電動(dòng)三輪車車架設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)分析,答 辯 人：,目錄,一、課題背景及意義,電動(dòng)三輪車在生活中應(yīng)用廣泛，使人們的出行更加便捷。在方便我們出行的同時(shí)，保證電動(dòng)三輪車的行駛安全也是非常有必要的。車架作為電動(dòng)三輪車的基本骨架，承受著來(lái)自內(nèi)部以及外部的大多數(shù)載荷，因此要保證整車行駛的安全性，就必須保證車架有足夠的強(qiáng)度及剛度。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法主要依靠經(jīng)驗(yàn)及路試完成，效率較低，材料分配不合理，造成材料浪費(fèi)現(xiàn)象。隨著計(jì)算機(jī)科技的發(fā)展，有限元法日趨成熟，利用有限元法來(lái)設(shè)計(jì)車架結(jié)構(gòu)已是大勢(shì)所趨。利用有限元法設(shè)計(jì)車架結(jié)構(gòu)，可以預(yù)測(cè)車架的變形及應(yīng)力分布情況，避免了因材料分配不合理造成材料少用或多用的情況。,二、相關(guān)軟件的選用,建模軟件,有限元分析軟件,三輪車車架模型,三、有限元分析介紹,ANSYS網(wǎng)格劃分,對(duì)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化后，再將結(jié)構(gòu)體劃分成有限個(gè)單元組成的離散體，單元之間通過(guò)單元節(jié)點(diǎn)相連接。由單元，單元節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)連線構(gòu)成的集合成為網(wǎng)格。,通常把三維實(shí)體劃分成四面體或六面體單元網(wǎng)格。,電動(dòng)三輪車車架模型的網(wǎng)格劃分結(jié)果,節(jié)點(diǎn)數(shù)：54108 單元數(shù)：25251,求解,①在網(wǎng)格劃分之后，系統(tǒng)則會(huì)根據(jù)單元的材料性質(zhì)、形狀、尺寸、節(jié)點(diǎn)數(shù)目、位置及其含義等，找出單元節(jié)點(diǎn)力和節(jié)點(diǎn)位移的關(guān)系式； ②將作用在單元邊界上的表面力，體積力和集中力等效的移到節(jié)點(diǎn)上，也就是用等效的節(jié)點(diǎn)力來(lái)代替所有作用在單元上的力； ③利用結(jié)構(gòu)力的平衡條件和邊界條件把各個(gè)單元按原來(lái)的結(jié)構(gòu)重新連接起來(lái)，形成整體的有限元方程； ④根據(jù)方程組的具體特點(diǎn)來(lái)選擇合適的計(jì)算方法，解有限元方程式得出位移。,四、分析過(guò)程及結(jié)論,1.導(dǎo)入模型并定義材料,,,,材料定義,,幾何建模,模型處理及求解,2.建立坐標(biāo)系及劃分網(wǎng)格,為了更好的確定載荷施加位置，則可建立局部坐標(biāo)系。以電動(dòng)三輪車車架模型的左右對(duì)稱面為XOY面，踏板第一橫梁的上端面為XOZ面，踏板底橫梁的前端面為YOZ面，并規(guī)定X軸的正方向?yàn)檐囕v行駛的反方向，Y軸的正方向豎直向上，Z軸的正方向位于駕駛員左手方向。ANSYS workbench可根據(jù)導(dǎo)入模型的特征自動(dòng)化分網(wǎng)格，用戶只需指定模型的適用場(chǎng)合即可對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。,3.施加載荷并確定邊界條件,載荷大小及作用點(diǎn)坐標(biāo),4.求解,求解結(jié)果,,靜力學(xué)分析結(jié)果,動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果,模態(tài)分析結(jié)果,,最大等效應(yīng)力,最大變形量,,最大等效應(yīng)力,最大變形量,結(jié) 論,通過(guò)對(duì)該車架模型的模擬分析可知，無(wú)論是靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)分析，車架的變形量都較小，且都發(fā)生在第四橫梁中間部分；最大等效應(yīng)力也未超過(guò)材料允許的許用強(qiáng)度235MPa；所以該電動(dòng)三輪車車架模型滿足動(dòng)態(tài)及靜態(tài)性能要求。通過(guò)對(duì)車架模型的模態(tài)分析可知，電子定子鐵芯的各階固有頻率均高于車架的固有頻率，所以該車架不會(huì)與電機(jī)發(fā)生共振現(xiàn)象。,五.論文總結(jié)及展望,本文運(yùn)用了有限元方法對(duì)載貨型電動(dòng)三輪車進(jìn)行了靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析，完成了幾種生活中常見的工況分析，其主要內(nèi)容如下： （1）首先針對(duì)整車的模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理，然后運(yùn)用三維模型設(shè)計(jì)軟件CATIA對(duì)電動(dòng)三輪車車架進(jìn)行建模； （2）利用ANSYS workbench中的靜力分析模塊，將導(dǎo)入的車架模型進(jìn)行材料屬性的定義并對(duì)模型劃分網(wǎng)格，為靜力分析打下基礎(chǔ)； （3）通過(guò)求解器對(duì)車架模型分別在彎曲工況、緊急制動(dòng)工況、爬坡工況以及滿載扭轉(zhuǎn)工況進(jìn)行了求解，得出車架最大變形量及最大等效應(yīng)力的數(shù)值，并得出了車架模型滿足靜態(tài)強(qiáng)度的要求； （4）在滿足靜態(tài)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上對(duì)車架進(jìn)行了動(dòng)態(tài)分析，模擬整車的行駛過(guò)程，具體是對(duì)不同的路段以恒加速度行駛時(shí)，車架結(jié)構(gòu)能否滿足動(dòng)態(tài)行駛過(guò)程中所需的強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)分析，得出了車架模型滿足動(dòng)態(tài)行駛時(shí)所需的強(qiáng)度要求；,（5）為預(yù)防車架結(jié)構(gòu)會(huì)與電機(jī)定子鐵芯發(fā)生共振現(xiàn)象，又利用ANSYS workbench中的模態(tài)分析模塊對(duì)車架模型了進(jìn)行了模態(tài)分析，得出了車架的前六階固有頻率，通過(guò)兩者的對(duì)比，得出了車架不會(huì)與電機(jī)定子發(fā)生共振的結(jié)論。本文雖對(duì)車架模型進(jìn)行了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析，但仍有不足之處。一，由于條件限制，并沒有對(duì)車架模型的尺寸進(jìn)行測(cè)量造成車架模型的尺寸與實(shí)際尺寸有偏差，所以分析的結(jié)果會(huì)發(fā)生差距；二，對(duì)ANSYS軟件的運(yùn)用不嫻熟，對(duì)各模塊的功能沒有研究透徹，造成模型的預(yù)處理不詳細(xì)或者造成偏差。這兩點(diǎn)雖然對(duì)結(jié)論沒有太大影響，但是影響了分析結(jié)果的嚴(yán)謹(jǐn)性。所以，希望以后能夠?qū)NSYS軟件進(jìn)行深入性的學(xué)習(xí)，對(duì)各模塊進(jìn)行深入了解，同時(shí)也希望對(duì)車架結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行實(shí)際的測(cè)量，增加分析結(jié)果的嚴(yán)謹(jǐn)性。,Thanks For Watching,謝謝觀看,