某轿车悬架控制臂有限元分析与结构优化

发布时间：2017-04-10 17:50

  本文关键词：某轿车悬架控制臂有限元分析与结构优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 在轿车悬架系统的优化设计中,为保证整车的行驶安全性和燃油经济性,需要全面考虑悬架零件的结构强度、刚度和重量等。对于具有复杂形状和边界条件的悬架零件而言,以往单纯基于有限元方法的结构改进设计往往带有盲目性。因此,本文结合某轿车底盘开发项目,综合使用多体动力学、有限元和结构优化方法,进行悬架某控制臂概念设计方案的有限元分析和结构优化研究。全文围绕该解决方案,首先进行了悬架控制臂的载荷分析,在对比并选择了具体的载荷获取方法之后,对载荷分析的典型极限工况进行了总结和分析,并计算得到各工况的轮胎接地力,然后以此作为输入条件,用该车的ADAMS悬架模型加载仿真,并提取悬架控制臂各工况下的载荷。其次,利用HyperWorks软件对选取的悬架控制臂的概念设计方案进行有限元建模,然后,以之前提取的载荷为边界条件对其进行结构强度分析,并作了自由模态分析。最后,结合结构工艺性要求,对概念设计方案先后进行了拓扑优化和形状优化共两轮优化设计以及相应的改进设计,并对比了两轮优化前后的控制臂结构强度、刚度、质量、固有频率等,最终优化结果基本实现了减轻零件重量而不牺牲关键性能的目标。
【关键词】：悬架控制臂 载荷分析 结构强度 自由模态 拓扑优化 形状优化
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U463.33
【目录】：

• 提要4-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 论文的研究背景9-10
• 1.2 国内外研究概况10-13
• 1.2.1 虚拟样机技术及其在汽车设计中的应用10-11
• 1.2.2 有限元方法及其在汽车设计中的应用11-12
• 1.2.3 结构优化方法及其在汽车设计中的应用12-13
• 1.3 论文主要研究内容13-15
• 第2章 悬架控制臂载荷分析15-33
• 2.1 引言15
• 2.2 多体系统动力学及仿真软件简介15-19
• 2.2.1 多体系统动力学简介15-17
• 2.2.2 ADAMS软件简介17-19
• 2.3 载荷分析典型极限工况19-26
• 2.3.1 控制臂载荷获取方法的选择19-20
• 2.3.2 轮胎接地力计算公式符号说明20-21
• 2.3.3 典型极限工况及轮胎接地力计算21-26
• 2.3.4 某轿车各典型工况轮胎接地力26
• 2.4 悬架控制臂载荷的获取26-31
• 2.4.1 关于参考坐标系26-29
• 2.4.2 获取悬架控制臂载荷29-30
• 2.4.3 某轿车前悬架下后控制臂载荷30-31
• 2.5 本章小结31-33
• 第3章 悬架控制臂有限元建模与分析33-57
• 3.1 引言33
• 3.2 有限元方法及仿真软件简介33-37
• 3.2.1 有限元方法简介33-36
• 3.2.2 HyperWorks软件简介36-37
• 3.3 悬架控制臂有限元建模37-46
• 3.3.1 几何模型处理37-40
• 3.3.2 材料及单位制40
• 3.3.3 网格划分40-45
• 3.3.4 建立连接单元45-46
• 3.4 悬架控制臂结构强度分析46-52
• 3.4.1 建立参考坐标系46-47
• 3.4.2 关于惯性释放47-48
• 3.4.3 添加各工况载荷48-49
• 3.4.4 计算及结果分析49-52
• 3.5 悬架控制臂自由模态分析52-55
• 3.5.1 确定分析类型52
• 3.5.2 定义分析问题52
• 3.5.3 计算及结果评价52-55
• 3.6 本章小结55-57
• 第4章 悬架控制臂结构优化57-91
• 4.1 引言57
• 4.2 OptiStruct结构优化方法简介57-61
• 4.2.1 结构优化方法概述57-58
• 4.2.2 优化设计数学基础58-60
• 4.2.3 结构优化设计流程60-61
• 4.3 悬架控制臂拓扑优化设计61-76
• 4.3.1 拓扑优化概述61-62
• 4.3.2 控制臂拓扑优化问题定义62-66
• 4.3.3 控制臂拓扑优化结果分析66-69
• 4.3.4 基于拓扑优化结果的改进设计69-71
• 4.3.5 控制臂拓扑改进方案有限元分析71-76
• 4.4 悬架控制臂形状优化设计76-88
• 4.4.1 形状优化概述76-77
• 4.4.2 控制臂形状优化问题定义77-80
• 4.4.3 控制臂形状优化结果分析80-84
• 4.4.4 基于形状优化结果的改进设计84-85
• 4.4.5 控制臂形状改进方案有限元分析85-88
• 4.5 控制臂结构优化前后性能对比88-90
• 4.6 本章小结90-91
• 第5章 全文总结与展望91-93
• 5.1 全文工作总结91-92
• 5.2 研究展望92-93
• 参考文献93-97
• 致谢97-98
• 摘要98-100
• Abstract100-102

【引证文献】

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中国硕士学位论文全文数据库 前9条

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本文编号：297252