汽车摆臂结构静力学分析及优化设计(附件)【字数：8491】
摘 要汽车摆臂可以用来支撑悬架并且引导方向。一旦当其产生变形的时候就会对车轮定位产生影响，会使汽车运行时候的稳定性降低。因此对汽车摆臂的机构进行有限元分析及优化设计就显得尤为重要。本文通过使用Hypermesh软件对汽车摆臂进行网格的划分，边界条件的添加进行了有限元分析。得到了该零件的形变分布云图与应力分布云图。通过对计算结果的分析对零件进行了轻量化的优化设计。将优化前后的云图结果相比较，发现最大位移量和应力略微增加，但在要求内。通过在最小应力处进行挖孔，零件质量减少了15.3%，达到了轻量化优化的目的。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 有限元分析的概念 1
1.3 有限元国内外发展状况 1
1.4 课题研究内容与目标 2
第二章 零件建模过程 4
2.1 UG NX软件的概述 4
2.2 零件的建模 4
第三章 有限元分析 6
3.1 Hypermesh软件的综述 6
3.2 基本假设 6
3.3 有限元分析模型建 6
第四章 计算结果与分析优化 11
4.1应力与变形分析 11
4.2优化设计 12
第五章 总结 16
致 谢 17
参考文献 18
第一章 绪论
1.1 课题背景及意义
随着经济水平的提高，汽车已经成了人们生活中不可或缺的代步工具，而汽车摆臂又是汽车部件中一个重要的部分。如果汽车摆臂设计的不合理的话，，这就会导致很多交通事故的发生，造成不必要的人员伤亡，因此对摆臂的设计进行分析是十分有意义的也是十分必要的，本文采用有限元的方法对摆臂进行分析。
随着科技的不断发展，人们的生活节奏也在不断的加快，因此客户对产品的生产周期也要求越来越短，生产成本也要求尽可能的低。这时候一个优秀的有分析软件就显得十分重要。
在其相关的领域内，我们会给出相关问题的模型，也就是应该满足基本方程和对应的定解条件，但是只有其中很少的一些可以得到精确的求解。大部分问题都只能够用数值 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
法求解，目前相关方法有两种：有限差分法和有限元法。在建立于固结在物体上的坐标系的固体结构问题上，用有限元法更合适[1]。通过这次毕业设计的学习，了解了相关的知识并且学习了相关的软件。
1.2 有限元分析的概念
有限元分析英文名称为FEA，也就是让难以求解的问题被容易求解的问题所代替。由大量的小的互联子域去组合成求解域，对每一个小单元去假设一个简单的解，接着自己推出这个求解域的总体需要满足的条件[2]，显然我们求得的解是有误差的解，因为当我们在简单与复杂问题转换的过程中必然会有误差的产生。高精度的计算结果，满足结构形状的复杂性，这些都让有限元成了广受欢迎的分析手段。在建立有限元模型的过程中，网格的划分尤为重要[3]。
1.3 有限元国内外发展状况
20世纪60年代初，“有限元”这一的概念由克拉夫教授第一次提出。在工程科学技术领域最先引进有限元这一概念，并在电磁学、热学、工程力学等方面进行具体适用。自从有限元的概念提出以来，在众多物理学家、数学家和工程师的不懈努力下，有限元理论及其应用得到了迅速地发展。CAE软件商业化在前后15年间得到飞速发展，为了使该软件更全面的覆盖商业用户使用范围，并且让其在计算机软件技术行业、硬件技术行业得到更好的适配，不仅在软件的桌面显示、具体应用、操作逻辑简易性、运行稳定性方面作出众多更新之外，并与此同时充分把握市场需求与产品定位，更加准确扩大市场占有率。由麻省学院的K.J.Bathe教授所主持研发的ADINA非线性有限元分析软件，在 其流体、热的耦合运算等方面可由ADINA软件独立完成。而且其时间积分算法可以在显示和隐性不同的情况下进行运算。迅速成为了有限元软件的后起之秀，现在已经成为了非线性分析计算的首选软件。Jones计算铁路隧道内部和周围土体的动力响应时，此模型采用Floquet变化，极大的提高了计算的速度。
我国的有限元早期发展得益于一大批力学工作者，其中比较出名的有钱令希，陈伯屏，钱伟长，胡海昌，冯康。20世纪60年代初期，黄玉珊教授就提出了“小展弦比机翼薄壁结构的直接设计法”和“力法应力设计法”崔院士完成对刘家峡大坝的应力分析也是靠着对有限元软件的运用[4]。在此之后，有限元软件应用于水利、电力、机械、航空、建筑等多个领域。在70年代，我国关于有限元的发展也是在钱令希的带领下逐步走向正规。同期，我国开始在高校和有关研究所开始从事有限元法的研究和应用。大连理工大学研制出了JEFIX软件，常春谷安涛也通过有限元软件完成了对车架的分析与相关参数的计算。九十年代乔淑平等人通过有限元软件的运用对某一款车身进行有限元分析后，提出了一系列改进的意见。从1990年来，大量相关软件流入我国，涉及我国的众多领域，许多外国业内人士来到中国讲解相关知识与软件的操作。所以我们国家相关软件的研发积极性大受打击。与此同时相关部门知识储备的缺乏与认知方面的误解，以为CAE是一个不重要的科学技术，所以使我国相关方面的发展也十分缓慢，逐渐被国外拉开了一大步距离。
经过50年的发展，有限元法从诞生，发展走向了完善，已经有了丰富多彩的计算手段[5]。不管是在老师的教学，工程人员的科研还是技术人员的设计，有限元都大放异彩[6]。我们国家通过对非固体力学和交叉学科的大力发展，已经在相关领域有着举足轻重的地位。鉴于国情的变化与发展的需要，流体力学已经成为了相关领域内学术研究的主要方向。因为我们国家与外国在相关技术层次方面有着一定的差距。我们国家还没有具有类似功能的软件，所以国外的软件价格非常高，国家也逐渐地意识到了我国在其领域内技术的不完善也大力去发展该项技术，因此我们应该将主办权掌握在自己的手中并且有着自己的软件。由于流体力学的问题十分难以求解，而且能够用来参考学习的相关软件十分缺乏，因为我们国家要大量的投入人力与财力来推动发展[7]。?
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 有限元分析的概念 1
1.3 有限元国内外发展状况 1
1.4 课题研究内容与目标 2
第二章 零件建模过程 4
2.1 UG NX软件的概述 4
2.2 零件的建模 4
第三章 有限元分析 6
3.1 Hypermesh软件的综述 6
3.2 基本假设 6
3.3 有限元分析模型建 6
第四章 计算结果与分析优化 11
4.1应力与变形分析 11
4.2优化设计 12
第五章 总结 16
致 谢 17
参考文献 18
第一章 绪论
1.1 课题背景及意义
随着经济水平的提高，汽车已经成了人们生活中不可或缺的代步工具，而汽车摆臂又是汽车部件中一个重要的部分。如果汽车摆臂设计的不合理的话，，这就会导致很多交通事故的发生，造成不必要的人员伤亡，因此对摆臂的设计进行分析是十分有意义的也是十分必要的，本文采用有限元的方法对摆臂进行分析。
随着科技的不断发展，人们的生活节奏也在不断的加快，因此客户对产品的生产周期也要求越来越短，生产成本也要求尽可能的低。这时候一个优秀的有分析软件就显得十分重要。
在其相关的领域内，我们会给出相关问题的模型，也就是应该满足基本方程和对应的定解条件，但是只有其中很少的一些可以得到精确的求解。大部分问题都只能够用数值 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
法求解，目前相关方法有两种：有限差分法和有限元法。在建立于固结在物体上的坐标系的固体结构问题上，用有限元法更合适[1]。通过这次毕业设计的学习，了解了相关的知识并且学习了相关的软件。
1.2 有限元分析的概念
有限元分析英文名称为FEA，也就是让难以求解的问题被容易求解的问题所代替。由大量的小的互联子域去组合成求解域，对每一个小单元去假设一个简单的解，接着自己推出这个求解域的总体需要满足的条件[2]，显然我们求得的解是有误差的解，因为当我们在简单与复杂问题转换的过程中必然会有误差的产生。高精度的计算结果，满足结构形状的复杂性，这些都让有限元成了广受欢迎的分析手段。在建立有限元模型的过程中，网格的划分尤为重要[3]。
1.3 有限元国内外发展状况
20世纪60年代初，“有限元”这一的概念由克拉夫教授第一次提出。在工程科学技术领域最先引进有限元这一概念，并在电磁学、热学、工程力学等方面进行具体适用。自从有限元的概念提出以来，在众多物理学家、数学家和工程师的不懈努力下，有限元理论及其应用得到了迅速地发展。CAE软件商业化在前后15年间得到飞速发展，为了使该软件更全面的覆盖商业用户使用范围，并且让其在计算机软件技术行业、硬件技术行业得到更好的适配，不仅在软件的桌面显示、具体应用、操作逻辑简易性、运行稳定性方面作出众多更新之外，并与此同时充分把握市场需求与产品定位，更加准确扩大市场占有率。由麻省学院的K.J.Bathe教授所主持研发的ADINA非线性有限元分析软件，在 其流体、热的耦合运算等方面可由ADINA软件独立完成。而且其时间积分算法可以在显示和隐性不同的情况下进行运算。迅速成为了有限元软件的后起之秀，现在已经成为了非线性分析计算的首选软件。Jones计算铁路隧道内部和周围土体的动力响应时，此模型采用Floquet变化，极大的提高了计算的速度。
我国的有限元早期发展得益于一大批力学工作者，其中比较出名的有钱令希，陈伯屏，钱伟长，胡海昌，冯康。20世纪60年代初期，黄玉珊教授就提出了“小展弦比机翼薄壁结构的直接设计法”和“力法应力设计法”崔院士完成对刘家峡大坝的应力分析也是靠着对有限元软件的运用[4]。在此之后，有限元软件应用于水利、电力、机械、航空、建筑等多个领域。在70年代，我国关于有限元的发展也是在钱令希的带领下逐步走向正规。同期，我国开始在高校和有关研究所开始从事有限元法的研究和应用。大连理工大学研制出了JEFIX软件，常春谷安涛也通过有限元软件完成了对车架的分析与相关参数的计算。九十年代乔淑平等人通过有限元软件的运用对某一款车身进行有限元分析后，提出了一系列改进的意见。从1990年来，大量相关软件流入我国，涉及我国的众多领域，许多外国业内人士来到中国讲解相关知识与软件的操作。所以我们国家相关软件的研发积极性大受打击。与此同时相关部门知识储备的缺乏与认知方面的误解，以为CAE是一个不重要的科学技术，所以使我国相关方面的发展也十分缓慢，逐渐被国外拉开了一大步距离。
经过50年的发展，有限元法从诞生，发展走向了完善，已经有了丰富多彩的计算手段[5]。不管是在老师的教学，工程人员的科研还是技术人员的设计，有限元都大放异彩[6]。我们国家通过对非固体力学和交叉学科的大力发展，已经在相关领域有着举足轻重的地位。鉴于国情的变化与发展的需要，流体力学已经成为了相关领域内学术研究的主要方向。因为我们国家与外国在相关技术层次方面有着一定的差距。我们国家还没有具有类似功能的软件，所以国外的软件价格非常高，国家也逐渐地意识到了我国在其领域内技术的不完善也大力去发展该项技术，因此我们应该将主办权掌握在自己的手中并且有着自己的软件。由于流体力学的问题十分难以求解，而且能够用来参考学习的相关软件十分缺乏，因为我们国家要大量的投入人力与财力来推动发展[7]。?
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