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摩托车车架CAE分析及结构优化
| 论文题名： | 摩托车车架CAE分析及结构优化 |
| 关键词： | 摩托车车架;有限元模型;刚度分析;灵敏度分析 |
| 摘要： | 摩托车车架是摩托车核心零部件,是涉及整车安全、舒适等性能的重要零部件,它承受的载荷极其复杂。车架结构的静强度、静刚度和动态特性是车架的性能主要评价指标,对车架进行有限元分析及适当的结构优化,对改善车架结构性能,具有重要的实用价值。 论文以某款车架为研究对象,运用pro/E软件建立车架的三维几何模型,然后建立车架的简化力学模型。采用hypermesh软件对摩托车车架进行网格划分,建立车架的有限元模型,进而对车架静强度、静刚度和模态进行分析。分析结果表明,在水平载荷工况(工况一)、垂直载荷工况(工况二)、坐垫载荷(工况三)作用下,车架最大应力分别为144MPa、164MPa、132MPa,工况二的最大应力超过材料的许用应力(159MPa),车架在最大应力区可能会发生屈服失效。在车架的刚度分析中,车架的扭转刚度为910.7N·m/°、弯曲刚度为715.6KN/m,均超出车架的刚度值的正常范围。模态分析得到车架一阶固有频率为107.2HZ,接近最高车速时的激励频率,系统可能发生共振。针对工况二最大应力超过材料的许用应力、车架的刚度偏大、固有频率偏小情况,对车架各部件厚度参数进行了灵敏度分析,建立以对固有频率和刚度影响大的部件参数为优化设计变量,三种工况的最大应力、刚度为约束条件,车架的一阶模态频率为优化目标的优化模型,进行车架部件厚度参数的优化。 优化结果表明,车架在三种工况下的最大应力分别为140MPa、148MPa、108MPa,均低于材料的许用应力(159MPa);优化后的扭转刚度为698N·m/°,弯曲刚度为502KN/m,分别降低了23.36％、29.85％,车架的扭转刚度在合理的范围内,但弯曲刚度值仍然偏高;车架总体质量由原来的17.38Kg降低到16.35Kg,减轻了5.8％;车架的一阶固有频率为116.1HZ,提高了8.2％,车架动态性能得到了改善。 本论文的研究借助有限元分析方法,在满足车架各项指标情况下,使车架的材料得到充分利用,缩短开发周期和减少研发经费。同时为企业储备了宝贵的车架有限元模型及相关技术数据,对今后开发新型车架具有一定的借鉴意义。 |
| 作者： | 齐冬亮 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 曹韩学 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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