奥迪90前悬架有限元分析开题报告..doc

开题报告 题目名称 奥迪90前悬架结构强度有限元分析 题目来源 2 题目类型 A 导师姓名 学生姓名 班级学号 专 业 车辆工程 1、 课题背景和意义 汽车悬架是现代汽车上的重要总成之一，主要是传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩，并且缓和由不平路面传给车架(或车身)的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动以保证汽车平顺地行驶，并改善汽车操纵稳定性[1]。同时，汽车悬架做为车架(或车身)与车轴(或车轮)之间作连接的传力机件，又是保证汽车行驶安全的重要部件。悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。 奥迪90型轿车采用的前悬架为麦弗逊试,即滑柱摆臂试悬架。这种前悬架的结构在实际工作中的受力状况都比较复杂。传统的计算方法，则是基于材料力学经典理论，建立悬架各元件的计算模型再进行分析。这种方法往往带有局限性，模型也常常过于简化，计算也过于粗糙、不很精确，从而不能确切的反映悬架各元件的力学性能，同时这种传统的方法所耗周期比较长，不能满足现代工业快速发展的步伐。因此，迫切需要采取新的方法对其进行深入的分析。 有限元分析（Finite Element Analysis,FEA）方法则为解决这些复杂的工程分析计算问题提供了有效的途径。它的一个独特优点就是可以求解结构形状和边界条件都相当任意的力学问题，并且有限元通用程序使用方便，计算精度高，耗费周期较短，故有限元法（Finite Element Method,FEM）被广泛采用， 有限元分析己成为汽车设计中的重要环节之一。[2] 本课题的研究意义在于通过对麦弗逊式悬架进行有限元分析得到在各种典型工况下其结构中的应力分布规律和变形情况，找出结构中应力值较大的关键点，检验结构强度，分析麦弗逊悬架结构的合理性，得到结构的薄弱部位，同时进一步揭示各种载荷（垂直力、纵向力、制动力和侧向力）对麦弗逊式悬架应力分布的影响，[3]并且提出悬架机构优化的改进设计方案，为悬架结构的进一步分析设计提供了必要参考数据，具有较好的参考价值和经济价值。 2、 国内外研究现状 在国外，从60年代起，有限元法就开始用于汽车车架结构强度和刚度的计算。1970年美国宇航局将NASTRAN有限元分析程序引入汽车结构分析中，对车架结构进行了静强度有限元分析，减轻了车架的自重，是最早进行车架轻量化的分析。当前，国外各大汽车公司利用有限元软件进行车架结构静态分析、模态分析的技术己非常成熟，其工作重心己转向瞬态响应分析、噪声分析、碰撞分析等领域。特别是随机激励响应分析备受青睐，主要是因为它可用来进行车辆的强度、刚度、振动舒适性和噪声等方面的分析。 我国于七十年代末八十年代初在高校和有关研究所开始从事有限元法的研究和应用，如长春汽研所的谷安涛等人建立了车架的有限模型，并进行了分析计算。当时汽车行业研究工作主要集中在车架分析以及用梁单元来模拟大客车骨架等方面的工作。清华大学的田应刚、周建明等，采用大型结构有限元分析软件ALGORFEAS系统对麦弗逊悬架进行静态有限元分析，计算了在一些典型工况下的应力分布，并就结构关键点(高应力点)的应力对各方向载荷的敏感性进行了分析。泛亚汽车技术中心的朱文学和同济大学的郑惠强、石来德，也是采用该软件系统，对麦弗逊悬架结构进行了静力分析和模态分析。 研究表明，各种汽车的结构件都可应用有限单元法进行静态分析、固有特性分析和动态分析，并且已从原来对工程实际问题的静态分析为主转到要求以模态分析和动态分析为主，甚至根据工程实际结构的特点要求进行非线性分析。由于计算机技术的飞速发展，现在利用有限单元法求解分析汽车结构，计算规模和计算机容量、计算速度，对各种通用实用程序来说己不再作为主要矛盾。应用中的一些难题，或者说关系到有限元计算成功与否的关键， 仍在于形成的计算模型中各种支承、连接怎样与实际结构相符，以及载荷， 特别是动态分析中的激励，怎样反映实际情况。 一般来说，悬架结构强度分析可以分为零部件级和系统级分析方法。采用多体动力学方法得到悬架硬点载荷，对单一结构进行分析的方法称为零部件级分析；以整个悬架为基础，同时考虑衬套、限位块刚度以及零部件间相互运动的影响的分析方法称为系统级分析方法。零部件级分析方法原理简单，而且容易将分析过程流程化、规范化，从而保证分析结果的准确性和一致性；系统级分析方法，由于能够考虑几乎所有的悬架本身特性，如非线性连接关系、运动关系等特性，因而可以得到更为准确的分析结果。两种方法的分析过程以及优缺点。并从分析效率和产品开发周期角度出发，说明了两种方法适用的阶段及作用。一般来说，在整车开发的初期，最初确定的是一些重要硬点(部件与部件之间的连接点)的位置及相关参数，然后由设计人员根据这些信息对相关零部件进行初步概念设