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原文传递基于有限元软件分析的汽车底盘车架检具结构设计研究

论文题名：	基于有限元软件分析的汽车底盘车架检具结构设计研究
关键词：	汽车底盘;结构设计;机构设计;有限元软件;假设检验
摘要：	自第一部汽车被人类发明出来，它便开始颠覆人类社会的生产和生活。汽车底盘是汽车系统的四大组成部分之一。底盘质量对于汽车整体质量而言，是不可或缺的，因为它关系到整车的驾驶体验。保证汽车底盘质量的关键是底盘检测工具。汽车的各种部件都有其对应的检测工具，有的检测工具能识别出汽车部件的数据，有的检测工具能快速识别出汽车部件是否符合设计公差要求。不管是汽油车柴油车还是现在热门的新能源汽车，靠着这些汽车检测工具，汽车的批量生产才成为可能。　　组成汽车零部件检具的模块很多，大致包括定位类模块、检测类模块、夹紧类模块、底板类模块、辅助类模块。可是前期研究较多的都是汽车弯管类检具、汽车车门检具、汽车横梁检具等，都属于小尺寸零件检具，没有涉及到汽车底盘检具这类大型总成检具。本课题在前期研究汽车小尺寸检具的基础上，开展对汽车车架总成这类大型检具的设计研究。并结合有限元技术优化方法，利用有限元软件HyperMesh对检具底板进行受力分析，并通过假设检验判断底板是否需要增加零贴支撑，最后通过测量系统分析判断检具是否满足产品检测要求。　　论文首先根据车架总成检具设计要求及规范，选取前后主副定位孔。为了确保设计的准确性，车架产品数模将从产品开发中心获取。本例采用UG6.0为三维建模工具。其次设计检具的底座及框架、定位、检测元件、夹紧装置等。在利用有限元软件HyperMesh对检具底板进行受力分析时，先进行三维数模的清理，后选用二维壳单元并进行网格切割，用HyperMesh软件模拟检具底板在常温20℃下制造，仅有重力变形的条件，也就是仅施加一个Z方向的受力，把底板的四条边束缚住，再设定个重力加速度，数据取g=9.8m/s2，最后设定载荷60000N，计算底板在静态时是否存在塑性变形。通过静态仿真图，发现底座模型上有个最大应力集中点，比45号钢（检具通用底板母材）的屈服强度小，可以认为在上述条件下底板未发生变形。同时Z方向有个变形峰值，符合国家标准。在考虑设计检具中段是否需要增加零贴支撑问题时，模拟检具状态，将车架放置在模拟零贴上，并收集车架数据，最后利用假设检验判断P值＜0.05，拒绝原假设，即检具中段增加两个零贴支座后，Z向数据才会在84mm-86mm公差范围内。为进一步印证假设检验结论，对汽车底盘检具中段增加零贴支撑前后进行有限元分析对比。从静置状态位移云图中可以看出，未增加两零贴支撑状态下纵梁中段左侧孔Z方向最大变形量为1.112mm，而增加两零贴支撑后纵梁中段左侧孔Z方向最大变形量为0.00357mm，仿真实验结论与假设检验结论一致。　　最后在检具完成后，论文通过收集车架检测数据，并对检具进行测量系统分析，Ramp;R小于30%，其中有85.38%是由重复性误差引起的。同时可区分类别数大于5，说明测量系统的重复性和再现性符合要求，检具合格。
作者：	席坤
专业：	机电工程
导师：	吴至境
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华东交通大学
学位年度：	2022