选出整个模型的位移情况。主要内容包括静力分析和模态分析，动力响应分析在目前车架的应用领域上，由于车架阻尼阵的不确定性和有限元软件对路面刺激发生对应的模拟的不完整性，在国内外的研究相对比较少，实际操作可行的选择是目前《载重型电动三轮车通用技术条件》对电动三轮车车架动力学性能的主要要求，即针对加速工况下性能模拟。具体而言，就是需要对车架进行在同一加速度下，不同路段情况进行性能分析。

3. 研究计划与安排

第1-4周：查找资料；

第5周：开始着手毕业设计并完成前期报告；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]赵东伟,尹怀仙,张洪信,赵清海,付磊.基于组合近似模型的城市客车车架轻量化研究[j].公路与汽运,2020(01):1-5 10.

[2]郭永祺.农用车车架的结构分析与优化[j].农机使用与维修,2019(12):24.