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基于ANSYS的大学生节能车结构优化设计

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基于ANSYS的车架结构优化设计

基于ANSYS的车架结构优化设计

1.3 本文的主要研究内容
本文以某运油车的车架为研究对象， 运用 CATIA 软件对车架模型进行简化与 建立，利用 ANSYS 对车架进行参数定义，网格划分，作用力施加，自由度约束。 对车架进行包括弯曲工况、扭转工况、急减速工况、急转弯工况的静态分析，对 位移图与应力图进行分析， 为提高车架与整车的设计水平提供了理论基础，对提 高安全性与节能提供了理论价值。同时也对车架进行了模态分析，得出固有频率 与振型图， 提高整车的设计水平， 对提高乘坐舒适性与避免共振提供了理论支持。
2 基于 CATIA 与 ANSYS元分析分为三个阶段， 即前处理是对几何模型划分网格，建立能够求解 的有限元模型；处理是施加作用力，进行自由度约束，建立边界条件进行求解的 过程；后处理是使用户查看求解分析结果，分析计算问题的实质，方便后期研究 分析。 （1） 有限元法的分析步骤 有限元求解问题的基本步骤包括： ① 结构离散化。 ② 选择位移模式。 ③ 分析单元的力学特性。 ④ 把所有离散单元的平衡方程整合成一个整体平衡方程。 ⑤ 由平衡方程求解节点位移。 ⑥ 计算单元应变和应力。 （2） 有限元法的特点 ① 对复杂几何构形的适应性 单元具有良好的空间性， 并且具有不同的形状与连接方式，在实际的应用领 域中许多繁琐复杂不规则的结构都可以进行网格划分建立有限元模型。 ② 对各种物理问题的适用性 由于场函数形式并未受到限制，因此适用于各种力学，电磁学等有关问题， 而且还可以用于相互耦合的各种物理有关的问题[7]。 （3） ANSYS 单元库体系 ANSYS 单元库体系中有对各种问题分析时所需的单元类型，每种单元类型都 有一个特定的标识，例如，SOLID45，SHELL28，BEAM24 等单元类型，其数字表 示编号，数字前面的是表示单元类型的前缀[9]，SOLID 表示实体单元，SHELL 表 示壳单元，BEAM 表示板单元。主要类型见表 2.1。

ANSYS结构优化设计在机械设计中的应用

ANSYS结构优化设计在机械设计中的应用

ANSYS结构优化设计在机械设计中的应用摘要在工程应用中，求解复杂结构优化问题，通常需要自行编制有限元计算程序，此类程序不仅编制难度较大，而且计算结果的可靠性较差。

在利用优化算法对结构进行优化时，将ANSYS作为有限元分析工具，替代人工编制的有限元程序，能大大节约结构优化问题的求解时间，提高计算结果的可靠性。

将齿行法与ANSYS相结合，对几个典型的结构优化问题进行最优化计算，计算结果表明方法正确、可行，能充分发挥ANSYS与优化方法两者的长处，具有优化效率高、效果好、实用性强等优点。

关键词ANSYS；结构优化设计；机械设计0 引言机械结构的优化是机械设计中的一个重要环节和内容。

为了寻找机械结构的最优设计方案，多年来许多学者从不同的角度提出了遗传算法、极大熵法以及模拟退火法等。

但是，这些方法的求解过程繁琐复杂，在实践中往往难以实现。

而随着计算机技术的飞速发展，各种仿真分析软件功能日渐成熟和完善，使得结构优化设计的过程程序化，分析结果可视化，给机械设计中的结构优化设计注入了新的力量。

基于有限元分析的ANSYS软优化软件正是这其中的佼佼者。

利用ANSYS的APDL语言，结合结构优化设计常用的优化准则法，可以方便快捷的编制程序进行数值分析，提高了结构优化设计的效率和准确性。

1 ANSYS结构优化设计作为大型通用有限元分析软件，ANSYS可以用来分析结构、流体以及电、磁场和声场，可以实现与较多CAD软件的接口，是目前常用的高级CAE软件。

软件可以分为前处理模块、分析计算模块和后处理模块三个功能模块。

前处理模块用于方便用户建立待分析实体模型并将模型进行网格划分，生成有限元模型。

分析计算模块则主要是用来模拟分析结构的各物理量之间的耦合作用。

分析计算的结构可以利用后处理模块以用户希望看到的方式显示出来。

利用ANSYS的APDL语言对于有限元模型的各种参数进行修改和调整，可以快捷地对于不同参数条件下的模型进行分析，大大提高了结构优化分析和设计的效率。

ansys结构优化设计

ansys结构优化设计

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f (x)
S
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si (x)
S
U i
,
X
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xj
ห้องสมุดไป่ตู้
X
U j
,
i 1, 2, ..., m(1-1) j 1, 2, ..., n
解方程1-1的方法有很多，但是几乎有一个共同点：都是基于迭 代的方法，也就是说从一组初始的设计参数开始，一步一步地 去改变设计参数，直到f(x)达到最小，而且所有限制条件都能够 符合为止。注意，因为状态变量si(x)会根据设计参数的改变而 有所改变，所以在改变设计参数的每一次迭代过程中，都必须 做至少一次的有限元分析。所以优化分析是非常耗费计算机时 间的工作。缩短计算时间的有效方法包括：适当地简化分析模 型、减少设计参数及状态方程的数目等。
…
FINISH
2.4 Ansys优化算法
ANSYS提供了两个优化算法：零阶方法和一阶方法。由前 面步骤可知，优化设计的计算过程中，需计算目标函数和状态 变量的值，这些函数值称为零阶值；目标函数和状态变量对设 计变量的一次微分值，称为一阶值。同理，二次微分值称为二 阶值。一个优化算法如果只用到零阶值则称为零阶方法(只用 到因变量，而不用到它的偏导数)；如果用到一阶值（但不会 用到二阶值），则称为一阶方法；同理，如果会用到二阶值则 称为二阶方法。
通俗地讲优化分析，指的找到一种方案可以满足所有的设计 要求，而且所需的支出（如重量，面积，体积，应力，费用等） 最小。也就是说，最优设计方案就是一个最有效率的方案。
设计方案的任何方面都是可以优化的，比如说：尺寸（如厚 度），形状（如过渡圆角的大小），支撑位置，制造费用，自 然频率，材料特性等。

基于UGG与ANSYS的大学生节能车(HLJIT-3A型)结构优化设计-开题报告

基于UGG与ANSYS的大学生节能车(HLJIT-3A型)结构优化设计-开题报告
节油途径及节能技术的探讨[J]. 应用能源技术,2010.(8). 2. 朱敏慧．应对未来汽车设计的挑战[J]. 汽车与配件,2010.(27). 3. 王桂姣，周建美．节能车车架选型和轻量化设计[J]. 汽车科技,2008.(5). 4. 洪永福 汽车零部件产业未来发展前景及湖北如何做强 2008. (02) 5. 金阳 HEV 面临的挑战与机遇[期刊论文]-汽车科技 2007. (03) 6. 会议论文 陈清泉 可持续交通的挑战——谈电动汽车、混合动力汽车、燃料电池 汽车的最近发展和挑战 2006 7. 学位论文 陈晓丽 混合动力汽车电驱动控制系统研究 2008 8. 期刊论文 陈清泉.CHEN Qing-quan 可持续道路交通的挑战:电动汽车、混合动力 汽车和燃料电池汽车的技术路线和产业化路线 9. 学位论文 孙文凯 并联混合动力汽车系统建模与转矩动态控制的仿真研究 2007 10. 期刊论文 马维嘉 电动汽车和混合动力汽车 -内燃机 2003.(5) 11. 学位论文 李静红 混合动力汽车驱动系统设计与仿真分析 2006 12. 期刊论文 肖德云.陈荣达.胡树华.XIAO De-yun.CHEN Rong-da.HU Shu-hua 国家 863 电动汽车重大专项课题中的协同学习机制 13. 学位论文 王智磊 野马混合动力汽车电机及通讯系统的研究 2006 14. 期刊论文 杨孝纶.YANG Xiao-lun 电动汽车技术发展趋势及前景(上) -汽车科技 2007.(6) 15. 罗党.张敬 河南新能源汽车项目风险评价[期刊论文]-华北水利水电学院学报 （社科版） 2010. (1)
算机软件等相关知识有机结合、熟练运用； 8. 运用 CAD/CAM/CAE 软件进行建模； 9. 运用有限元分析软件进行力学分析，重点进行车架强度分析； 10. 实现车架的优化设计，目标在保证车辆刚度的条件下车架质量减少 15%。

基于有限元分析的节能车车架结构优化设计

基于有限元分析的节能车车架结构优化设计

ｗ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｗ ｅ ｃ ａ ｒ ｒ ｙ ｏ ｕ ｔ ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｆ ｏ ｍａ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｅ ｓ ｏ ｎ ｔ ｗ ｏ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｆ ｒ ａ ｍｅ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｂ ｙ ＡＮＳ ＹＳ，ｕ ｓ ｅ Ｏｒ ｉ ｇ ｉ ｎ ｔ ｏ ｄ ｒ ａ ｗ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ Ｕ ｌ ｖ ｅ ｓ ． ｓ ｕ ｍｍａ ｒ ｉ ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ ｕｌ ｒ ｅ ｓ ｆ ｏ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ．ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｍａ ｒ ｎ ｃ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｅ ｅ ｓ ｆ ｏ ｔ ｗｏ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｓ ．Ｗ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｅ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｅ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｈ ａ ｓ ｍｏ ｒ ｅ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ａ ｂ ｌ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉｂ ｒ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｌ ｅ ｓ ｓ ｄ ｅ ｆ ｏ ｍａ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｍｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｗ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ａ ｎ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌｌ ａ ｏ ｗ ａ ｂ ｌ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｓ ｃ ｏ ｐ ｅ ．Ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｆ ｕ ｌ ｌ ｙ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｆ ｅ ａ ｓ ｉ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ，ｔ ｈ ｉ ｓ ｈ ａ ｓ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｇ ｕ ｉ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｓ ｅ ｄ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｆ ｏ ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ— ｇ ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｔ ｕ ｒ ｅ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ— ｇ ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ＡＮＳ ＹＳ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ Ｄｅ ｆ ｏ ｍａ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ

基于ANSYS的新能源轻量化汽车车架分析与设计

基于ANSYS的新能源轻量化汽车车架分析与设计
化成一根弯曲刚度均匀的简支梁ꎬ在简支梁上任一点施加
一垂向载荷ꎬ如图 ４ 所示ꎬ弯曲刚度载荷如图 ５ 所示ꎬ弯曲
工况变形如图 ６ 所示ꎬ计算车架的弯曲刚度 [７] 如式(１) 和
式(２) 所示ꎮ
当 ｙ≤ａ 时ꎬＥ Ｉ ＝
Ｆｂｙ( Ｌ２ －ｂ２ －ｙ２ )
６ＬＺ
当 ａ≤ｙ≤Ｌ 时ꎬＥ Ｉ ＝
３.３ 有限元分析
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔꎻ ｆｒａｍｅꎻ ｃｕｒｖａｔｕｒｅꎻ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓꎻ ｄｅｓｉｇｎ
过程维修处理的方便性等环节ꎮ 根据“２０２０ 全国新能源汽
０ 引言
车关键技术技能大赛”的赛制要求ꎬ车架采用下铝、上钢、复
合材料覆盖的总体结构设计ꎬ底板框架采用强度不低于
随着新能源汽车快速崛起ꎬ汽车产业核心竞争力在变
确定驾驶舱座椅、方向盘、加速踏板、制动踏板的位置ꎬ然
要求ꎮ 车架轻量化技术应用是提升新能源汽车性能的创新
应用ꎬ在汽车工业中具有广阔的前景ꎮ
后进行有限元分析ꎬ确定最佳设计方案 [３] ꎮ
３ 分析与设计
１ 技术要求
车架轻量化材料主要分为两类ꎬ一类是高强钢材料ꎬ包
３.１ 车架轮廓与尺寸
括普通高强钢、先进高强钢以及超高强钢ꎻ另一类是低密度
表 ２ 驾驶舱主要尺寸
名称
主要尺寸 / 单位
数值
防火墙
防火墙距离尾部 / ｍｍ
８００
主梁
座椅
防滚架
踏板
方向盘
车架宽度 / ｍｍ
车架离底板高度 / ｍｍ
１ ０６０
３７０
距离地板高度 / ｍｍ
９５０
安装点比例
座椅后背倾斜角 / ( °)
距离座椅前沿 / ｍｍ

基于有限元分析的节能车车架结构优化设计

基于有限元分析的节能车车架结构优化设计李晓;朱迅;管小清【摘要】In light of the status in frame structure design of energy-saving vehicles that there is the contradiction between reducing the weight and reducing deformation,we carry out the force and deformation analyses on two different frame structures by ANSYS,use Origin to draw their variation curves,summarise the rules of stress and deformation,compare the performance differences of two structural designs.We analyse and conclude that the improved scheme has more reasonable stress distribution and less deformation in the circumstance of reducing the weight and within the allowable stress scope.Experimental results fully prove the reasonability and feasibility of the structure design,this has certain guiding significance for the optimised design of energy-saving vehicles in the future.%针对节能车结构设计中减轻重量与减小变形相矛盾的现状，通过ANSYS对两种不同车架结构进行受力和变形分析，用Origin绘制出变化曲线，总结应力和变形规律，比较两种结构设计的性能差异，分析得出改进后的方案在重量减轻的情况下，在许用应力范围内，应力分布更合理，变形更小。

基于ANSYS的本田节能赛车车架静态受力分析

基于ANSYS的本田节能赛车车架静态受力分析谭哲颖;蔡劲辉【摘要】汽车车架是整个汽车的安装载体,不仅要支撑固定车上各个部件,还要承受着来自道路的各种复杂载荷的作用,是整车可靠性和使用寿命的重要保证.因而,车架的强度和刚度在汽车总体设计中显得非常重要.其中,三轮车车架是一个多自由度弹性振动系统,稳定性一般比四轮车差,对车架的强度和刚度要求更高.本文以我校参加本田节能竞技大赛的三轮赛车车架为研究对象,按照一定的模型简化原则,以有限元分析方法为基础,利用ANSYS软件建立节能赛车车架有限元模型.为了在简化计算的同时获得可靠的计算结果,单元类型采用梁单元BEAM189.同时,文章中对赛车实车静止状态进行了受力分析.【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2013(051)002【总页数】4页(P14-17)【关键词】三轮节能赛车;车架;有限元法;静力分析;ANSYS软件【作者】谭哲颖;蔡劲辉【作者单位】510642广东省广州市华南农业大学工程学院;510642广东省广州市华南农业大学工程学院【正文语种】中文【中图分类】U4630 引言随着经济发展，汽车消费和保有量不断增加，人均一台轿车的现象越来越普遍，能源与汽车消费之间的矛盾将日益激化，同时城市交通负荷也日益增加。

因此，现代轿车在发展新型环保能源的同时，汽车必将向轻型化、小形化发展。

两前轮单后轮的三轮式轿车不仅具有上述特点，而且能省去后桥差速器，结构更简单，降低能耗的损失，是新型轿车一个很好的研究方向。

车架作为承载件承担着发动机、车身、底盘、货物和乘客的重量，其可靠性关系到整车能否正常运行，而三轮车车架是一个多自由度弹性振动系统，稳定性一般比四轮车差，对车架的强度和刚度要求更高［1］。

运用计算机仿真技术对本田节能赛车的三轮式车架在不同工况下的静强度进行分析计算，利用有限元法准确地分析车架在静态载荷下的应力分布状况和变形状况，方便找出薄弱环节，为车架设计及优化提供理论依据。

基于ANSYS的结构优化设计方法


ωL 1
≤ω1
≤ωU1
( 12 )
因此 ,不但要对结构进行静力分析 ,还要进行模态分析
并判断其一阶固有频率是否满足式 ( 12) 。利用 ANSYS经过
44次迭代 ,得到较理想的结果 。优化过程如表 4所示 。
(下转第 150页 )
四川建筑 第 29 卷 3 期 200 9. 0 6
147
·工 程 结 构 ·
【关键词 】 结构优化 ; 桁架系统 ; 动力优化
【中图分类号 】 TU311. 41 【文献标识码 】 B
在钢结构工程中 ,钢材的用量是非常巨大的 ,这其中不 免会存在材料安全储备太高 ,过于浪费的情况 。如何在保证 结构安全的情况下 ,减少钢材用量 ,降低成本 ,这正是本文研 究的意义所在 。结构优化设计是在满足各种规范或某些特 定要求的条件下 ,使结构的某种指标 (如重量 、造价 、刚度或 频率等 )达到最佳的设计方法 。该方法最早应用在航空工程 中 ,随着计算机的快速发展 ,很快推广到机械 、土木 、水利等 工程领域 。它的出现使设计者从被动的分析 、校核进入主动 的设计 ,这是结构设计上的一次飞跃 [1 ] 。ANSYS作为大型 工程计算软件 ,其模拟分析功能非常强大 ,掌握并使用 AN2 SYS对结构进行模拟 、计算 、优化 ,对提高材料利用率 、减少 成本 ,是很有效的 。
265
341
466
306
59. 2 41. 9 26. 1 0. 01 0. 20 0. 29 0. 17 31. 6 262
264
341
464
296
59. 2 41. 9 26. 1 0. 01 0. 08 0. 28 0. 17 31. 6 262
264

基于ANSYS的车架结构优化设计

基于ANSYS的车架结构优化设计车架结构在汽车工程中起着至关重要的作用，它是支撑整个车辆的骨架，承受着来自地面、悬挂系统和动力系统的力和扭矩。

为了满足车辆的性能要求，提高安全性和降低噪音振动，车架结构需要进行优化设计。

本文将通过使用ANSYS软件进行车架结构优化设计，并详细介绍整个优化设计过程。

第一步是建立车架的有限元模型。

有限元分析是一种以离散化方法来近似连续物体的一种数学方法。

在车架结构的有限元建模中，可以使用SOLID186单元来模拟车架的实体结构。

同时，还需要将汽车的质量、车轮的载荷等加载到有限元模型中。

第二步是进行静态结构分析。

静态结构分析是车架结构优化设计的基础，可以评估车架在不同载荷情况下的应力和变形情况。

在进行静态结构分析之前，需要根据汽车设计标准和车辆使用条件来确定适当的载荷情况。

采用ANSYS软件进行静态结构分析，可以得到车架的应力和变形分布情况。

第三步是进行优化设计。

优化设计是车架结构设计中的重要环节，可以通过调整车架的材料、形状和尺寸等参数来改善车架的性能。

在ANSYS 中，可以使用自动优化工具进行优化设计。

首先，需要定义优化目标函数和约束条件，例如最小化最大应力、最小化车架的质量等。

然后，可以选择不同的优化算法，如遗传算法、粒子群优化等，来最优解。

通过多次迭代和分析，可以逐步得到最优的车架结构。

第四步是验证优化结果。

在优化设计完成后，需要进行验证来确认优化结果的可行性和有效性。

可以对优化后的车架结构进行静态结构分析、模态分析和疲劳寿命分析等，来评估车架的性能和可靠性。

如果结果满足要求，就可以进行后续的制造和测试。

总之，基于ANSYS的车架结构优化设计可以帮助工程师更好地理解和改善车架的性能。

通过使用ANSYS软件进行有限元建模、静态结构分析、优化设计和验证，可以得到最优的车架结构，提高汽车的性能和安全性。

同时，车架结构优化设计还可以减少材料的使用和降低成本，对环境也有积极的意义。

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摘要大学生节能车是由大学生设计的一种竞技型赛车。

在过往比赛中，有很多各式各样的节能车出现。

本设计主要针对大学生节能车进行整车设计方案的选择，对车身及车架进行设计并对车架进行强度校核。

借助Pro/E和CATIA三维建模软件，有限元受力分析软件ANSYS，对车身及车架部分进行建模分析。

进行ANSYS有限元分析。

首先，借助Pro/E和CATIA三维建模软件对所设计的车身、车架及重要的零部件进行三维建模，通过Pro/E对所建的大学生节能车零部件模型进行大学生节能车整车的虚拟装配，然后通过Pro/E软件中的分析程序对装配后的整车进行简单的重心、惯性矩，使用CATIA分析程序中的曲率分析程序对节能车车身进行曲率分析，用专业的有限元分析软件ANSYS对节能车车架进行静力学分析及车架模态分析，依据有限元分析结果进行了较为深入的分析研究，并提出结构优化设计方案。

关键字：大学生节能车；结构设计；三维建模；有限元分析；结构优化ABSTRACTStudents efficient car is designed by students of a sports-type car. In the past games, there are many kinds of energy-saving cars appear. The design of the main vehicle is for saving for college students the choice of vehicle design, the design of the body and frame and frame strength check. With Pro/E and CATIA the three-dimensional modeling software, finite element analysis software ANSYS, part of the car-body and the car-frame modeling and analysis. ANSYS finite element analysis carried out. First, the use of Pro/E and CATIA three-dimensional modeling software designed body, frame and major components for three-dimensional modeling, through the Pro/E on the energy-saving cars built by students for students efficient car parts and components model of vehicle The virtual assembly, then Pro/E software analysis program for simple vehicle after assembly center of gravity, moment of inertia, the use of CATIA Analysis Program curvature analysis program for energy-saving vehicle body curvature analysis, finite element with a professional analysis software ANSYS, energy car chassis frame static analysis and modal analysis, finite element analysis is based on the results of a more in-depth analysis and study, and propose structural optimization design.Keywords：Students efficient car；Structure design; three-dimensional modeling; Structure optimization; element analysis目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第1章绪论 (7)1.1 研究目的及意义 (7)1.2 国内外研究现状 (7)1.3 研究内容及研究方法 (8)1.3.1 研究内容 (8)1.3.2 研究方法 (9)第2章节能车整车设计方案 (10)2.1节能车结构分析 (10)2.2 车轮配置 (10)2.2.1 前一后二 (10)2.2.2 前二后二 (10)2.2.3 前二后一 (11)2.3 车架结构 (11)2.3.1 边梁式车架 (12)2.3.2 中梁式车架 (12)2.3.3 综合式车架 (13)2.4 转向方案的确定 (13)2.4.1中央支撑式 (14)2.4.2阿卡曼式（梯形结构） (14)2.5 发动机布置、动力驱动传动方案 (14)2.5.1发动机布置方案 (14)2.5.2驱动传动方案 (15)2.6 轮胎选择 (16)2.6.1 20英寸节能车专用轮 (16)2.6.2 20英寸自行车专用胎 (16)2.6.3 26英寸管式轮胎 (16)2.6.4 12英寸轮胎 (17)2.7 车身造型 (18)2.8 材料的选取 (18)2.8.1 车架材料的选取 (18)2.8.2 车身材料的选取 (18)2.9 本章小结 (18)第3章节能车车架设计及校核 (19)3.1 设计参数及要求 (19)3.2 车架设计结构及其校核 (19)3.3 材料截面尺寸的确定 (21)3.4 车架外形结构设计 (21)3.5 车架总体结构布置 (22)3.6 转向机构的工作原理 (23)3.7 转向机构分析 (24)3.8 车身制作工艺分析 (24)3.9 车架制作工艺分析 (25)3.10 车身与车架连接方式 (25)3.11 本章小结 (26)第4章节能车三维建模 (27)4.1 CATIA车身建模 (27)4.1.1 车身建模问题分析： (27)4.2.2 车身建立过程如下： (27)4.2 Pro/E车架建模 (35)4.2.1 车架建模问题分析 (35)4.2.2 车架建立过程如下 (35)4.3 节能车主要部件建模 (44)4.4 节能车车架装配 (44)4.5 节能车整车装配 (45)4.6 本章小结 (46)第5章节能车性能分析 (48)5.1 Pro/E整车装配干涉检查 (48)5.2 Pro/E节能车整车质量、重心及惯性矩分析 (48)5.3 Pro/E与ANSYS的接口建立 (50)5.4 车架静力学分析 (52)5.4.1、将Pro/E的车架模型导入ANSYS中 (52)5.4.2 单元类型的设定 (52)5.4.3 车架静力学分析结果 (54)5.4.4 车架静力学分析结果分析 (56)5.5 车架极限转向分析 (56)5.5.1 极限转向分析假设条件 (56)5.5.2 将Pro/E的车架模型导入ANSYS中 (56)5.5.3 单元类型的设定 (57)5.5.4 车架极限转向分析结果 (58)5.5.5 车架极限转向状态结论分析 (60)5.6车架模态分析 (61)5.6.1 将Pro/E的车架模型导入ANSYS中 (61)5.6.2 单元类型的设定 (61)车架模态分析结果 (63)车架模态分析结果分析 (66)有限元结论分析 (66)5.8 车身曲率分析 (67)5.9 车身曲率结果分析 (69)5.10 结构优化措施 (70)5.11本章小结 (71)结论 (72)参考文献 (74)致谢 (76)附录A (77)附录B .................................................................................... 错误！未定义书签。

第1章绪论1.1研究目的及意义随着汽车的发展形式和设计思想的转变，节能汽车与新能源汽车的开发逐渐并已成为是全世界的课题。

而目前在环保节能车方面，仍然处于探索阶段。

环保节能车大致可分为：新能源汽车，混合动力车及利用新技术改善汽车的运行条件从而实现对汽车使用者对燃油经济性的要求。

而每年又有大大小小的汽车节能比赛，使得节能车渐渐地深入人心。

各大汽车厂商每在大型汽车展销会上均有节能概念车发布，也表明要建设节能社会低碳社会的决心。

减小车重、降低风阻、改善发动机系统等技术，以改善汽车燃油经济性。

但由于生产和维修等条件的不足；生产条件和整车材料的技术要求不成熟，使得很多节能概念车没有量产。

由日本本田公司发起的“HONDY”杯大学生节能车大赛便是旨在通过比赛提高社会的节能和环保意识，以推动全球车辆节能技术的发展为目的的比赛。

由大学生所设计的节能车，在于以最低的燃油消耗量行驶最长的里程，不仅标志着当代大学生对环境保护的意识在提升，更是对节能车开发形式的一种探索。

随着汽车行业的蓬勃发展，也随之进入了一个以“节能、环保、安全”为主题的全新汽车发展时期。

这不仅顺应了对生活环境条件改善的要求，也符合建设低碳社会、低碳生活的原则。

地球是我们赖以生存的家园，保护地球是我们的责任。

在资源紧张、温室效应加剧、极端天气频发的条件下。

开发节能车已被各国重视，很多国家、科研所和大学投入专项资金用于研发节能车。

1.2国内外研究现状我国是一个能源资源相对缺乏的国家，随着当前我国国民经济和汽车工业的快速发展, 以及由此带来的能源消耗和环境问题的日益突出, 交通节能减排工作的重要性不断增加,而汽车节能减排则又是其中的重要组成部分, 重要性不言而喻。

国家“十一五”规划和“十七大”都对汽车的节能减排提出了要求，并将发展新能源汽车、节能汽车等政府策略逐渐上升为国家战略。

考虑到我国当前汽车节能技术发展的实际情况, 除了推行节能惠民车型并已着手限制汽车的排量，并已积极推进以混合动力、燃料电池、先进柴油、醇类汽车等为代表的新能源汽车技术的研发力度，为了响应国家的号召及适应全球对新能源汽车的需求，一汽集团、上汽集团、长安汽车以及清华大学、吉林大学、华南理工大学等企业和高校一直致力于汽车节能减排技术的研究。

电控燃油喷射系统的普及，进、排气控制技术、柴油机电控技术的应用以及电动汽车、混合动力汽车等的开发，比亚迪汽车、哈飞汽车、长安汽车等在陆续研发出的电动（出租）汽车、混合动力车；辽宁曙光汽车也已研发出电动公交车，为我国新能源汽车行业的发展奠定了基础。