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高新技术2016年10期︱23︱ATV 全地形车结构性能分析与研究隆永波浙江春风动力股份有限公司，浙江 杭州 311100摘要：本文通过对ATV 全地形车车架的三维几何模型、有限元模型进行的模态试验、静强度试验，对车架的刚度、强度、主梁管结构的轻量化设计效果等，进行了全方位的研究。
关键词：ATV 全地形车；结构；性能中图分类号：U463 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2016）10-0023-021 研究背景 随着人们生活水平的不断提高，集休闲、代步、军事等功能于一身的ATV 全地形车，得到市场良好的反响，成为各大品牌公司争相研发生产的拳头产品。
国内外围绕其结构、性能展开的研究非常多。
相对国外先进的生产和研发技术水平，我国尚存在一定差距，目前我国关于此类的研究主要集中在平顺、安全、可靠等性能的优化方面。
2 车架有限元模型研究有限元分析对于分析ATV 全地形车的车架结构是比较好的方法。
通过建立车架的UG 模型以及CAE 模型，可以提供基础的结构方面的分析数据。
使用美国研发的HYPERMesh 软件，对全地形车的车架有限元模型采用多种类型的应用工具进行分析。
可以实现有限元分析的网格化等处理，将分析求解的实践大大降低。
使用车架UG 模型对车架有限元模型进行精确度的分析，可以帮助几何模型经过处理分析得到更加具有精准度的分析数据。
本文所举案例，是一款拥有自主知识产权的全新ATV 全地形车架。
该车架是目前市场比较流行的车架结构，在外型上进行了全新的改良和创新，车体的减震、制动等功能已经得到了厂家和市场的认可。
对该车进行UG 模型的分析，采用的是Catia 三维建模软件予以辅助。
图1 车架结构支撑状态图对该车有限元模型建立的步骤包括：（1）将部件和结构进行简化，忽略掉影响车架结构较小的结构和部件；（2）结合SHELL 壳单元的属性，对管构件、板构件的厚度等尺寸方向上的应力不予考虑，选用壳单元模拟结构，抽取车架结构中面；（3）为避免抽取中面时出现的缝隙、重叠、错位、边倒圆、小孔等缺陷，影响网格质量，需要对中面先进行几何处理；（4）对有限元模型中的网格数目、疏密、单元阶次、位移、布局、编号、节点等进行去网格化，结合车架特征，将中面进行大小约为4毫米的网格划分，可以采用焊接方法的节点耦合ID 单元来进行模拟；（5）通过对网格质量进行计算和检查可以划分出网格形状的理想状态和合适程度。
全地形车差速器壳体结构设计及有限元分析周新建;吴健;于孟【摘要】As an important component pan of All-terrain Vehicle driveaxle ,differential's torque distribution characteristics and strength directly affect steering performance ,passing performance and reliability of All-terrain Vehicle. Structure design of differential case on a type of 400CC All-terrain Vehicle is done,and 3D mode/s are established in Pro/E. Finite element analysis is used to analyze the static structure strength of differential case.lt shows that the strength and the stiffness of the differential case are satisfied.%差速器作为轴传动全地形车驱动桥的重要组成部件,其转矩分配特性和各构件的强度,直接决定着全地形车的转向性能、通过性和可靠性.针对某型400CC全地形车差速器壳体进行了结构设计,并在Pro/E中建立了差速器壳体的3D模型.对差速器壳体在三种不同工况下进行了有限元分析,分析结果表明差速器壳体的强度和刚度是足够的.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】3页(P49-51)【关键词】全地形车;差速器;结构设计;有限元分析【作者】周新建;吴健;于孟【作者单位】华东交通大学,机电工程学院,南昌,330013;华东交通大学,机电工程学院,南昌,330013;华东交通大学,机电工程学院,南昌,330013【正文语种】中文【中图分类】TH161 前言全地形车在国内是一个新兴的行业，具有良好的市场前景。
多功能全地形车可行性研究报告 (一)多功能全地形车可行性研究报告一、背景如今，人们对于交通工具的需求不再是简单地满足出行需求，而是更加多样化和复杂化。
多功能全地形车应运而生，它可以应对各种地形和天气条件，同时还具备多种用途和功能，越来越受到人们的青睐。
然而，它的可行性仍需深入研究。
二、定义多功能全地形车是一种可变形、全天候、多场景应用的交通工具。
它可以应对各种路况和天气条件，包括公路、乡村、沙漠、雪地等，并且可以完成多种功能，如旅游、娱乐、野外作业、应急救援等。
三、优点1.适应性强：多功能全地形车可以适应各种路况和天气条件，如狭窄的山路、雪地、草原等。
2.多种功能：多功能全地形车可以满足各种用途，如野外游览、露营、旅行、越野竞技、沙漠探险等。
3.可变形设计：多功能全地形车可以通过可变形设计来实现各种功能和应对各种路况，如转向件的伸缩自如，车身上下左右移动，轮胎的自由旋转等。
4.安全性高：多功能全地形车具有多种安全保障措施，如坚固的车身结构、稳定的制动系统、智能防抱死系统等。
四、可行性1.技术可行性：多功能全地形车所需的各种技术，如可变形设计、多场景适应等，已经得到了现代科技的支持。
2.市场可行性：研究表明，越来越多的人们在旅游和野外活动中需要一种多功能的交通工具，多功能全地形车可以满足这种需求。
3.经济可行性：多功能全地形车的设计和制作成本逐步降低，且市场需求不断增长，使得其经济可行性不断增强。
五、需改进之处1.可靠性：多功能全地形车的制造商需要提高其可靠性，使其更加适合应对各种环境和需求。
2.售后服务：多功能全地形车制造商需要提供更加完善的售后服务，包括维修、保养和技术支持等。
3.价格：目前多功能全地形车的售价较高，需要不断降低成本，提高竞争力。
六、总结多功能全地形车是一种全新的交通工具，具有适应性强、多种功能、可变形设计、安全性高等优点，具备技术、市场和经济可行性，但需改进其可靠性、售后服务和价格等方面。
全地形工程车项目可行性研究报告1.项目背景全地形工程车广泛应用于建筑、农业、采矿等领域，具有在各类地形条件下进行工程施工和运输的能力。
然而，在一些极端或复杂的地形环境下，传统的工程车辆无法胜任工作任务。
因此，开发一种全地形工程车成为了大型工程项目的迫切需求。
2.项目目标本项目旨在研发一款全地形工程车，能够在恶劣的地形条件下安全高效地进行工程施工和运输。
具体目标包括：(1)在处理复杂地形时能够保持平稳、可靠的性能；(2)具备足够的载重能力，满足各种工程施工任务需求；(3)具备灵活的转向和操控能力，适应不同地形环境。
3.可行性分析(1)市场需求：(2)技术可行性：在目前技术条件下，开发一款全地形工程车是可行的。
通过采用先进的轮胎材料和悬挂系统，可提高车辆在复杂地形下的通过性和稳定性。
并且，利用先进的控制系统，能够提高车辆的转向和操控能力。
(3)经济可行性：市场对于全地形工程车的需求量大，因此，一旦开发成功并推向市场，预计销售额将可触及数亿美元。
同时，该项目的研发成本和生产成本相对较高，但由于目标市场广阔，预计收回成本并获得可观利润。
(4)管理可行性：为了确保项目的成功推进，需要建立高效的项目管理团队，明确各个环节的任务和责任。
合理规划项目进度，设定明确的里程碑，确保项目按时交付。
4.市场前景5.风险分析(1)技术风险：开发全地形工程车需要借鉴并创新先进的工程机械技术。
技术上的不成熟和设计上的不合理可能导致项目的失败。
(2)市场风险：(3)生产风险：生产全地形工程车需要高度的生产技术和设备，由于生产过程中的不可控因素，可能会导致产品质量问题和交付延迟。
6.项目推进计划(1)研发阶段：包括技术研发、模型制作和测试验证等，预计需要12个月的时间。
(2)生产阶段：根据研发阶段的成果，进行产品批量生产和质量控制，预计需要6个月的时间。
(3)销售推广阶段：制定市场推广计划，与国内外潜在客户进行合作，预计需要3个月的时间。
钢管式全地形四轮越野车车架设计与分析摘要：汽车车架是发动机、底盘、车身各总成安装的基础和关键承载部件，车架设计的好坏直接影响到汽车的安全性、舒适性和动力性，直接关系到整车性能。
本文通过三维软件设计对钢管式全地形苏伦越野车的车架进行了设计，通过理论分，对汽车车架的常用分析进行了校核，然后利用ANSYS Workbench对整个车架进行了静力学有限元分析，得到车架的最大变形与应力及其所在区域，可知该车架复合设计要求。
关键词：车架，全地形，越野车，设计，分析Design and analysis of steel tube type four wheeled off-road vehicleframeAbstract：The vehicle frame is the engine, chassis, body assembly base and key installation of bearing parts, the frame design will have a direct impact on vehicle safety, comfort and power, directly related to the vehicle performance. This paper through the three-dimensional software design of frame steel pipe type all terrain Suellen off-road vehicles are designed, through theoretical analysis, analysis of the commonly used automobile frame were checked, and then use ANSYS WorkBench for the whole frame of the static finite element analysis, the deformation of the frame with the stress and the region, the frame composite design requirements.Key words: Frame, All terrain, Off-road vehicle, Design, Analysis目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 国内外研究状况 (1)1.3 课题的研究意义 (3)2 车架的基本理论 (4)2.1车架的类型 (4)2.2 车架的发展 (6)2.3 各种车架的优缺点 (6)2.4 车架基础理论 (7)3 设计软件的介绍 (10)3.1 UG NX的技术 (10)3.2 UG NX的结构 (10)3.3 UG NX的功能模块 (10)3.4 UG NX三维造型设计步骤 (11)4 车架总成设计 (13)4.1 车架的结构设计 (13)4.2 车架的设计计算 (14)4.3 车架的受力分析与校核 (16)4.4 行车制动计算 (18)4.5 悬架的选择 (19)5 ANSYS分析 (20)5.1 ANSYS WorkBench分析软件 (20)5.1.1 有限元分析的基本思想 (20)5.1.2 ANSYS Workbench概述 (20)5.1.3 ANSYS Workbench提供的分析类型 (21)5.2 车架有限元分析模型建立及分析 (21)参考文献 (29)致谢 (31)1 绪论1.1 引言进入二十一世纪以来，随着科学技术的不断飞速发展，人们的生活水平也在不断的提高，因此人们对生产制造业的要求也变得越来越高，尤其是近些年来对汽车行业的需求，已呈现多元化，全地形车（ATV）作为一种全新型的车，由于其可应用与多种车辆，且又不收道路与法规的限制，所以其在欧洲与北美等地方十分流行，全地形车架作为整车的重要承载部件，是保证整车运行可靠性以及行驶寿命的重要条件，整车的操作性，行驶的安全性以及乘坐的舒适性，在各种工况下的运动都与之具有重要的关系，作为一种可以在全天候下使用的车辆，它的工作环境一般比较复杂，车架上承载各种车辆的主要及辅助系统设施，所以车架的基础刚度，强度会影响全地形车的性能。
全地形车车架早期失效原因分析与结构改进 1黄文军发布时间：2021-08-12T06:34:09.856Z 来源：《中国科技人才》2021年第12期作者： 1黄文军 2鲁国庆 3张玮[导读] 文章主要是分析了国内外有限元技术、模态分析技术以及振动舒适性的研究现状，在此基础上讲解了有限元方法的概念及应用，最后探讨了全地形车车架有限元建模，望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。
1黄文军 2鲁国庆 3张玮身份证号码1：3212021969****1531；2 ：3210201973****0638；3：3212841988****0237摘要：文章主要是分析了国内外有限元技术、模态分析技术以及振动舒适性的研究现状，在此基础上讲解了有限元方法的概念及应用，最后探讨了全地形车车架有限元建模，望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。
关键字：全地形车车架；有限元；模态分析；结构优化1、前言全地形车作为一种全新概念的车型，其的使用工况较为复杂且越野性能十分突出，能够应用在沙地、泥地等的地形中，已被广泛应用在农业、军事、消防等的领域。
但其对车架的性能要求较高，为此有关人员应当对其的车架进行分析，不但也优化其的结构且有效改善到其的振动特征，才能够有效提升到全地形车的舒适性。
2、国内外研究现状2.1、有限元技术应用现状1960年，美国的W.Clough首先命名有限元方法。
从那时起，有限元技术已经越来越多地被研究，应用领域已经变得越来越广泛。
它已从航空领域延伸到各行各业。
通过有限元方法，人们可以在各种工作条件下预测压力和应变，并且有规则。
难以通过传统方法分析实际工程问题。
在计算机技术完全开发之前，由于部分微分方程的难度，只能解决简单的负载和常规结构形状模型。
然而，难以解决材料非线性，几何非线性，复杂边界条件，不规则边界，厚度突变甚至裂缝等问题，并且难以准确地解决。
通过古典弹性力学方法来解决它是非常困难的甚至不可能的。
第12期2010年12月机械设计与制造M achi ner yD esj gn＆M anuf act ur e195文章编号：100l 一3997(2010)12_0195-03全地形车覆盖件结构可靠性设计分析宰明显诚t 朱才朝：李绍斌，(1重庆理工大学工程训练中心，重庆400054)(2重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆400030)(3重庆师范大学艺术系。
重庆400030)St udy Of r e ¨ab ¨i t y des i gn f or t he s t r uc t ur es of at 、，cover panel M I N G Xi an-chen91Z H U C ai _cha02UShao —bi n3(1E n 西neer i ng Tr ai ni ng C en t er ，C ho ngqi ng U I l i ver s 毋0f Techn0109y ，C hongqi ng 400054，C hi na)(2st at e K e y Laborat ory of M echani cal 1'r a n8m i s s i on ，C hongqi ng U Il i vers i t )r ，Chongqi I 塔400030，Chi na)(3A r tIns t i t ut e ，C hongqi ngN o 珊alU ni vers i t y ，C hongqi ng 400030，C hi na)【摘要】首先对全地形车体覆盖件的总体布局、车体构件刚度以及工艺性进行了研究，其次在u —ni graphi cs 软件中建立覆盖件扣件的数据模型，用通用数据格式pa 瑚ol i d 将模型导入到A N sY S 环境中，建立扣件的有限元模型。
用有限元理论分析扣件不同部位应力应变特性。
针对出现的问题提出了一种基于油泥模型的现实装配和C A D 结构辅助设计相结合的全地形车体覆盖件并行设计方法。
并结合一款实车覆盖件的设计开发，来验证上述方法的有效性和实用性。
关键词：沙滩车；覆盖件；结构设计；可靠性I A bst r 凇t 】如r ese ar ckd on 伽e ，趔鲫-删妒，聊m ，604删D 以鲫1‘c ￡u 陀，据c 危n 记s 册d ￡kn 6u 现o ，加如z加rtk 泐，诂p 口，zeZ 矿口移e ，l 幻如6y Ht 以拓i ，lg 踟咖危幻ss 妒毫l Jn 地．^￡r 掰话Zm ed t 7把t ock pn ，圮Z modef i r L 幻∥一历抛e 跆舭眦啪如Z 6，，A N S Y S s 妒伽re ．丁k s 讹s s m 奶岱诂on d 卣弦陀眦pn 哟矿泐k p 观PZ 埘ns c 们{ed o 砒6∞ed on ∥n 娩eze 础瓜膨加正^6^嶝如M 删。
ne 埘p 硎肌Z 胱￡加d 6∞ed D 乃c 协啪如Z 傩5e 舶矽讲谢cA D ，胁d 舭冯淞es 琥括胱舶d 幻口pM 疵以A Tv c 伽er p 僦Z 如s 泓死e res 以如t ，e 晰舭删幻枷妙珊以r eZ 渤饿砂矿f ．I l e 如s 咖胱舶正K ey wor ds ：A ¨t er r ai n veh i cl e ；C ov er pa 肿l ；St 邝ct ur e desi 印；Rel iabnit y中国分类号：TH l 6，T G l l 3文献标识码：A1前言A 1V 是全地形车(A ⅡTem i nvehi cl e)的英文缩写，在国内通常被称为沙滩车。
该车型区别于其他，J 嘶车、客车的主要特性在于：车排量通常为(200嵋00)I IIl ，额定功率通常为10kw ；突出越野性能，适用于各种路面包括泥地、沼泽地、沙地等；广泛应用于农业、林业、地质石油勘探等行业，而且也可用于军事镢峨。
该车型覆盖件i 殳汁是整车设计韵重点内容。
其中结构设计目的是设计出能够承受负荷和汐仂Ⅱ变形的常!I f 牛，用极限状态原理来定义为：“结构设计的目的是获取—种实际可行韵力案使所设剜雷鸲酎‘知毙够胜任其使甩要求且留有余地，也就是说，不应邀蹦嬲艮状态。
”因此对E 腓车覆粼总倒布局、构件刚度、工艺性等、遴厅研究，应用有限元鲤}c 测覆盖件扣件的承载能力进行分析，并由分析结果提出了基于原型样件谤槲和C A D 辅盼没汁悻囊春合的并行设计方法，将该方法运用于沙滩车车体覆盖件的结构没汁。
2沙滩车车体覆盖件的总体布置2．1车体覆盖件的总体布局沙滩车覆盖件是指保险杠、踏板、挡泥板(驱动轮、导向轮)、前后体覆盖件以及其他的冲压件(仪表罩、油箱等)。
保险杠上设计装有栅格板。
栅格板将会留出足够的进气孔(视发动机散热面积而定)。
后驱动轮和前轮的挡泥板的布置要考虑到驾驶员的容身空间和上下车的方便性。
前后大灯的灯罩必须与车架进行连接定位以防止车体在运行过程中灯具发生晃动。
后尾灯灯具必须与排气管留有足够的间隙以防止灯具注塑件因受排气管排出的高温气体的影响而发生收缩变形。
前后体覆盖件是整车外形部件的主体，覆盖了绝大多数的面积。
它们的有效安装定位都是通过与车架以及其他构件的相互配合来完成。
2．2三角网格化的车架数据模型校验．考虑车体覆盖件车架数据的配合，用车架数据来校验车体覆盖件总体布局的合理性，以减少曲面建模工作的反复。
在实际的开发中，油泥模型开始塑造前就要测量车架的三维数据。
导人到cA D 软件里面的三角网格化的车架模型，如图l 所示。
图l 三角网格化的车架模型★来稿日期：201伽2一16★基金项目：新世纪优秀人才支持计划资助(NcET_05—0766)，重庆市教委科学技术研究项目资助(K J070818)196明显诚等：全地形车覆盖件结构可靠性设计分析第12期车架大都是由几何特征较为规则的钣金件焊合而成，一般是通过C M M三维测量仪测出与装配相关的关键数据点，然后再用cA D软件进行实体建模。
车架的三维数据模型只是为了验证整车覆盖件装配的合理性，并不是开发设计的对象，可省略车架数据模型的三维首建工作。
直接将车架扫描后的点云导入到逆向设计软件中，去除噪声点和无用点后保存为s r r L格式，将其导入到C A D设计软件里面，进行干涉装配检查。
3沙滩车车体构件的刚度沙滩车的作业条件变化多样。
覆盖件的早期损坏多是在应力应变比较集中的地方产生的，且是一种交变应力作用下的疲劳损坏。
覆盖件的结构刚度改善的具体措施：一方面工程上常采用冷作硬化来提岛某些构件在弹性极限内所能承受的最大载荷。
在覆盖件设计中，采用成型件、拉延件、翻边件等，都是冷作硬化工艺方法的实际应用。
另一方面在结构设计当中增加构件刚度的方法是在覆盖件主要结构面上设计出加强筋或棱线等，用以切断刚性最差的轴线，改变其l贯性矩，使振动受到抑制。
加强筋或棱线的布置，一般都要沿着构件的对角线或平行于构件表面的U向和V向来分布，在深弯曲的构件上，加强筋应该垂直与构件的弯曲轴线。
加强筋的轴线要直，否则在振动中会引起扭转变形。
如果采用交叉筋时还要考虑到在交叉点处容易产生应力集中而丧失刚性。
加强筋的结构设计类型，如图2所示。
图2加强筋的结构设计类型对于覆盖件曲面变化较大，无法加入常规加强筋时，可以考虑沿覆盖件内表面u向V向设计加强筋，此目的在于设法增加抗弯截面模鼍，提高其刚度。
衬筋的断面结构形状种类较多，一般多为矩形和圆弧形。
除以上方法外，增加覆盖件的厚度、增加连接固定点都能改善构件的刚度。
4沙滩车车体构件的工艺性工艺性良好的设计能以较少的原材料和劳动量获得质鼍优良的产品，会使技术准备工作及生产管理更加经济合理。
沙滩车覆盖件工艺性好坏的检验标准如下；首先是否有利于产品的通用性和互换性。
在改型设计(主要采用正向设计)中和系列产品设计(主要采用逆向设计)中，尽可能使零件通用(例如一些常规的覆盖件与车架的安装位置定位)，以便使用现有设备、工艺装备和工艺流程。
其次是否有利于简化加工和安装工序。
用简单的冲压工序来完成优质零件的加工。
对于覆盖件分块和随后每部分结构设计是否合理，很大程度上是由后续零部件的冲压以及覆盖件的模具设计的繁简体现出来的。
最后是否有利于减少废品、提高材料的利用率和降低材料的消耗。
覆盖件通常均采用开模具制造，在此之前，厂家首先做一个快速原型制造，按照一比一快速原型制造出来的覆盖件样品用于装车，检验各项参数；针对在实际装配过程中出现的问题，提出具体的修改意见，对已完成覆盖件设计数据进行再次的修改直到最终完成产品设计，达到用户的要求。
5覆盖件应力—应变工程相关性的分析方法工程分析只能对产品在承受载荷时的行为进行评估，原因是要对材料的性能、形状规则性和边界条件等做大量的假设，并且它们都是被简化了的。
理论关系式是由数学过程推导出来，在推导过程中会包括其他一蝗假定。
受压构件和绕曲构件的受压翼缘，有时用靠附着的加强筋加固的薄板制成，在覆盖件这种表面受力型的沙滩车中，这种构造尤为常见。
计算载荷时可将薄板覆盖件中心部分的屈曲强度加上由加筋板和有效宽度的附板所组成的柱的强度而求得各部分或板的强度，此有效宽度由下式得出：担知、／等式中：q一对应于A=(￡／6)、／t的板系数；吒一加筋板和薄板。
V c，。
所组成的柱在破坏前承受的单位载荷。
由于单位载荷盯，和有效宽度m相关联，在计算山值时，有必要先假设一q，然后判断吒的值与甜是否协凋。
旺，矛玎∞计算出来后，加强筋和薄板的组合构件的强度为：‰I巴(^，+2洲)+(6勘，打7(2)其中盯’=o．3E圻，式中：，r功Ⅱ强筋的个数；A．—单个加强筋的截面积；6—加强筋的距离；盯’一薄板中部的临界屈曲应力；广-薄板的曲率半径。
在应力应变工程分析中，有限元技术被用来分析结构设计问题。
线性有限元技术用来分析求解负荷和变形都较小时所引起的应力和应变，建立覆盖件扣件的有限元模型，并对模型的受力特性进行分析，其分析结果，如图3所示。
图3运用线性有限元法分析扣件的应力应变特性在实际的装车路测过程中反映出的覆盖件的损坏多是在件与件问的拼接和搭扣处的断裂和损坏，改进的主要措施是将竖直向的搭扣设计改为水平向的拼接搭扣，减小了相互之间的作N o．12D ec．2010机械设计与制造197用力，同时解决了上述的问题。
该类型分析的结果就能够提醒设计者注意到潜在的高应力区域，并能使设计者对拐角半径、壁厚或固定制位等变餐进行优化。
6基于快速原型样件和虚拟装配的并行设计在采用测量设备、应用cA D，cA M系统后，覆盖件的开发流程变为：油泥模型—三坐标测量(激光扫描测量卜运用计算机辅助设计软件完成模型的曲面建构结构设计—快速成型一样件装配—误差修正(重复这个过程直到满意为止)．—送三维模型数据给模具厂。
