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题 目 | 基于PRO/E和ANSYS的汽车零部件结构优化设计 |
| 一、选题的目的及研究意义 ANSYS软件能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, I－DEAS, AutoCAD等， 是现代产品设计中的高级CAD工具之一。同时提供结构静力分析、结构动力学分析、结构非线性分析、动力学分析等分析类型，对外载荷引起的位移、应力和力，随时间变化的载荷对结构或部件的影响，结构或部件的响应随外载荷不成比例变化，复杂结构在空间中运动并由此产生的应力、应变和变形等都有便捷的研究方式。对于复杂汽车零件的结构优化问题,如果自行编制有限元计算程序不仅编制难度较大,而且计算结果的可靠性较差。将ANSYS作为有限元分析工具,对汽车零件进行结构优化设计,不仅缩短设计时间,其结果的可靠性也较高。通过设计计算表明,利用ANSYS可以有效改进零件结构,降低成本。同时,优化设计的实例为其它复杂结构的优化分析提供了方法和依据。PRO/E阐述了行为建模的概念及其基本原理，而行为建模在产品结构优化设计中有着举足轻重的作用，同时它可以演示产品设计优化过程和优化结果，并且，从优化结果可以看到行为建模方法对产品优化设计有明显的优化效果。从而采用PRO/E 和ANSYS对汽车车架进行结构优化设计。 | |
| 二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等 1.研究现状： 目前，国内对汽车车架的设汁与研究已经从主要依靠传统的经验分析设汁方法逐渐发展到有限元等现代设计方法，但是尚未像汽车整车和主要零部件的参数确定那样广泛应用优化设计方法。所以汽车车架结构参数化设计与优化仍是近些年的重要研究领域。 2．发展趋势： 有限元分析技术能够满足用户对零部件的应力分布的需要，结构优化技术能够为零部件的设计提供更合理的设计尺寸。有限元分析技术与结构优化优化方法相结合并应用于工程实际，不仅改善了零部件的力学性能，而且更加节省材料。因此基于有限元分析技术基础上的优化设计将是今后机械零部件设计的一个发展方向。 3.研究方法： 选种车型，确定车架具体尺寸，采用PRO/E三维软件进行车架建模，然后利用ANSYS中的一阶方法进行有限元分析，通过结合ANSYS软件，高效准确地建立分析构件的三维实体模型，自动生成有限元网格，建立相应的约束及载荷工况，并自动进行有限元求解，对模态分析计算结果进行图形显示和结果输出，对结构的动态特性作出评价。同时对车架的模态分析结果进行验证，使车架结构在原有基础上得以分析并优化。 4.应用领域： | |
| 三、对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术路线）或设计（实验）方案进行说明 主要问题： 1．商用车车架结构的模型建立 2. 车架结构的整体刚度与应力分析 3．对车架进行静载荷工况下的强度、刚度分析 4. 车架重要部位的载荷和结构之间的关系 5．车架在常见工况下及汽车在超载时车架的变形和应力分析 6．对车架上存在问题部位提出建议和修改方法 解决方法： 1. 选用已有汽车型号对其汽车车架建模 2. 模型简化运用力学知识分析汽车整体刚度和应力 3. 采用有限元法对车架进行静载荷工况的强度、刚度分析 4. 车架结构优化设计—数学模型的运用 5. 车架尺寸优化来满足条件 6. 尺寸优化结果消除局部应力 采用的技术路线： 1．采用CAD制图软件辅助设计 2．采用PRO/E三维软件进行车架建模 3．车架结构优化设计的数学模型 4．ANSYS中的一阶方法 5．车架的模态分析结果的验证 | |
| 四、检索与本课题有关参考文献资料的简要说明 参考文献 [1] 陈铭年，庄继德. 汽车车架计算方法和结构优化变量综述[J]. 汽车工程，1996，18（5）：285～289 [2] 冯国胜. 汽车车架动特性分析及应用[J]. 汽车技术，1994，8：9～12 [3] 冯国胜，贾素梅. 轻型车有限元分析及应用[J]. 机械强度，1996，18（2）：78～80 [4] 李德信，吕江涛，应锦春. SX360 型自卸车车架有限元分析模型的建立及动静态特性分析[J]. 机械科学与技术，2002，21（3）：380～386 [5] 李德信，吕江涛，应锦春. SX360 自卸车车架异常断裂原因分析[J]. 汽车工程，2002，24（4）：348～352 [6] 罗开玉，李伯全，鲁金忠等. 轻型客车悬架机构模拟研究[J]. 机械设计与研究，2003，19（2）：66～68 [7] 陆波. 板簧模型对车架强度计算的影响分析[J]. 汽车技术，2002，4：9～10 [8] 朱茂桃，陈龙，李志兵. 农用运输车车架支撑方式与动态特性分析[J]. 农业机械学报，2003，34（3）：142～144 [9] 柴山，李基恒，刘书田等. 串联多轴油气弹簧悬架车辆车架强度分析[J]. 机械科学与技术，2004，23（4）：408～411 [10] 杨宇光，胡锫. 客车车架结构强度计算分析[J]. 长春光学精密机械学院学报，1998，21（2）：58～62 [11] 燕战秋，华润兰. 论汽车轻量化[J]. 汽车工程，1994，16（6）：375～383(end) | |
| 五、毕业设计进程安排 搜集相关资料，写出开题报告 3周 车架建模，刚度、应力分析 2周 车架载荷与结构分析 3周 结构优化设计 4周 完成毕业论文，做答辩前准备 2周 | |
| 六、指导教师意见 1．对开题报告的评语 基本可以，请做以下修改： 题目是基于PRO/E和ANSYS的汽车零部件结构优化设计 。在选题和研究意义里不要直接只对车架进行说明，主要说为什么利用这两个软件（现代设计方法）设计汽车零部件。最后你选汽车零车架为研究对象。 研究方法里的内容参考技术路线来写。要包括PRO/E。 2．对开题报告的意见及建议 指导教师（签名）： 年 月 日 | |
| 所在院（系）审查意见： 负责人签字(盖公章) 年 月 日 | |
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