汽车NVH正向设计中的系统模态匹配策略研究

2010年(第32卷)第5期

汽　车　工　程Aut omotive Engineering

2010(Vol .32)No .5

2010077

汽车NVH 正向设计中的系统模态匹配策略研究

3国家863重大科技专项(2006AA110101)和安徽省科技攻关重大项目(2009AKKG0221)资助。原稿收到日期为2009年7月7日,修改稿收到日期为2009年9月11日。

陈　剑

1,2

,穆国宝

1,2

,张丰利

(11合肥工业大学机械与汽车工程学院,合肥　230009;　21安徽省汽车NVH 工程技术研究中心,合肥　230009;

31徐州重型机械有限公司,徐州　221001)

[摘要]　分析了汽车各系统的振动情况,在汽车NVH 正向设计流程的基础上,总结出整车模态匹配的策略与

流程,并将其应用到某新车型开发中,很好地解决各系统间的模态匹配问题。

关键词:模态频率;NVH;正向设计;匹配

A Study on the Strategy for Modal Matching Bet w een

System s in Vehicle NVH Top 2down Design

Chen J i a n

1,2

,M u Guobao

1,2

&Zhang Fengli

11School of M echanical and Auto m otive Engineering,Hefei U niversity of Technology,Hefei 230009;21Auto m otive NVH Engineering and Technology Research Center A nhui P rovince,Hefei 230009;

31Xuzhou Heavy M achinery Co .,L td .,Xuzhou 221001

[Abstract]　The vibrati ons in vari ous syste m s of vehicle are analyzed .The strategy and work fl ow of modal matching are su mmarized based on the vehicle NVH t op 2down design fl ow .The strategy and work fl ow are app lied t o a ne w car devel opment,well s olving the modal matching p r oble m bet w een vari ous syste m s .

Keywords:m oda l frequency;NVH;top 2down desi gn;ma tch i n g

前言

目前,汽车开发已不再是单纯的结构设计和机构的实现,而是在取得优质零部件总成的基础上,开发出满足法规要求的产品并获得最优的系统性能。

汽车的NVH 性能越来越受到客户的重视,汽车开发过程中噪声与振动的控制显得尤为重要。伴随着整车开发方式的转变,整车振动噪声性能的控制重点也从过去的控制零部件和总成入手转变为偏重于对各总成之间性能的匹配。

文献[1]中提出了“V ”型汽车NVH 正向设计流程,并将设计过程分为6个步骤:(1)客户需求调研,建立用户需求数据库;(2)测试市场上竞争车型的NVH 性能参数;(3)确定待开发车型整车NVH 目标,并分解成各个系统及部件目标;(4)建模与优

化;(5)制作虚拟模型车;(6)样车的试制与调整。

本文中在汽车NVH 正向设计流程的基础上,对汽车NVH 性能最重要的指标———振动模态进行了研究,并提出了系统模态匹配策略与流程。

1　汽车各系统振动分析

承载式轿车由车身、动力总成和底盘3大总成组成;底盘又可细分为转向系统、悬架系统和制动系统等。汽车上各系统以不同的方式相互连接在一起,如动力总成、悬架系统、转向系统、排气系统和开启件直接与车身相连,排气系统又与动力总成相连。

动力总成的振动主要考虑两方面。(1)自身的刚体和弹性振动模态,刚体振动模态频率范围大概在5～20Hz;根据经验,弹性振动模态频率一般高于200Hz,远远高于NVH 分析所感兴趣的频率。

?370

　?汽　车　工　程2010年(第32卷)第5期

(2)发动机的惯性不平衡力引起的激励成为车内振动与噪声最主要的激励源,与发动机的缸数及怠速转速有关,轿车怠速转速一般为700～1000r/m in,其激励频率范围为20～35Hz。

车身结构振动不仅引起自身结构的疲劳损坏,而且是车内低频结构辐射噪声源,其频率范围为10～80Hz[2]。一般考察其一阶扭转振动模态和一阶弯曲振动模态,使其避开发动机的怠速激励频率,以免引起车身共振。

操纵机构的振动主要是由于安装吊挂刚度偏低、自身结构动力特性不当或车身振动过大而产生。操纵机构的振动容易使驾驶员疲劳,严重时可能引起操纵失控[2]。转向盘及管柱安装总成与车身振动或其它激励源发生共振时,会引起剧烈的上下跳动和左右摆动,因此转向系统也是模态匹配考虑的重要目标。

排气系统的振动主要由发动机振动和其自身排气激励所引起,并通过挂钩和吊耳引起车身地板的振动进而产生车内噪声,因此科学规划排气系统的模态特性,合理设计其悬挂点是控制此项振动的有效途径。

综上所述,汽车各系统振动模态匹配的重点是做好动力总成、车身转向系统、排气系统等几大系统的模态频率规划与分布,模态匹配的频率范围为5～80Hz。

2　模态匹配策略与流程

211　模态匹配策略

模态匹配最基本的原则是在设计上保证各子系统的模态频率不与发动机怠速激励频率发生共振。白车身及各子系统主要的振动频率都在5～80Hz以内,虽然能避开发动机的激励频率,但子系统之间很可能出现模态耦合的情况。在设计过程中,模态匹配的理想状态是各系统自身的模态彼此解耦,同时所有相邻的系统模态彼此解耦[3]。文中提出一种基于汽车NVH正向设计流程的整车模态匹配策略,它以模态规划表为基础、以车身为模态匹配中心、以外协系统为基本控制单元、以车身附属系统为匹配关键点。

21111　模态规划表

在汽车的开发过程中,为了在设计时避免相连系统产生共振,各部门工程师可协商制定各个系统的模态频率范围并绘制成表格,标出各个系统的模态频率,把相连系统的模态频率错开,即得到整车模态频率规划表[3]。在制定系统振动目标值时,应综合考虑客户需求、政府法规、竞争车型NVH性能、本公司技术水平以及发动机的怠速激励情况。各系统振动模态频率目标值的制定过程即是模态规划的过程。在模态匹配过程中以模态规划表为各个系统的设计指南,各部门应严格按照规划表来设计,当其中一个系统的模态频率发生变化时,必须根据这张表来调整与之相连系统的模态频率。

21112　车身

车身作为一个多自由度的弹性系统,其固有频率也就相应表现为无限多的固有模态,其低阶模态振型多为整体振型,高阶模态振型多为一些局部振型。合理的车身振动模态分布对汽车的NVH性能有着十分重要的影响。

在车身结构设计阶段,当结构动态特性不能满足模态规划表制定的目标值时,应对车身的模态参数进行修改。灵敏度分析是模态参数修改的理论依据,通常是将车身低阶整体模态频率提高到目标值水平,并保证车身足够的刚度和较轻的质量[4]。21113　外协系统

整车厂为了缩短开发周期,直接从零部件厂采购一些系统和部件,如排气系统、座椅、动力传动系统等。在采购过程中,整车厂与零部件供应商应充分协调合作,确定采购部件合理的NVH性能指标并写进采购合同,保证各系统合理匹配,实现整车NVH性能最优。

21114　其他系统

一些需要整车厂自己设计的部件,如转向系统、车身某些附属系统等,应该避开车身的第一阶弯曲模态频率和第一阶扭转模态频率。为实现整车有较好的NVH性能,通常采用的方法是:(1)使所设计部件的模态频率值远高于车身的一阶弯曲和一阶扭转频率;(2)将该部件布置在车身的模态节点上,如将油箱、电池等分别布置在车身弯曲模态的节点上。212　模态匹配流程

根据汽车NVH正向设计流程及模态匹配策略,制定整车模态匹配流程,见图1。将整个匹配过程分成概念设计、虚拟设计和样车试制3个阶段,在各个阶段应采取相应的控制措施严格遵守匹配策略。

2010(Vol.32)No.5陈剑,等:汽车NVH正向设计中的系统模态匹配策略研究?371

图1　整车模态匹配流程

3　模态匹配的实例研究

以某款汽车开发为实例,引入汽车NVH正向设计流程和汽车模态匹配策略。

311　概念设计

对新车型的几款竞争车型进行了NVH性能试验,包括整车和部件NVH水平测试、整车和部件NVH固有特性试验,其中固有特性试验主要包括整车模态试验、白车身与整备驾驶室模态试验、车架与整备车架模态试验、动力总成刚体模态试验、动力总成弹性模态试验、悬架固有频率试验、排气系统模态试验、座椅与转向系统模态试验以及传动轴模态试验等[5],通过上述试验建立竞争车型NVH性能数据库,确定开发车型的NVH指标及目标值分解,绘制整车模态频率规划表,如表1所示。

图2　白车身一阶扭转振型

312　虚拟设计

对白车身及各系统进行固有特性分析,以模态规划表为指南,对各不达标的系统进行结构修改,直到其振动频率满足模态规划表。图2为白车身一阶扭转振型图,分析结果显示白车身一阶扭转模态频

?372　?汽　车　工　程2010年(第32卷)第5

期

率为3319Hz,一阶弯曲模态频率为46173Hz 。根据模态规划表的要求,该白车身一阶扭转模态频率值还小于其设计目标值35Hz,因此对其进行了模态参数修改的灵敏度分析,

同时控制车身的扭转刚度、弯

曲刚度,以车身质量最轻为目标,进行优化并经调整后决定最终取值。车身灵敏度信息、其主要板件厚

度的优化结果和最终取值如表2所示。

图3为转向盘垂向振动模态,频率为22191Hz,

表2　车身各主要零件灵敏度信息及厚度的优化取值

设计变量抗扭灵敏度/Hz ?mm -1抗弯灵敏度/Hz ?mm -1

质量灵敏度

初始厚度/mm

优化结果/mm

调整结果/mm

前地板010553-014211142×10-201801702017顶盖后横梁外板

-01327-7113×10-2

2138×10-3101899019B 柱加强板

0121811177177×10-311511312113左右侧围218241123126×10-2017501702017门窗加强板-011799175×10-2

1119×10-3112110121后地板213711721145×10-201801702017后轮轮罩

01698014256115×10-301701702017A 柱内板0130611503152×10-311211601116B 柱内板

0126411155173×10-311511281113后背门安装板2102-1139×10-34172×10-311511565116后背门安装加强板

01917

1141×10-3

4139×10-3

112

01998

对转向系统支架进行灵敏度分析及优化,使转向系统频率达到目标值

[6]

。

图3　转向盘垂向振动

对模态频率规划表中的其他系统,结构设计工

程师可利用试验分析和CAE 分析的结果进行优化

设计,使其模态频率特性符合要求。313　样车试制与调整

经过大量的设计、分析和优化工作,形成符合预设目标的汽车NVH 虚拟样机。当样机同时满足汽车设计中安全性等其他要求后,可冻结设计数据,签订采购合同,试制样车。试制的样车可以在试验室中或道路上进行试验。一般是用三向加速度传感器测量人与车接触部件(如转向盘和座椅)的实测振动值与目标值的差异,进行必要的调整与修改,直至顺利批量生产。

(下转第393页)

2010(Vol .32)No .5汪孛,等:集装箱半挂运输车气动特性的数值仿真及改进?393　?

方流去。漩涡的消失使气流的能量损耗减少,阻力系数得到进一步减小。

图19为车身尾部对称面速度流线及速度云图。由图可见,尾部流场相对于原车型并未有明显变化,由于导流罩及间隙位置离尾部较远,各个参数的变化对尾部流场的影响不大

。

图19　车身尾部对称面速度流线及速度

云图(R =500mm,L =876mm )

4　结论

(1)原车型集装箱的前面形成强烈的阻滞区。

对整车的气动阻力影响较大。

(2)加装导流罩后,气动阻力随着导流罩的半径R 的变小而减小,最大的降幅为19134%。

(3)随着驾驶室与集装箱的间距减小,气动阻力变小。最大降幅为4166%。

(4)加装导流罩对气动阻力改进的效果明显优于驾驶室与集装箱间距改变所产生的效果。

(5)综合考虑导流罩的最佳圆角半径和驾驶室与集装箱的最佳间距,优于单个参数改变对气动阻力的影响,降幅为20159%。

参考文献

[1]　谷正气.汽车空气动力学[M ].北京:人民交通出版社,2005:25

-55.

[2]　Wood R ichardM ,Bauer Steven X S .Si m p le and Low 2costAer ody 2

na m ic D rag Reducti on Devices for Tract or 2Trailer Trucks[C ].S AE Paper 2003-01-3377.

[3]　傅立敏.汽车空气动力学[M ].北京:机械工业出版社,1998.[4]　Subrata Roy,Pradeep Srinvasan .External Fl ow Analysis of a Truck

for D rag Reducti on[C ].S AE Paper 2000-01-3500.

[5]　王靖宇,胡兴军,等.导流罩对轻型货车气动特性影响的数值模

拟[J ].吉林大学学报(工学版),2008,38(1):12-16.

[6]　王福军.计算流体动力学分析[M ].北京:清华大学出版社,

2004:124.

[7]　Khonge A shok D,Jain Sunil K,et al .Si m ulati on of the Fl ow 2Filed

A r ound a Generic Tract or 2Trailer Truck[J ].S AE Paper 2004-01-1147.

[8]　赵兰水,孔祥雷,等.井字形格栅对厢式货车减小气动阻力的实

验研究[J ].兵工学报,2002,23(3):399-401.

[9]　涂尚荣,张扬军,等.汽车外流场仿真的复杂网格系统生成

[J ].汽车工程,2002,24(5):408-411.

(上接第372页)

4　结论

文中总结出一种汽车系统模态匹配的策略,将该策略流程化,并应用于某款汽车开发过程。通过

应用模态匹配策略,制定模态频率规划表,在整车NVH 虚拟设计平台上,设计出模态频率分布趋于合理,避免各总成系统(白车身、门盖系统、转向盘转向柱系统、排气系统、悬架系统等)的共振耦合,达到了提高整车系统模态频率值的目标。

参考文献

[1]　范习民,陈剑,等.基于系统工程原理的汽车NVH 正向设计流

程[J ].农业装备与车辆工程,2007(7):3-5.

[2]　魏燕钦.NVH 与汽车开发[DB /OL ].htt p://chinavib .com /f o 2

rum /vie wthread .php?tid =22331&extra =page%3D2.2006-8-15.

[3]　庞剑,谌刚,何华.汽车噪声与振动—理论与应用[M ].北京:北

京理工大学出版社,2006.

[4]　高云凯.汽车车身结构分析[M ].北京:北京理工大学出版社,

2006.

[5]　翁建生.汽车产品研发过程中整车NVH 性能的设计与控制

[C ].LMS 第二届中国用户大会论文,2007.

[6]　田得旺,田冠男,等.汽车转向系统避免怠速共振的模态优化方

法[C ].MSC 中国用户论文集,2007.

汽车冷却系统匹配设计

一、冷却系统说明二、散热器总成参数设定及基本性能要求三、膨胀箱总成参数设定及基本性能要求四、冷却风扇总成参数设定及基本性能要求五、橡胶水管参数设定及基本性能要求一、冷却系统说明

内燃机运转时，与高温燃气相接触的零件受到强烈的加热，如不加以适当的冷却，会使内燃机过热，充气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃等），机油变质和烧损，零件的摩擦和磨损加剧，引起内燃机的动力性、经济性、可靠性和耐久性全面恶化。但是，如果冷却过强，汽油机混合气形成不良，机油被燃烧稀释，柴油机工作粗爆，散热损失和摩擦损失增加，零件的磨损加剧，也会使内燃机工作变坏。因此，冷却系统的主要任务是保证内燃机在最适宜的温度状态下工作。 1.1 发动机的工况及对冷却系统的要求一个良好的冷却系统，应满足下列各项要求： 1）散热能力能满足内燃机在各种工况下运转时的需要。当工况和环境条件变化时，仍能保证内燃机可靠地工作和维持最佳的冷却水温度。 2）应在短时间内，排除系统的压力。 3）应考虑膨胀空间，一般其容积占总容积的4-6%； 4）具有较高的加水速率。初次加注量能达到系统容积的90%以上。 5）在发动机高速运转，系统压力盖打开时，水泵进口应为正压； 6）有一定的缺水工作能力，缺水量大于第一次未加满冷却液的容积； 7）设置水温报警装置； 8）密封好，不得漏水； 9）冷却系统消耗功率小。启动后，能在短时间内达到正常工作温度。 10）使用可靠，寿命长，制造成本低。 1.2 冷却系统的总体布置冷却系统总布置主要考虑两方面：一是空气流通系统；二是冷却液循环系统。在设计中必须作到提高进风系数和冷却液循环中的散热能力。提高通风系数：总的进风口有效面积和散热器正面积之比≥30%。对于空气流通不顺的结构，需要加导风装置使风能有效的吹到散热器的正面积上，提高散热器的利用率。在整车空间布置允许的条件下，尽量增大散热器的迎风面积，减薄芯子厚度。这样可充分利用风扇的风量和车的迎面风，提高散热器的散热效率。一般货车芯厚不超过四排水管，轿车芯厚不超过二排水管。在整车布置中散热系统中，还要考虑散热器和周边的间隙，散热器到保险杠外皮的最小距离100毫米，如果发动机的三元崔化在前端的话，还要考虑风扇到三元催化本体距离至少100毫米，到三元催化隔热罩距离至少80毫米。一般三元催化的隔热罩到本体大概有15毫米，隔热罩厚度为0.5－1毫米，一般材料为st12。 1.2.1散热器布置货车散热器一般采用纵流水结构，因为货车的布置空间也较宽裕。而且纵流

汽车轮毂加工工艺分析

汽车轮毂加工工艺分析摘要：文章通过对商用车轮毂零件的机加工工艺及路线设计等内容的分析，详细讨论了汽车轮毂从毛坯到成品的机械加工工艺过程，并制定了相应的机械加工工艺规程，对轮毂的加工工艺进行了探讨与分析，以供各位参考。关键词：汽车轮毂；零件；机加工工艺近几年来，随着经济的发展，我国的商用车越来越得到更广泛的应用，轮毂作为汽车底盘的一个关键件，汽车在行驶过程中轮毂作旋转运动，内孔装有轴承起到了支撑车辆的作用。轮毂的材质、加工尺寸、形位公关的控制是车辆在使用中所要关注的问题。通过对轮毂的加工工艺进行分析，了解轮毂在尺寸控制方面的关键特性，对我们了解轮毂及使用上具有重要意义。 1零件分析 1.1零件的结构分析汽车轮毂属盘套类零件（如图1所示），零件的外表面为阶梯带凹槽、加强筋，内表面为阶梯孔，这个属于典型的盘套类零件，同时又具有轴类零件的特征，是以轮毂及上下端为主要加工表面，且有较高的尺寸公差和形位公差要求。 1.2零件的生产纲领及零件的生产类型在设计制造工艺路线时要考虑汽车轮毂是具有大批量生产的特点，所以要制定合格的工艺路线和合适的设备、刀具、量具、检具，来提高生产效率，降低生产成本，提高经济效益。 2工艺规程设计 2.1制定加工工艺路线加工工序名称见表1。本工艺路线的优点在于第3序，轮毂的内外轴承位、油封位、制动鼓安装止口位四者同轴度要求很高，技术要求为：↗0.05，本工艺路线，以工序集中的方式，将四者的形位公差要求在同一次装夹后，一次加工成型，有效减少多次定位引起形位公差误差。其余孔口倒角部份不在此工艺路线中列出。 2.2定位基准的选择确定加工工艺路线后，选择基准是工艺规程设计中的重要工作，选择正确与合理的基准，可以保证加工质量的一致性，提升加工效率，减少对工人技能水平的依赖。选择合适的基准必须从零件的加工精度、特别是加工表面的相互位置精

汽车冷却系统设计要求

汽车冷却系统设计 ——叶海见汽车冷却系统设计 (2) 一、概述 (3) 二、要求 (3) 三、结构 (3) 四、设计要点 (6) （一）散热器 (6) （二）散热器悬置 (6) （三）风扇 (6) （四）副水箱 (8) （五）连接水管 (8) （六）发动机水套 (8) 五、设计程序 (8) 六、匹配 (8) 七、设计验证 (9) 八、设计优化 (9)

一、概述二、汽车对冷却系统的要求（一）汽车对冷却系统有如下几点要求 1、保证发动机在任何工况下工作在最佳温度范围； 2、保证启动后发动机能在短时间内达到最佳温度范围； 3、保证散热器散热效率高，可靠性好，寿命长； 4、体积小，重量轻，成本低； 5、水泵，风扇消耗功率小，噪声低； 6、拆装、维修方便。（二）冷却系统问题对汽车的影响 1、冷却不足时，会导致内燃机过热，充气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃等），机油变质和烧损，零部件摩擦和磨损加剧（如活塞、活塞环和缸套咬伤，缸盖发生热疲劳裂纹等），引起内燃机的动力性、经济性、可靠性全面恶化。 2、冷却过剩时（40～50℃），汽油机混合气形成不良，机油被燃油稀释；柴油机工作粗暴，散热损失增加，零部件磨损加剧（比正常工作温度工作时大好几倍），也会使内燃机工作变坏。三、冷却系统布置选型（一）冷却系统结构 1、分类：液体蒸发简单蒸发冷却以加注冷却液来补偿冷却介质蒸发损失的蒸发冷却。

冷却冷却带辅助水箱的蒸发冷却用辅助水箱补充冷却介质的蒸发冷却。带冷凝器的蒸发冷却蒸发的冷却介质在冷凝器中凝结后，通。过冷却回路流回到发动机加水箱的蒸发冷却。循环冷却对流冷却利用热虹吸作用使冷却液自然循环的冷却方式。强制冷却开式强制冷却冷却介质不进行再循环的强制。冷却方式。单循环强制冷却冷却介质在冷却水箱、冷却塔、管式冷却器、散热器等中进行冷却的强制冷却方式。双循环强制冷却利用副回路（外循环）中的冷却液在热交换器中对发动机冷却介质进行再冷却的强制冷却方式。空气冷却自然空气冷却利用自然空气循环的冷却方式。强制空气冷却利用风扇迫使空气循环的冷却方式。 2、常用结构：

发动机冷却系统总体参数设计

一、冷却系统说明二、散热器总成参数设计三、膨胀箱总成参数设计四、冷却风扇总成参数设计五、水泵总成参数设计六、橡胶水管参数设计七、节温器选择八、冷却液选择一、冷却系统说明内燃机运转时，与高温燃气相接触的零件受到强烈的加热，如不加以适当的冷却，会使内燃机过热，充气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃等），机油变质和烧损，零件的摩擦和磨损加剧，引起内燃机的动力性、经济性、可靠性和耐久性全面恶化。但是，如果冷却过强，汽油机混合气形成不良，机油被燃烧稀释，柴油机工作粗爆，散热损失和摩擦损失增加，零件的磨损加剧，也会使内燃机工作变坏。因此，冷却系统的主要任务是保证内燃机在最适宜的温度状态下工作。 1.1 发动机的工况及对冷却系统的要求一个良好的冷却系统，应满足下列各项要求： 1）散热能力能满足内燃机在各种工况下运转时的需要。当工况和环境条件变化时，仍能保证内燃机可靠地工作和维持最佳的冷却水温度；

2）应在短时间内，排除系统的压力； 3）应考虑膨胀空间，一般其容积占总容积的4-6%； 4）具有较高的加水速率。初次加注量能达到系统容积的90%以上。 5）在发动机高速运转，系统压力盖打开时，水泵进口应为正压； 6）有一定的缺水工作能力，缺水量大于第一次未加满冷却液的容积； 7）设置水温报警装置； 8）密封好，不得漏气、漏水； 9）冷却系统消耗功率小。启动后，能在短时间内达到正常工作温度。 10）使用可靠，寿命长，制造成本低。 1.2 冷却系统的总体布置冷却系统总布置主要考虑两方面：一是空气流通系统；二是冷却液循环系统。在设计中必须作到提高进风系数和冷却液循环中的散热能力。提高通风系数：总的进风口有效面积和散热器正面积之比≥30%。对于空气流通不顺的结构，需要加导风装置使风能有效的吹到散热器的正面积上，提高散热器的利用率。在整车空间布置允许的条件下，尽量增大散热器的迎风面积，减薄芯子厚度。这样可充分利用风扇的风量和车的迎面风，提高散热器的散热效率。一般货车芯厚不超过四排水管，轿车芯厚不超过二排水

汽车轮毂有限元分析

第二章理论基础与模型建立 2.1 有限元技术及UG软件 2.1.1 有限元法基本原理计算机辅助工程CAE(Computer Aid2ed Engineering) 指工程设计中的分析计算与分析仿真, 而有限元法FEM( FiniteElement Method) 是计算机辅助工程CAE中的一种, 另外CAE还包含了边界元法BEM(Boundary Element Method) 和有限差分法FDM( Finite Difference Method) 等。这几种方法各有其优缺点, 各有其应用领域,但有限元法的应用最广。有限元法是求解数理方程的一种数值计算方法，是将弹性理论、计算数学和计算机软件有机结合在一起的一种数值分析技术，是解决工程实际问题的一种有力的数值计算工具。有限元是一种离散化的数值方法。离散后的单元与单元间只通过节点相联系, 所有力和位移都通过节点进行计算。对每个单元选取适当的插值函数,使得该函数在子域内部、子域分界面上(内部边界) 以及子域与外界分界面(外部边界) 上都满足一定的条件。然后把所有单元的方程组合起来, 就得到了整个结构的方程。求解该方程,就可以得到结构的近似解。离散化是有限元方法的基础。必须依据结构的实际情况,决定单元的类型、数目、形状、大小以及排列方式。这样做的目的是将结构分割成足够小的单元,使得简单位移模型能足够近似地表示精确解【13】。因次它可以对各种类型的工程和产品的物理力学性能进行分析、模拟、预测、评价和优化,以实现产品技术创新, 故已广泛应用于各种力学、电学、磁学及很多结合学科领域; 同时, 由于它能够处理耦合问题, 使得其有更大的应用前景。你可以从专业的角度理解有限元:包括变分原理、等效积分和加权余量法等, 也可以从直观的意义上理解有限元: 把连续体划分为足够小的单元, 这些单元通过节点和边连接起来,通过选择简单函数(比如线形函数) 来近似表达位移或应力的分布或变化, 从而得到整个连续体物理量的分布和变化【14】。 2.1.2 有限元法分析过程所谓有限元法（FEA）基本思想是把连续的几何机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。求解得到节点值后就可以通过设定

模态理论

Tyler & Sofrin 模态分析理论非定常来流与叶片干涉产生的声波在风扇或涡轮中并非是任意形态存在的。Goldstein 在假定平均流场有势的前提下，建立起了平均流场中任意一点的扰动量与远前方来流扰动量之间的相互关系，给出了下面的方程， ()()00002000111I D D Dt c Dt ?ρ?ρρρ??-??=? ???u （0-1）由以上方程可知，在非均匀平均流的情况下，来流扰动不仅通过边界条件与声扰动相互作用，而且在传播过程中也会与声扰动耦合，并形成如（2-2）右边所示声源[68]。在航空发动机叶轮机内部，最重要的边界条件就是管道效应，由于管道边界的限制，声波在其中只能以特定的形态出现，也就是我们常说的模态。在均匀平均流中，考虑一个环形管道，硬壁条件，对小扰动有下面的对流波动方程[12]， 2222222110i M p p x x r r r r ωυ?????????+-+++= ? ?????????? （0-2）波动方程描述的特征值问题是可解的，环形管道中我们可以将它的一般解展开为傅里叶-贝塞尔形式的模态 ()()()1,,m m ik x ik x im m m m m p x r A e B e U r e μμθμμμμθ+-∞∞---=-∞==+∑∑ （0-3）这里径向模态和径向、轴向波数分别满足 () 2222 2210m m m m m m m m m U U U r r Mk k k μμμμμμμμααω±??'''++-= ?? ?=--= （0-4）其中，径向特征模态()m U r μ以贝塞尔函数的形式出现，m 和μ分别表示周向和径向模态数。满足上述波动方程的声波解在环形或圆形管道中会以图2-4所示的螺旋波形式出现和传播。 Tyler 和Sofrin 是最早研究叶轮机内部叶片非定常气动力旋转模态特征的学者，他们的研究结果已经成为当代航空燃气涡轮发动机气动声学设计的主要理论基础之一。 Tyler 和Sofrin 的分析表明，非定常叶片气动力会产生不同于定常气动力所产生的高速旋转压力模态，其中某些非定常气动力模态会表现为以大于转子速度

汽车冷却系统设计要求

汽车冷却系统设计 ——叶海见汽车冷却系统设计 (1) 一、概述 (2) 二、要求 (2) 三、结构 (2) 四、设计要点 (4) （一）散热器 (4) （二）散热器悬置 (4) （三）风扇 (4) （四）副水箱 (5) （五）连接水管 (6) （六）发动机水套 (6) 五、设计程序 (6) 六、匹配 (6) 七、设计验证 (6) 八、设计优化 (6)

一、概述二、汽车对冷却系统的要求（一）汽车对冷却系统有如下几点要求 1、保证发动机在任何工况下工作在最佳温度范围； 2、保证启动后发动机能在短时间内达到最佳温度范围； 3、保证散热器散热效率高，可靠性好，寿命长； 4、体积小，重量轻，成本低； 5、水泵，风扇消耗功率小，噪声低； 6、拆装、维修方便。（二）冷却系统问题对汽车的影响 1、冷却不足时，会导致内燃机过热，充气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃等），机油变质和烧损，零部件摩擦和磨损加剧（如活塞、活塞环和缸套咬伤，缸盖发生热疲劳裂纹等），引起内燃机的动力性、经济性、可靠性全面恶化。 2、冷却过剩时（40～50℃），汽油机混合气形成不良，机油被燃油稀释；柴油机工作粗暴，散热损失增加，零部件磨损加剧（比正常工作温度工作时大好几倍），也会使内燃机工作变坏。三、冷却系统布置选型（一）冷却系统结构（1）基本结构。组成：发动机水路、水泵、节温器、散热器、风扇以及连接管路。原理：散热器上水室兼起膨胀水箱或者补偿水箱的作用。注意事项：为保证冷却系统排气顺畅，加水充分，排水彻底，散热器的上水室加水口处为冷却系统的最高点，下水室出水口为冷却系的最低点。同时，为满足发动机排气、冷却液膨胀蒸发和冷却系统补水的需要，上水室要有足够的空间。其结构如（图1）。

发动机冷却系统设计规范

编号：
冷却系统设计规范
编制：万涛
校对：审核：批准：
厦门金龙联合汽车工业有限公司技术中心年月日

一、概述要使发动机正常工作，必须使其得到适度的冷却，冷却不足或冷却过度均会带来严重
的影响。冷却不足，发动机过热，会破坏各运动机件原来正常的配合间隙，导致摩擦阻力增加，
磨损加剧，特别是活塞环和气缸壁之间的运动，严重时会发生烧蚀、卡滞，使发动机停转或者发生“拉缸”现象，刮伤活塞或气缸，更严重时还会发生连杆打烂气缸体现象。也会使润滑油变稀，运动机件间的油膜破坏，造成干摩擦或半干摩擦，加速磨损。同时会降低发动机充气量，使发动机功率下降。
发动机过度冷却时，由于冷却水带走太多热量，使发动机功率下降、动力性能变差。发动机过冷，气缸磨损加剧。同时，由于过冷，混合气形成的液体，容易进入曲轴箱使润滑油变稀，影响润滑作用。
由此可见，使发动机工作温度保持在最适宜范围内的冷却系，是何其重要。一般地，发动机最适宜的工作温度是其气缸盖处冷却水温度保持在 80℃~90℃，此时发动机的动力性、经济性最好。二、冷却系统设计的总体要求
a)具有足够的冷却能力，保证在所有工况下发动机出水温度低于所要求的许用值（一般为 55°）； b) 冷却系统的设计应保证散热器上水室的温度不超过 99 ℃。 c) 采用 105 kPa 压力盖，在不连续工况运行下，最高水温允许到 110 ℃，但一年中
水温达到和超过 99 ℃的时间不应超过 50 h。 d) 冷却液的膨胀容积应等于整个系统冷却液容量的 6 %。 e) 冷却系统必须用不低于 19 L/min 的速度加注冷却液，直至达到应有的冷却液平面，
以保证所有工作条件下气缸体水套内冷却液能保持正常的压力。三、冷却系统的构成
液体冷却系主要由以下部件组成：散热器、风扇、风扇护风罩、皮带轮、风扇离合器、水泵、节温器、副水箱、发动机进水管、发动机出水管、散热器除气管、发动机除气管等。

ADAMS软件在汽车前悬架-转向系统运动学及动力学分析中的应用上课讲义

ADAMS软件在汽车前悬架－转向系统运动学及动力学分析中的应用尤瑞金北京吉普汽车有限公司摘要:本文介绍利用国际上著名的ADAMS软件对工程上多刚体系统进行运动学和动力学分析的方法,并用这一方法模拟了某货车悬架-转向系统的运动学及动力学特性,研究开发了前、后处理专用程序，使该软件适用于车辆系统，并得出了许多具有工程意义的结果。主题词：汽车总布置－计算机辅助设计县架转向系一、前言汽车悬架和转向的动学及动力学分析是汽车总布置设计、运动校核的重要内容之一，也是研究平顺性、操纵稳定性等汽车性能的基础。由于汽车前悬架一转向系统是比较复杂的空间机构，特别是前独立悬架，一般多设计成主销内倾和后倾，并且控制臂轴也大多倾斜布置。这些就给运动学、动力学分析带来较大困难。过去多用简化条件下的图解法一般的分析计算法进行分析计算。所得的结果误差较大，并且费时费力。近年来，随着计算机技术和计算方法的不断提高，国外研制了IMP、ADAMS及DAMN等很多专用程序，用于车辆运动学及动力学分析。本文是在消化吸收引进的ADAMS软件过程中，结合汽车设计，解决运动学及动力学问题，从而提高设计质量。二、ADAMS软件概述 ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems，即机械系统动力学自动化分析软件包）是由美国机械动力公司开发的。由于该软件采用的比较先进的计算方法，大大地缩短了计算时间，其精确度也相当高，因上，被广泛应用于机械设计的各个领域。 1.ADAMS软件功能如下：一般ADAMS分析功能如下: （1）可有效地分析三维机构的运动与力。例如可以利用ADAMS来模拟作用在轮胎上的垂直、转向、陀螺效应、牵引与制动、力与力矩；还可应用ADAMS进行整个车辆或悬架系统道路操纵性的研究。（2）利用ADAMS可模拟大位移的系统。ADAMS很容易处理这种模型的非线性方程，而且可进行线性近似。（3）可分析运动学静定（对于非完整的束或速度约束一般情况的零自由度）系统。（4）对于一个或多外自由度机构，ADAMS可完成某一时间上的静力学分析或某一时间间隔内的静力学分析。

论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制

论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制摘要：本文主要对论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制进一步分析了解。新能源汽车产业作为我国汽车工业的发展战略，能够有效地解决日益严峻的能源危机与环境污染问题。关键词：纯电动客车；驱动电机；冷却系统；控制；现状引言：纯电动客车因具有零排放、低噪音等突出特点也成为各大客车生产商着重发展的车型。纯电动客车驱动电机作为汽车唯一的动力源，其可靠性直接影响着电动汽车的性能。为了防止由于温度过高的原因使得电机永磁体产生退磁现象，甚至影响到电机及其控制器的寿命和整车安全性，驱动电机及其控制系统的温度控制显得尤为重要。因此，对纯电动客车驱动电机冷却系统进行合理的匹配并制定科学有效的控制策略具有重要工程实际意义。一、纯电动客车发展现状随着国家对新能源汽车产业的大力推广，补贴优惠政策相继出台，推动了我国纯电动汽车行业的发展，各大汽车企业纷纷制定新能源汽车发展规划，电动汽车产品产销量逐年稳步提升，纯电动客车现已成为我国城市公交、中短途客运、观光旅游等众多领域备受关注的新兴产品。纯电动汽车所使用的驱动电机主要可分为：直流电机、异步电机、永磁同步电机、开关磁阻电机。早期电动汽车大多采用直流电机作为能量转换装置，直流电机具有控制容易、调速方便、技术较为成熟等优点，但是机械结构较为复杂，其瞬时过载能力较差，长时间工作损耗较大，维护成本高，运转时电刷易使转子产热，并产生高频电磁干扰。异步电机主要由定子、转子、端盖、轴承基座风扇等几部分组成。相对于永磁同步电机其突出优点是成本低、制造简单、转速范围广、可靠性强、维修方便。但由于异步电机的转速与其旋转磁场转速有一定的转差关系，其调速性能较差。开关磁阻电机作为一种新型驱动电机，其结构简单、转速范围广、整个转速范围内效率高、系统可靠性高、兼有直流、交流两种电机的优点。其缺点是存在转矩脉动，转子上的转矩有一系列脉冲转矩的叠加，因双凸极结构和磁路饱和非线性影响，合成转矩有一定的谐波分量，影响开关磁阻电机的低速性能。永磁同步电机（PMSM）具有结构坚固、功率密度大、电机效率高、转矩密度高、控制精度高、良好的转矩平稳性及低振动噪声的特点。在新能源汽车驱动方面具有很高的应用价值。其缺点是永磁体成本高、对温度敏感，在温度较高时会产生不可逆的退磁现象影响其使用性能。二、电动汽车驱动电机冷却系统简述根据冷却系统所选用冷却介质不同，驱动电机的冷却形式可以分为风冷和液冷两种方案。风冷可分为自然风冷和强迫风冷。液冷方案常用水、油等作为冷却液。由于纯电动客车驱动电机安装位置特殊，风冷不能满足其散热需求，目前普遍采用液冷方式，包括油冷和水冷；冷却油的导热系数及热容量均小于水，且成本较高。因此，纯电动客车驱动电机多采用冷却液冷却的形式。冷却液的主要成分为：乙二醇、防腐蚀添加剂、抗泡沫添加剂、水。在电机机壳体中设计出水道结构，通过冷却液在水道中的流动与机壳进行换热从而实现冷却功能。根据电机水道布置方式的不同有以下四种结构方案：螺旋结构、半螺旋结构、圆周结构、轴向结构。由于电动客车驱动电机散热环境的特殊性，电机的温度控制对冷却系统有较高的要求。因此，结合电机布置方案和电动车行驶工况，设计有效的冷却

排气系统设计

奇瑞汽车有限公司设计指南编制：审核：批准：发动机工程研究一院

目录一、主题与适用范围 1、主题 2、适用范围二、排气消声系统的总成说明及功用三、设计应用 1、设计规则和输入 2、设计参数的设定 2.1 尺寸及重量 2.2 排气背压 2.3 功率损失比 2.4 净化效率 2.5 加速行驶车外噪声 2.6 插入损失以及传递函数 2.6.1 插入损失 2.6.2 传递函数 2.7 尾管噪声 2.8 定置噪声 2.9 振动 3、系统及零部件的设计 3.1 系统布置 3.1.1 布置原则 3.1.2 间隙要求 3.1.3 吊钩位置的选取

3.1.4 氧传感器孔的布置 3.2 消声器的容积确定 3.3 排气管径的选取 3.4 消声器 3.4.1 消声器的截面形状 3.4.2 消声器内部结构 3.5 净化装置 3.6 补偿器 3.6.1 波纹管 3.6.2 球形连接 3.7 橡胶吊环 3.8 隔热部件 3.9 材料选择 3.9.1 排气管、消声器内组件 3.9.2 消声器外壳体四、排气消声系统的设计开发流程五、修订说明六、参考文献列表

一、主题与适用范围 1、主题: 本指南规定了与汽车发动机相匹配的排气消声系统的系统匹配，零部件设计以及开发的流程等。 2、适用范围: 本指南适用于奇瑞所有装汽油或柴油发动机的M1类车的排气消声系统设计二、排气消声系统的总成说明及功用排气系统包括排气歧管、排气管、排气净化装置、排气消声装置、隔热部件、弹性吊块等。一般地，排气系统具有以下一些功用： (1)、引导发动机排气，使各缸废气顺畅的排出； (2)、由于排气门的开闭与活塞往复运动的影响，排气气流呈脉动形式，排气门打开时存在一定的压力，具有一定的能量，气体排出时会产生强烈的排气噪声，气体和声波在管道中摩擦也会产生噪声,因此在排气系统装有排气消声器来降低排气噪声； (3)、降低排气污染物CO,HC,NO X等的含量，达到排气净化的作用；注：在本指南中，我们将只介绍排气管和排气消声装置的详细设计，对排气歧管和排气净化装置的详细设计见其他设计指南。典型的排气消声系统如图1所示：图1 三、设计应用

汽车发动机冷却系统的设计原则

发动机冷却系统的设计原则（李勇）水冷式汽车发动机冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、缸体水道、缸盖水道、风扇及连接水管、冷却液等组成。我们主机厂主要根据整车布置及发动机功率的要求来选定散热器及各零部件的形状、大小，并合理布置整个冷却系统，保证发动机的动力性、经济性、可靠性和耐久性，从而提高整车的性能。一、冷却系统的总体布置原则冷却系统总布置主要考虑两方面，一是空气流通系统；二是冷却液循环系统。因此在设计中必须做到提高进风系数和冷却液循环中的散热能力。 1，提高进风系数。要做到提高进风系数就必须要做到：（1）减小空气的流通阻力，（2）降低进风温度，防止热风回流。（1）减小空气的流通阻力设计中应尽量减少散热器前面的障碍物，进风口的有效进风面积不要小于60﹪的散热器芯部正面积；在整车布置允许的前提下，尽可能采用迎风正面积较大的散热器；风扇与任何部件的距离不应小于20mm，这样就可以组织气流通畅排出，可以减少风扇后的排风背压。（2）降低进风温度，要合理布置散热器的进风口，提高散热器与车身、发动机舱接合处的密封性，防止热风回流。（3）合理布置风扇与散热器芯部的相对位置从正面看，尽量使风扇中心与散热器中心重合，并使风扇直径与正

方形一边相等，这样可以使通过散热器的气流分布最为均匀，或者使风扇中心高一下些，使空气流经散热器上部的高温高效区。另：考虑发动机振动的因素，风扇和护风罩之间的间隙应该在20mm 以上。从轴向看，尽可能加大风扇前端面与散热器之间的距离，并合理设计护风罩。要使气流均匀通过散热器芯部整个面积，必须要求风扇与散热器之间保持一定的距离，一般对载货汽车，风扇与散热器芯部之间的距离不得小于50mm。 2，提高冷却液循环中的散热能力要提高冷却液循环中的散热能力，提高冷却液循环中的除气能力是关键。冷却系统的气体会造成水泵流量下降，使散热器的冷却率下降；还会造成发动机水套内局部沸腾，致使局部热应力猛增，影响发动机性能；在热机停工况，气体还会造成冷却液过多的损失。因此要提高冷却液循环中的除气能力，其措施就是设计膨胀水箱和相应的除气管路（当散热器位置比发动机位置高时，可以在散热器上部直接开一个注水口，并在注水口上用一压力式的散热器盖即可，我厂的农用车型的散热器就是采用此方式进行排气及加水）。二、散热器的选择（1）现在我厂基本上全部都采用铜制散热器，芯部结构为管带式的。散热器要带走的热量Q w，按照热平衡的试验数据或经验公式计算：Q w=（A·g e·Ne·h n）/3600 kJ/s 式中： A—传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比，对柴油机A=0.18～0.25

转向系统设计

（4）改善驾驶员的“路感”。由于转向盘和转向轮之间无机械连接， 1.2齿轮齿条式转向器概述 1.2.1齿轮齿条式转向器结构与工作原理齿轮齿条式转向器分两端输出式和中间（或单端）输出式两种。图1-1 1.转向横拉杆 2.防尘套 3.球头座 4.转向齿条 5.转向器壳体 6.调整螺塞 7.压紧弹簧 8.锁紧螺母9.压块10.万向节11.转向齿轮轴12.向心球轴承13.滚针轴承两端输出的齿轮齿条式转向器如图1-1所示，作为传动副主动件的转向齿轮轴11通过轴承12和13安装在转向器壳体5中，其上端通过花键与万向节叉10和转向轴连接。与转向齿轮啮合的转向齿条4水平布置，两端通过球头座3与转向横拉杆1相连。弹簧7通过压块9将齿条压靠在齿轮上，保证无间隙啮合。弹簧的预紧力可用调整螺塞6调整。当转动转向盘时，转向器齿轮11转动，使与之啮合的齿条4沿轴向移动，从而使左右横拉杆带动转向节左右转动，使转向车轮偏转，从而实现汽车转向。中间输出的齿轮齿条式转向器如图1-2所示，其结构与工作原理与两端输出的齿轮齿

条式转向器基本相同，不同之处在于它在转向齿条的中部用螺栓6与左右转向横拉杆7相连。在单端输出的齿轮齿条式转向器上，齿条的一端通过内外托架与转向横拉杆相连。图1-2 1.万向节叉 2.转向齿轮轴 3.调整螺母 4.向心球轴承 5.滚针轴承 6.固定螺栓 7.转向横拉杆 8.转向器壳体 9.防尘套10.转向齿条11.调整螺塞12.锁紧螺母13.压紧弹簧14.压块 1.2.2齿轮齿条式转向器功能特点 (1)构造筒单,结构轻巧。由于齿轮箱小,齿条本身具有传动杆系的作用,因此,它不需耍循环球式转向器上所使用的拉杆(2)因齿轮和齿条直接啮合,操纵灵敏性非常高。(3)滑动和转动阻力小,转矩传递性能较好,因此,转向力非常轻。(4)转向机构总成完全封闭,可免于维护。 1.3液压助力转向器概述兼用驾驶员体力和发动机(或电机)的动力为转向能源的转向系统，它是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。其中属于转向加力装置的部件是：转向油泵5、转向油管4、转向油罐6以与位于整体式转向器10内部的转向控制阀与转向动力缸等。

汽车冷却系统结构与设计概要

汽车冷却系统结构与设计冷却系统基本要求: 1 冷却系统应具有足够的冷却能力,保证发动机在所有工况下出水温度低于发动机要求的许用值; 2 冷却系统应能在规定的时间内排除系统内的空气; 3 冷却系统设计应留有膨胀空间,其容积占系统容积的比例应满足发动机安装。当系统总容量>20L时,膨胀水箱容积应大于系统总容量的20%; 4 冷却系统的加水速率、初次加注量应满足发动机厂家推荐要求; 5 发动机高怠速运转,散热器或冷却系统加水盖打开,水泵进口为正压; 6 冷却系统应有一定的缺水工作能力,缺水量应满足发动机厂家推荐值,缺水量约为系统总容量的7%; 7 冷却系统应有防腐功能。常用冷却系统布臵见图1:

图1 冷却系工作原理图简图 1发动机2节温器3排气管4空气蒸汽阀5膨胀水箱6、7空气蒸汽阀8补偿水箱9排气管10散热器11散热器出水管12水泵13补偿水管14散热器进水管风扇与周边其它物体距离的确定: 风扇的性能会因气流中障碍物紧靠风扇而受到不良影响,所以根据发动机的安装要求,风扇端面应离散热器芯子有足够的距离(图2中s1,该值可从发动机安装手册中查找;风扇与导风罩的径向距离(图2中Δ应控制在2.5%风扇直径内,最大不能超过3%,否则将大大降低风扇效率,但实际由于结构的改进,风扇与导风罩的径向距离一般可达到11(+/-2㎜;吸风式风扇在导风罩内的轴向位臵(图2中δ1为2/3风扇叶片宽度。

图2 风扇与周边其它物体距离示意图系统零部件选型及匹配计算散热器散热器布臵在发动机前部,散热器由进水室、出水室及散热器芯等三部分构成(图3。冷却液在散热器芯内流动,空气在散热器芯外通过。按照散热器中冷却液流动的方向,散热器分为纵流式和横流式两种,我们普遍采用纵流式。散热器芯有多种结构形式(图4。管片式散热器芯由散热管和散热片组成。散热管是焊在进出水室的直管,作为冷却液的通道。散热管有扁管和圆管两种(图4中a、b。扁管和圆管相比,在容积相同的情况下有较大的散热面积。铝散热器芯多为圆管。在散热器的外表面焊有散热片以增加散热面积,增强散热能力,同时还增加了散热器的刚度和强度。管片式散热器的优点是散热面积大、气流阻力小、结构刚度好及承压能力强等。管带式散热器芯(图4中c由散热管及波形散热带组成。散热管为扁管并与波形散热带相间地焊在一起。与管片式散热器芯相比,管带式的散热能力强,制造简单,质量轻,成本低,但结构刚度差。目前,随着生产制造工艺的进步这一缺点已改变。

汽车轮毂的结构与模具设计详解

本科学生毕业设计汽车轮毂的结构与模具设计院系名称：汽车与交通工程学院专业班级：车辆工程 07-9班学生姓名：顾立鹏指导教师：王国田职称：实验师黑龙江工程学院

二○一一年六月 The Graduation Design for Bachelor's Degree The Structure of Automobile hub With Mold design Candidate：Gu Lipeng Specialty：Vehicle Engineering Class：07-9 Supervisor：Experimental division. Wang Guotian Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin

摘要本文以汽车轮毂为研究对象，基于产品研究开发的一般流程，制定了产品结构设计、工艺方案设计、模具设计的技术路线。借助CAD等工具，对汽车轮毂结构设计与性能分析、并对模具造型、铸造工艺等进行了设计。首先介绍了我国轮毂模具的现状、发展趋势及我国模具发展的新技术，其次围绕轿车轮毂模具进行设计，针对轮毂的结构特点，确定模具的型腔数目、分型面以及脱模机构。汽车轮毂的成型工艺方法较多，以挤压铸造生产轮毂的工艺方法现今多处于研究阶段。本文根据挤压铸造的工艺特点，对汽车轮毂挤压铸造模具设计进行了分析总结，并对模具型腔进行了结构设计，查阅模具设计手册，完成模具的总体设计。同时充分利用计算机绘图软件对零件进行设计, 利用Pro/E对零件进行三维造型, 并实现零件的三维装配和模具设计。通过本次设计，对模具整个设计过程有了较好的了解。关键词：模具；镁合金；汽车轮毂；挤压铸造；模具设计；低压铸造

车辆系统振动的理论模态分析

振　动　与　冲　击第20卷第2期 JOURNA L OF VI BRATION AND SHOCK V ol.20N o.22001　工程应用车辆系统振动的理论模态分析 Ξ 陶泽光　李润方　林腾蛟 (重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆　400044) 摘　要　将车体和转向架看成弹性体,采用有限元方法,建立用空间梁单元描述的具有50个自由度的车辆系统力学模型,并以客车为例研究其垂向振动的固有特性,所得结果既反映系统动力学性能,又为动态响应计算和分析打下基础。关键词:车辆动力学,模态分析,有限元法中图分类号:TH132.41 0　引言高速铁路运输以快速、节能、经济、安全和污染小等优势,在与高速公路和航空等运输形式的竞争中迅速发展起来。列车运行速度的提高给机车车辆提出了许多新要求,带来了新的课题,如大的牵引动力、大的制动功率、剧烈的横向动力作用和更加明显的垂向越轨动力作用、复杂的高速气流、振动和噪声等。其中,振动和噪声是高速列车一个非常重要的问题,它既关系到高速列车运行的安全性,又关系到列车高速运行时的乘坐舒适度。车辆系统是由车体、转向架构架、轮对,通过悬挂元件联接起来的机械系统。通常,把车体及装载、转向架构架及安装部件、轮对及装备视为刚体,作为刚体动力学系统,研究其动力特性[1,2],这方面的技术已比较成熟,有商品化的通用软件可供使用[3]。本文将车体和转向架看成弹性体,采用有限元法,建立了用六自由度节点空间梁单元描述的车辆系统动力学模型,由于包括车辆的浮沉、点头垂向振动,车辆的横摆、侧滚和摇头横向振动的研究。在建立车辆系统离散化模型的基础上,计算车辆垂向振动的各阶固有频率和振型,为车辆系统的动态响应计算和分析打下基础。图1　车辆振动系统的有限元模型 1　车辆的动力学模型将车辆振动系统简化为图1所示的分析模型,即由车体、转向架和轮对通过弹簧与阻尼器连接起来的振动系统。其中,将车体和转向架看成空间弹性梁,每 Ξ西南交通大学牵引动力国家重点实验室开放课题基金资助项目收稿日期:2000-10-10 修改稿收到日期:2000-11-20 第一作者　陶泽光　男,博士,副教授1963年12月生

汽车轮毂冲击的与实验分析

倡２０１３年１１月第１９卷第４期安庆师范学院学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｑｉｎｇＴｅａｃｈｅｒｓＣｏｌｌｅｇｅ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｎｏｖ．２０１３Ｖｏｌ．１９Ｎｏ．４网络出版时间：２０１３－１２－１９２０：１６　网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／３４．１１５０．Ｎ．２０１３１２１９．２０１６．０２１．ｈｔｍｌ汽车轮毂冲击的ＣＡＥ与实验分析闫胜昝１，童水光２，朱训明３（１．安庆师范学院计算机与信息学院，安徽安庆２４６１３３；２．浙江大学工业技术研究院，浙江杭州３１００２７；３．万丰奥特集团，浙江新昌３１２５００）摘　要：针对汽车车轮冲击试验，通过动态响应有限元分析，确定车轮结构中的最大应力及危险位置，并通过实验应力分析，利用动态电阻应变仪等，测定并计算车轮结构中关键点的应力响应，利用ＭＡＴＬＡＢ计算并绘制ＶｏｎＭｉｓｅｓ应力响应曲线。通过对比有限元分析与实测结果，提出修正系数，对有限元分析模型进行修正，该结果可用于企业的车轮设计，提高产品结构设计的一次合格率。关键词：冲击试验；ＣＡＥ分析；动态响应；实验应力分析；动态电阻应变仪中图分类号：Ｕ４６３．３４，Ｏ３１３，Ｏ３４８文献标识码：Ａ文章编号：１００７－４２６０（２０１３）０４－００７６－０３汽车车轮作为关键的汽车零部件之一，直接影响汽车的安全性，而安全性也是汽车设计的第一要求。汽车行驶中车轮高速转动，介于地面和汽车所有其他部件之间，承载着汽车、乘客等重力载荷，还有可能承受由于加速、减速和转弯等带来的附加载荷，车轮结构设计不仅要考虑美观，而且还要考虑可铸性，最重要的是要能够承受其应承受的载荷，才具使用性和安全性。因此，在车轮结构设计中，首先要使其满足强度要求，一般在车轮批量生产之前，必须通过冲击试验、径向滚动疲劳试验和弯曲疲劳试验。即便是在批量生产之前进行试验可避免大批量的报废，要得到试验用车轮仍需付出高昂代价，从车轮设计、模具设计、模具开制、上模具、小批生产、下模具，无论是时间还是成本，都是一个不小的支出。而小批量生产的车轮又不能保证必然通过试验，就有可能会造成更大的时间和成本的浪费。随着ＦＥＡ技术的不断成熟和广泛应用，借助ＣＡＥ在车轮的设计之初，对其进行针对三个性能试验的分析计算，将有助于缩短新产品开发周期、降低新产品开发成本。因此，利用ＣＡＥ对车轮结构进行强度分析、寿命预测，从而优化设计就成为新产品开发的必要条件［１］。对车轮结构性能试验有限元分析方法的研究成为热点之一。在受力模型较简单的疲劳试验中，在掌握材料的Ｎ－Ｓ曲线后，疲劳寿命的预测是可行的［２，３］。而在冲击试验中存在复杂的冲撞问题，结构模型还包含轮胎，是复杂的非线性问题，小西晴之等人在车轮的冲击强度上做过部分研究［４］。本文主要通过对车轮冲击试验的有限元分析，利用动态响应的分析方法，分析车轮结构中的危险位置及最大应力等情况，并用实验应力分析方法对车轮冲击试验中的应力进行测量，再通过实验结果与分析结果的比较，提出对有限元分析模型的修正系数，从而可用车轮冲击试验有限元分析指导新产品设计，缩短其开发周期。１　有限元分析模型１．１冲击试验根据ＧＢ／Ｔ１５７０４－１９９５标准，将装有轮胎的车轮固定在试验装置上，施加一个冲击力，冲击后检查，轮辐无目测可见的穿透裂纹，轮辐不能从轮辋上分离，轮胎气压不会在６０ｓ内漏尽，才表明车轮通过冲击试验。摩托车车轮主要需进行９０°冲击试验，而汽车车轮主要是进行１３°冲击试验，将车轮安装在一个与水平地面成１３°角的安装盘上，重锤质量根据车轮最大静载荷的０．６倍加１８０ｋｇ计算得到，下落高度固定为（２３０±２）ｍｍ，倡收稿日期：２０１３－０７－０３作者简介：闫胜昝，女，河北辛集人，博士，安庆师范学院计算机与信息学院讲师，主要专业方向为机械ＣＡＤ／ＣＡＥ、模拟仿真、计算机技术应用。

轮毂的catia建模及ansys模态分析

目录 1.绪论 (2) 1.1CATIA软件介绍 (2) 1.2ANSYS软件介绍 (2) 1.3本次课程设计的主要内容及目的 (3) 2.轮毂的建模 (3) 2.1汽车轮毂规格系列 (3) 2.2轮毂建模 (6) 3. 从CATIA导入A NSYS.............................................................................................................. 错误！未定义书签。 3.1将轮毂*.CATP ART格式零件模型导入ANSYS12.0 ..................................................... 错误！未定义书签。 3.2将导入模型生成实体............................................................................................................ 错误！未定义书签。 4. A NSYS模态分析.......................................................................................................................... 错误！未定义书签。 4.1参数设定 (12) 4.2网格划分.................................................................................................................................. 错误！未定义书签。 4.2模态分析及图形显示............................................................................................................ 错误！未定义书签。结束语.. (32) 1课程设计的主要工作 (32) 2课程设计中存在的不足 (32) 参考文献 (33) I

汽车转向系统结构解析

何为助力转向? 所谓助力转向，是指借助外力，使驾驶者用更少的力就能完成转向。起初应用于一些大型车上，不用那么费力就能够轻松地完成转向。现在已经广泛应用于各种车型上，使得驾驶更加轻松、敏捷，一定程度上提高了驾驶安全性。助力转向按动力的来源可分为液压助力和电动助力两种。机械式液压助力转向......................................................2电子式液压助力转向......................................................4电动助力转向..................................................................5随速可变助力转向是怎样的?........................................7何为可变转向比转向系统(主动转向系统)？ (8) ● 更多技术频道的相关文章.......................................10、管路敷设技术于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。、电气设备调试高中资料试卷技术能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。