农用车底盘车架有限元分析

装载机前车架参数化有限元分析技术研究的开题报告一、研究背景和意义装载机是工程机械中的一种重要的设备，在建筑施工、采矿、物流等行业起着重要作用。

但是，装载机作为一种重型机械设备，在工作中常常处于高强度、高载荷、瞬间冲击等恶劣的工作环境中，长期使用容易导致车架疲劳、裂纹等问题，严重影响机器的使用寿命和安全性能。

因此，对装载机前车架进行参数化有限元分析，探究车架在高载荷下的应力分布和变形情况，具有重要的现实意义。

二、研究内容和途径本研究将以某型装载机的前车架为研究对象，采用有限元方法对其进行参数化建模，探究车架在不同负荷下的应力分布和变形情况，并分析其疲劳寿命和安全性能。

主要研究内容包括：1.完成装载机前车架CAD三维建模；2.选择适当的有限元分析软件对车架进行参数化有限元分析；3.对车架在不同载荷下的应力分布、变形情况进行分析；4.基于有限元分析结果，探究前车架的疲劳寿命和安全性能。

三、研究目标和预期成果本研究旨在探究装载机前车架在高载荷下的应力分布和变形情况，进行疲劳寿命和安全性能分析，为装载机的设计和制造提供技术支持和指导。

预期成果包括：1.完成装载机前车架的CAD三维建模，获取前车架的几何尺寸和重要结构参数；2.完成有限元分析，获得前车架在不同载荷下的应力分布和变形情况，并得出其疲劳寿命和安全性能；3.对分析结果进行分析和总结，提出合理的建议和措施，提高装载机前车架的安全性和使用寿命。

四、研究难点和解决途径本研究的难点在于如何完成装载机前车架的参数化建模，如何选择适当的有限元分析方法和软件，并对分析结果进行合理的解释和总结。

解决途径包括：1.借助CAD软件完成装载机前车架的三维建模，利用MATLAB等软件，将车架各个参数进行统一的表示和管理，并与有限元分析软件进行连接；2.针对不同的载荷情况，选择合适的有限元分析方法和算法，对车架进行参数化的有限元分析；3.对分析结果进行合理的解释和总结，针对不同的问题提出相应的解决方案和建议。

试析农用车车架的结构分析与优化摘要：众所周知，我国自古以来就是农业大国。

而新时代下我国正朝着农业强国的方向发展。

农业技术水平的提升对于提高我国农业生产效率、降低农业生产难度是大有裨益的。

农业设施的普及和完善是我国农业科技得到发展的一个重要体现。

农用车作为农业生产运输中的主要设备之一，也在积极的探寻改良之路。

农用车的车架是整个车身结构中最主要的承载构成部分。

其结构和性能的稳定性直接决定着农用车的承载能力。

因此，在对农用车进行改良时，对车架的结构设计进行优化是必经之路。

在本文中，笔者以某款中型农用车为主要研究对象，在建立有限元结构模型的基础上对其车架结构进行了分析，并提出了优化方案。

关键词: 农用车; 车架结构; 模型分析; 结构优化前言农用车的主要作用是对各种农产品进行运输。

其特点有以下三点：(1)承载量大。

农户在进行运输时，为了节约运输时间、减少运输次数往往会在每次运输时都将载重量增加到最大。

因此，农用车长期处于过载的运行模式之下。

（2）运行环境较差：农村地区的公路情况较差。

农用车一般在乡间小路和崎岖不平的山路上作业。

因为在崎岖的道路上行驶时车身与路面发生撞击使得车身震荡，且发动机的输出功率不平稳。

这对于车身尤其是车架的质量有较高的要求。

（3）造价较低。

农用车与商务车和私家车不同，农户购置的主要目的是帮助完成农业生产。

且考虑到农户的购买力优先，因此农用车的造价必须控制在合理的范围内。

考虑到以上三点，如何在有限的生产成本内对车身的车架进行优化设计以使其能够在恶劣的环境下稳定、高效的运行就成了我们研究的重点。

1 车架有限元模型的建立从目前的实际情况来看，对农用车车架结构进行分析和优化的一般方法是将有限元方法、实验技术和优化算法三者进行有机的结合。

因此第一步就是建立起有限元模型。

所谓有限元法（FEA），其基本思想是把连续的几何结构离散成有限个单元。

并在每一个单元中设定有限个节点，从而将连续体看作仅在节点处相连接的一组单元的集合体，同时选定场函数的节点值作为基本未知量并在每一单元中假设一个近似插值函数以表示单元中场函数的分布规律，再建立用于求解节点未知量的有限元方程组，从而将一个连续域中的无限自由度问题转化为离散域中的有限自由度问题。

农用运输车车架动静态有限元分析的开题报告1. 研究背景和目的农用运输车是农业生产中不可缺少的运输工具，它承担着运输农产品、农用物资等重要任务。

然而，随着农业科技的不断发展，农用运输车的要求也越来越高，如载重量、运输速度、安全性等方面都需要得到提高。

针对农用运输车车架的动、静态特性问题，本研究旨在利用有限元分析方法，对农用运输车车架进行动、静态分析，为提高农用运输车的性能和安全性提供理论依据。

2. 研究内容和方法2.1 研究内容本研究的主要研究内容如下：（1）农用运输车车架的结构特点和载荷特点分析（2）建立农用运输车车架有限元模型（3）对农用运输车车架进行静态分析，考虑不同载荷情况下的应力和变形情况（4）对农用运输车车架进行动态分析，考虑车辆在不同道路条件下的受力情况2.2 研究方法本研究采用以下方法进行研究：（1）文献调研法：对相关文献进行搜集、整理和分析，了解农用运输车车架结构和有限元分析方法等方面的研究现状和发展趋势。

（2）理论分析法：通过理论方法分析农用运输车车架的结构特点、载荷特点等因素对车架动、静态特性的影响。

（3）有限元分析法：利用ANSYS、ABAQUS等有限元分析软件，建立农用运输车车架的有限元模型，并对其进行动、静态分析。

3. 研究意义（1）为提高农用运输车的性能和安全性提供理论依据。

（2）为农用运输车的设计、制造和运输提供参考。

（3）为相关领域的研究者提供参考和借鉴。

4. 研究计划和进度安排本研究的主要工作计划和进度安排如下表所示：序号 | 工作内容 | 时间节点-----|---------|--------1 | 文献调研 | 第1-2周2 | 农用运输车车架的结构和载荷特点分析 | 第3-4周3 | 建立农用运输车车架有限元模型 | 第5-6周4 | 对农用运输车车架进行静态分析 | 第7-10周5 | 对农用运输车车架进行动态分析 | 第11-14周6 | 成果总结和撰写论文 | 第15-16周5. 项目预算和资金来源本研究预计总投入50万元，其中包括设备购置、人员经费、实验费用等。

农用车底盘车架有限元分析
王善军;余其霞
【期刊名称】《湖南农机》
【年(卷),期】2010(037)009
【摘要】车架是汽车上重要的承栽部件,车辆所受到的各种载荷最终都传递给车架,因此,车架结构性能的好坏直接关系到整车设计的成败.利用有限元分析软件,对某农用车车架进行了有限元分析,计算出了车架的应力分布、弯曲强度、和各阶振动模态,提出了改进意见,使其结构能够更好地满足强度和刚度要求,它对提高汽车动、静态性能和优化车身、车架结构设计,缩短新车开发周期,节约开发费用,均具有重要意义.
【总页数】3页(P55-57)
【作者】王善军;余其霞
【作者单位】霍邱县农机局,安徽,霍邱,237400;霍邱县农机局,安徽,霍邱,237400【正文语种】中文
【中图分类】S22
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2.自卸车底盘车架的改装设计及有限元分析 [J], 赵美云;康晓妮;严厚林;王锐锋
3.纯电动城市客车底盘车架有限元分析及轻量化设计 [J], 任可美;戴作强;郑莉莉;冷晓伟;廖佩诗
4.农用车底盘车架有限元分析 [J], 王善军;余其霞
5.客车底盘车架有限元分析 [J], 梁洪明; 王靖岳; 徐磊
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收割机车架有限元优化分析——基于半定规划增广拉格朗日算法蔡畔【摘要】为了提高水稻收割机车架结构的设计效率,使用MSC.Patran软件对结构进行了优化设计,并在拉格朗日动力学分析过程中引入了二次半定规划模型,提出了解决此问题的增广拉格朗日算法,并通过有限元数值计算,验证了算法的可靠性.在Patran软件中导入了车架的结构模型,利用位移法对车架满载工况进行了简化,在铰接位置设置了扭矩和弯矩载荷,通过迭代计算得到了车架在作业工况时的最大应力,利用特征值提取方法得到了前18阶固有频率,验证了车架的动态特性,提高了设计效率.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2017(039)002【总页数】5页(P66-70)【关键词】收割机车架;拉格朗日;二次半定;Patran软件;有限元【作者】蔡畔【作者单位】吉林工商学院,长春130507【正文语种】中文【中图分类】S225.4水稻联合收割机的工作环境一般为沼泽地，在作业过程中，其车架结构较为容易出现韧性断裂和变形过大，从而发生疲劳破坏，导致收割机的车架结构失效。

为了提高水稻收割机的设计精度，优化水稻收割机的车架结构，本研究引入了CAE技术，通过有限元仿真计算，对车架结构进行校核和优化设计，对于提高水稻的收获技术具有重要的意义。

随着计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)和计算机辅助制造(CAM)技术的成熟和发展，运用计算机对水稻联合收割机进行优化设计成为可能。

通过计算机辅助设计可以建立车架结构的几何模型，然后对其进行结构静力学分析，验证车架结构的刚度和强度，避免在作业过程中产生大的变形和应力，导致车架结构失效。

对于车架模态的分析，可以防止作业过程中发生共振，产生过大的应力，运用计算机辅助技术对收割机车架进行优化设计，可以有效地降低设计和生产成本。

水稻收割机的半喂入结构是从全喂入结构的基础上设计出来的，不论是作业质量、收获效果还是结构上，都要优于全喂入式收割机。

目录一结构简介 (1)二计算载荷工况 (2)三有限元模型 (5)四静强度分析结果 (10)一、结构简介本次作业以某转向架构架为几何模型，进行静强度分析，下图为本次计算针对的某型转向架几何模型，结构上由侧架、摇枕、转臂座、齿轮箱吊挂、轴箱吊挂、一系减震器座等组成。

整个计算主要分为网格划分和静强度计算两个过程。

图1 某型转向架几何模型（a）图2 某型转向架几何模型（b）二、计算载荷工况根据要求，对转向架采取如下的加载方式： 1、约束图3 约束要求如下的局部视图中圈出处即为所加的约束之一；图4 模型中所加约束之一2、载荷在此点出建立Z 方向的位移约束在此点出建立X 、Z 方向的位移约束在此点出建立X 、Y 、Z 方向的位移约束在此点出建立Y 、Z 方向的位移约束图5 受力要求模型中加载作用力的局部视图如下（注：图中坐标系中红色为X 轴，绿色为Y 轴，蓝色为Z 轴）；图6 Z 轴正向26.2kN 的力在此处加26.2KN 的力，力的方向为Z 轴负方向在此处加26.2KN 的力，力的方向为Z 轴正方向在此处加45.6KN 的力，力的方向为X 轴正方向中心销半圆内部分（Z 方向距上盖板80mm,距下盖板131mm ，X 方向距离圆心7mm ）图7 Z轴负向26.2kN的力图8 中心处加载X轴正向45.6kN的力计算工况如下表1所示表1 工况工况横向（X向）纵向（Y 向）垂向（Z向）1 -- --+三．有限元模型整个模型由两类网格组成：构架采用壳网格单元建立模型，转臂座构件采用六面体网格建立模型；其中壳网格单元以四边形网格为主。

有限元模型重量为1422.015kg，结点总数为81382，单元总数为74991。

有限元模型如图9~12所示。

图9 壳单元模型（1/4模型）图10 转臂座实体网格模型图11 整体网格（a）图12 整体网格（b）需考虑对各个连接处的连接方式，根据工厂要求，具体连接处及连接方式可参考如下要求。

70吨大型液压挖掘机上车架有限元分析一、上车架计算工况挖掘机在工作过程中，作业对象千变万化，土质及施工现场也各异，上车架的强度和刚度情况对整机影响很大。

故选择了最危险工况来进行强度校核。

工况一：1)、动臂水平（上、下铰点连线）；2）、斗杆垂直，铲斗挖掘，且铲斗挖掘力为垂直方向。

图1 工作装置挖掘姿态（工况一）工况二：1)、动臂位于最低（动臂油缸全缩）；2）、斗齿尖、铲斗与斗杆铰点、斗杆与动臂铰点三点位。

图2 工作装置挖掘姿态（工况二）工况三：满斗最大卸载半径，并回转制动。

三、上车架受力分析1）、上车架受到配重、发动机、驾驶室、液压油箱、燃油箱、散热器等重量，为了补偿覆盖件等零部件对上车架的影响，通过密度设定来进行补偿，取ρ=9.0×103Kg/m3；另外，对于发动机、配重、液压油箱等由于震动产生的动载效应，设定发动机动载系数为2.0，其它分别为1.2。

另外上车架还受到动臂及动臂油缸的反作用力。

2）、铰点载荷的处理在挖掘机工作装置中，铰点是铲斗与斗杆、斗杆与动臂、动臂与机体以及各油缸和连杆机构与工作装置的连接构件。

因此，对于铰点处的载荷施加就显得尤为关键。

以往对于铰点处的载荷大多简化为集中力或等值的面载荷，施加集中载荷会产生很大的集中应力；施加等值面载荷无法全面考虑铰孔的应力分布情况。

本有限元计算铰点载荷的施加应用弹性力学的相关理论对销孔内表面的载荷简化为余弦分布的面载荷，（如图3所示）图3 铰点处余弦载荷分布余弦载荷分布假设：(1)载荷在x-y平面内在180°范围内按余弦分布；(2)分布力的方向为沿销孔表面的法向；(3)载荷在z向均布。

四、上车架有限元计算1）、有限元模型上车架实体模型采用应用软件Pro/Engineer建立，如图4。

上车架实体模型采用20节点三维实体单元SOLID95，有限元模型见图5。

上车架有限元模型共划分单元224984个，节点431815个。

图4 动臂三维实体模型图5 动臂有限元模型2）、有限元计算将各项载荷加入有限元模型后，计算结果如下：①工况一：图6 上车架Von Mises应力分布云图图7 上车架最大Von Mises应力处图8 上车架Von Mises应力分布云图（动臂铰点，去除最大点后）图9 发动机支座Von Mises应力分布云图图10 中框架Von Mises应力分布云图（前后板连接处）图11 上车架位移分布云图②工况二：图12 上车架Von Mises应力分布云图图13 上车架最大Von Mises应力处图14 上车架Von Mises应力分布云图（底盘底部）图15 上车架Von Mises应力分布云图（上车架前端）图16 发动机支座Von Mises应力分布云图图17 上车架位移分布云图③工况三：图18 上车架Von Mises应力分布云图图19 上车架最大Von Mises应力处图20 上车架Von Mises应力分布云图（第2大应力点）图21 上车架位移分布云图五、结果分析从以上三种工况计算结果来看，最大应力为182.603 Mpa，安全系数为：305/182.603=1.67，大于安全系数1.5，故满足强度使用要求。

汽车底盘车架设计中的有限元分析技术应用对于汽车制造商和设计师来说，设计一款坚固、耐用且安全的底盘车架是至关重要的。

在现代汽车设计过程中，有限元分析技术（Finite Element Analysis, FEA）被广泛应用于底盘车架设计中，以保证其结构的可靠性和性能。

本文将探讨有限元分析技术在汽车底盘车架设计中的应用，并介绍其在结构优化、材料选择和碰撞安全等方面的重要作用。

有限元分析技术是一种计算求解结构力学问题的数值分析方法，通过将底盘车架分割成有限个小单元（有限元），借助计算机进行离散化求解，从而得到车架在外力作用下的应力、应变、位移等力学响应。

这一计算模型可以准确描述车架的力学特性，并预测其结构行为。

首先，有限元分析技术在汽车底盘车架设计中的应用之一是结构优化。

通过对车架的有限元模型进行各种负载条件和约束条件的分析，设计师可以确定哪些局部区域受到最大的应力，从而确定哪些地方需要加强或重新设计。

例如，在汽车底盘车架的连接点和受力集中的区域，可以使用有限元分析来评估应力分布情况，以确保其强度和刚度满足设计要求。

此外，有限元分析还可以帮助设计师优化车架的减重设计，在保证结构安全性和刚度的前提下最大限度地降低车重，提高燃油经济性。

其次，有限元分析技术在材料选择方面也发挥着重要作用。

通过在有限元模型中引入不同材料的特性参数，设计师可以比较不同材料组合的效果，选取最佳材料以满足设计要求。

例如，比较不同材料的强度、刚度、耐腐蚀性等特性，以在保证结构安全性的前提下选择最轻最强的材料。

这种材料选择的优化可以有效地提高整个车架的性能，并且在节约成本的同时提高车辆的可靠性和可维护性。

最后，有限元分析技术在碰撞安全方面也具有重要意义。

通过对车架在碰撞事故时的有限元分析，设计师可以模拟和预测车辆受到冲击后的结构变形、应力分布和吸能能力等。

这对于汽车碰撞安全的设计和评估非常重要。

通过有限元分析的结果，设计师可以根据不同碰撞力的作用方式，合理设计车架吸能结构，以保护车辆内部乘客的安全。