汽车轮毂模态分析
ANSYS循环对称结构的模态分析
循环对称结构的模态分析主要用在如齿轮，涡轮，叶轮等的具有循环对称结构物
体的模态分析。它通过模拟结构的一个扇区，通过分析这个扇区，从而扩展到整
个模型。它的步骤主要有6个。1，建立基本扇区模型，也就是只建1/n的模型，一个齿活一个叶片的模型。2，确定循环对称面（可以自动确定，也可以手动选
择）。3，施加边界条件。4，制定分析类型和分析选项。5，通过cycop命令指
定循环求解选项，并用solve求解。6，通过/cyexpand将振型扩展到全部360
度范围，观察整个结果。由于选择的谐波指数的关系，固有频率在排列上会有一
些凌乱。以前的ansys版本把谐波指数这个概念叫做节径，现在的都叫做谐波指数了。按照整体结构分析，系统会把频率按照从小到大排列。而用谐波指数这样
计算出来的频率，他在排列的时候是按照谐波指数的增加而排列的，因此，相对
应的固有频率有大有小，不规则（但是数值一样，就是排列不同）。解决的办法
是，你把这个结果提取出来，自己把它按照从小到大排列一下就可以了。另外求
解这个过程有一些注意的地方。a在建立基本扇区的时候要在柱坐标系，你把csys置1就可以，b另外，扇区角选择能被360整除的。c选择循环对称面时选
择节点，好像其他特征不行（原因别人和我讲了，忘了）。ac比较重要，b稍微
注意一下就好。然后就是求解方面了。
循环对称模态分析结果提取
一般的结构模态分析完成后，要提取相应阶次结果，就用下面命令
*GET,PARA,MODE,i,FREQ
对于循环对称结构，取单个扇区进行分析，指定谐波指数The harmonic index，数值上谐波指数可以通过下面计算得到，
The harmonic index= N/2 （N为偶数）
The harmonic index=（N-1）/2 （N为奇数）
上式中，N为总体模型分成的扇区总数。
然后对每次谐波设定提取模态阶次，分析的时候，ansys在原来扇区有限元模型的基础上，叠加一个完全相同的模型，通过谐波指数控制不同的傅里叶级数展开，
基于ANSYS的齿轮弯曲应力、接触应力以及模态分析
基于ANSYS的齿轮弯曲应力、接触应力以及模态分析
随着汽车性能和速度的提高，对变速箱齿轮也提出了更高的要求。为较好地改善齿轮传动性能，有必要对齿轮进行静力学以及动力学分析。对于齿轮的静力学分析，本文利用ANSYS对齿轮进行了齿根弯曲应力分析以及齿轮接触应力分析。对于齿轮的动力学分析，本文利用ANSYS对其进行了模态分析，提取了齿轮的前十阶固有频率和固有振型。最后实验表明，基于ANSYS的齿轮弯曲应力和接触应力相比较传统方法具有一定的裕度，而模态分析能较形象地展现其振型。
标签：齿轮；弯曲应力；接触应力；模态分析
引言
随着汽车性能和速度的提高，对变速箱齿轮也提出了更高的要求。改善齿轮传动性能成为齿轮设计中的重要内容。为了避免由于齿轮接触疲劳而引发的行驶事故，有必要对齿轮的齿根弯曲应力和齿面接触应力进行分析和评估。同理，为避免由于齿轮共振引起的轮体破坏，有必要对齿轮进行固有特性分析，通过调整齿轮的固有振动频率使其共振转速离开工作转速。
齿轮的工作寿命与最大弯曲应力值的六次方成反比，因此最大弯曲应力略微减小，齿轮工作寿命即会大大提高[1]。齿轮的最大弯曲应力往往出现在齿轮的齿根过渡曲线处，因此精确计算渐开线齿轮齿根过渡曲线处的应力，进而合理设计过渡曲线，对延长齿轮工作寿命、提高齿轮承载能力至关重要。
为了进行齿面接触强度计算，分析齿面失效和润滑状态，必须分析齿面的接触应力。经典的齿面接触应力计算公式是建立在弹性力学基础上，而对于齿轮的接触强度计算均以两平行圆柱体对压的赫兹公式为基础。但由于齿轮副啮合齿面的几何形状十分复杂，采用上面的方法准确计算轮齿应力和载荷分配等问题非常困难甚至无法实现。随着计算机的普及，齿轮接触问题的数值解法获得了越来越广泛的应用。
齿轮副在工作时，在内部和外部激励下将发生机械振动。振动系统的固有特性，一般包括固有频率和主振型，它是系统的动态特性之一，同时也可以作为其它动力学分析的起点，对系统的动态响应、动载荷的产生与传递以及系统振动的形式等都具有重要的影响。
汽车传动系统的功用
汽车传动系统的功用:
汽车传动系统图示
汽车发动机与驱动轮之间的动力传递装置称为汽车的传动系。它应保证汽车具有在各种行驶条件下所必需的牵引力、车速,以及保证牵引力与车速之间协调变化等功能，使汽车具有良好的动力性和燃油经济性;还应保证汽车能倒车，以及左、右驱动轮能适应差速要求，并使动力传递能根据需要而平稳地结合或彻底、迅速地分离。传动系包括离合器、变速器、传动轴、主减速器、差速器及半轴等部分。
4.越野汽车的传动系 越野汽车一般为全轮驱动，发动机前置,在变速箱后装有分动器将动力传递到全部车轮上。目前，轻型越野汽车普遍采用4×4驱动型式，中型越野汽车采用4×4或6×6驱动型式；重型越野汽车一般采用6×6或8×8驱动型式。
5.
6.四轮驱动—4WD 无论上面的哪种布局，都可以采用四轮驱动,以前越野车上应用的最多,但随着限滑差速器技术的发展和应用，四驱系统已能精确地调配扭矩在各轮之间分配，所以高性能跑车出于提高操控性考虑也越来越多采用四轮驱动.4WD的优点是:四个车轮均有动力，地面附着率最大，通过性和动力性好。
汽车传动系统的分类
机械式传动系
机械式传动系结构简单、工作可靠，在各类汽车上得到广泛的应用。其基本组成情况和工作原理：发动机的动力经离合器1、变速器2、万向节3、传动轴8、主减速器7、差速器5、半轴6传给后面的驱动轮。并与发动机配合，保证汽车在不同条件下能正常行驶。为了适应汽车行驶的不同要求，传动系应具有减速增扭、变速、使汽车倒退、中断动力传递、使两侧驱动轮差速旋转等具体作用。
液力传动系
液力传动系组合运用液力和机械来传递动力.在汽车上，液力传动一般指液传动，即以液体为传动介质，利用液体在主动元件和从动元件之间循环流动过程中动能的变化来传递动力.动液传动装置有液力偶合器和液力变矩器两种。液力偶合器只能传递扭矩，而不能改变扭矩的大小，可以代替离合器的部分功能，即保证汽车平稳起步和加速，但不能保证在换档时变速器中的齿轮不受冲击.液力变矩器则除了具有液力偶合器的全部功能外，还能实现无级变速，故目前应用得比液力偶合器广泛得多。但是，液力变矩器的输出扭矩与输入扭矩的比值范围还不足以满足使用要求，故一般在其后再串联一个有级式机械变速器而组成液力机械变速器以取代机械式传动系中的离合器和变速器。液力机械式传动系能根据道路阻力的变化自动地在若干个车速范围内分别实现无级变速，而且其中的有级式机械变速器还可以实现自动或半自动操纵，因而可使驾驶员的操作大为简化。但是由于其结构较复杂，造价较高，机械效率较低等缺点,目前除了高级轿车和部分重型汽车以外，一般轿车和货车很少采用. 静液式传动系
基于某ANSYS地典型零件有限元分析报告
实用标准文案
文档 基于ANSYS的典型零件的有限元分析
通过对典型零件的有限元分析来验证里零件的强度是否符合设计标准，可以及早发现缺陷，实现优化设计。对产品的设计安全性有重要意义。我们从零件的静力分析和模态分析两个方面来做CAE分析。
使用ANSYS软件的不同模块：ANSYS经典界面
ANSYS WORKBENCH
一、轮毂的模态分析
1.1轮毂的CAD模型：
该模型由NX建模，导入Ansys WorkBench中。
1.2网格划分：
采用自由网格划分 1、分析时采用的单位制：
Metric (mm, kg, N, s, mV, mA)
2、轮毂的材料
铝合金：Aluminum Alloy
密度：2.77e-006 kg mm^-3
杨氏模量：710000MP
泊松比：0.33
1.3添加约束：
在五个螺栓孔添加固定约束： 实用标准文案
文档
1.4求解结果
阶数 频率（HZ） 最大位移(mm)
1 2470.4 89.844
2 3044.1 127.1
3 3047.6 127.27
4 3294.1 210.18
5 3295.5 209.73
6 4509.5 94.061
7 6040.5 247.04
8 6041.9 245.43 实用标准文案
文档 实用标准文案
文档 2、传动齿轮的静应力分析
该模型为传动系变速器与托深差速器动力传递的齿轮，该齿轮在传动系中起到关键作用，所以对其结构安全性分析是非常有必要的。
2.1模型建立
该齿轮首先在PRO/E中建模，导出IGES文件，再导入Ansys经典中，由于出现错误，只有面体，所以本人将模型的进行修改，通过删除面、线、点的方法，最终的到一个齿轮面。
22.2网格划分
在本例中，我采用由面网格扫略生成体同时生成体网格的方法。
采用的单元：1 PLANE42 面单元
2 SOLID45 体单元
汽车驱动桥桥壳强度与模态的有限元分析.【范本模板】
42
机械设计与制造
Machinery Design＆Manufacture
第2期 2010年2月
文章编号:1001—3997（201002-0042—02
汽车驱动桥桥壳强度与模态的有限元分析
‘
陈国荣1’2唐绍华1
(1南京工业大学机械与动力工程学院,南京210009（2南京航空航天大学机电学院，南京210016 Finite element analysis of strength and modaI on automotive drive
axle housing CHEN Guo—rong”2，TANG Shao-hual
(1Nanjing University ofTechnology，Nanjing 210009,China
（2Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016，China
j 【摘要】介绍了汽车驱动桥桥壳结构强度和模态有限元分析的研究背景，论述了ANSYS work—i 毒bench软件的有限元分析功能和优点。采用三维CAD软件UG建立了汽车驱动桥桥壳的三维几何模型,; j然后将其导入ANSYS Workbench软件中进行了结构强度和模态有限元分析。仿真结果表明,汽车驱动桥; ｛桥壳的强度满足设计要求，并且具有良好的.tkAg，}生。 f j 关键词：汽车驱动桥桥壳;强度;模态;有限元分析 i ｛【Abstract】The finite element analysis research background of
strength and modal on automobile； {driving axle housing structural was introduced,and
the finite element analysis function and advantage of}'ANSYS Workbench software was
辐板型式对车轮强度和声辐射性能影响的对比分析
辐板型式对车轮强度和声辐射性能影响的对比分析
杨广雪;张燕;李强
【摘 要】为了对比不同的辐板型式对车轮强度和声辐射性能的影响，建立具有相同质量、轮毂轮辋结构的直辐板、曲线型辐板和波浪型辐板车轮进行分析。建立三种车轮的数值计算模型，分析在直线、曲线和过道岔三种工况下三种车轮的机械应力场。利用有限元模型结合大秦线实际运营情况计算三种车轮在长大坡道制动时的热应力场，并得到热机组合工况下的应力场。通过模态计算和频率响应计算，将车轮外表面的位移响应处理成声学边界元输入，计算得出车轮的声辐射功率。通过结果对比分析，得出三种车轮的强度性能和声辐射性能，为车轮设计中根据不同需求选择合理的车轮辐板型式提供参考。%In order to investigate the effects of
different web shapes on the strength and sound radiation of rail‐way
wheels ,analysis was made on three kinds of wheels ,with straight
plates ,curve plates and corragated plates ,with same quality ,same hub
and rim structure .Firstly ,the numerical model for the three types of
wheels was created to study the mechanical stress field of the three types
of wheels when they run on tangent line ,curve and switch .Based on the
actual operation of Datong‐Qinhuangdao railway line ,the finite element
燃料电池车用旋涡风机叶轮模态分析
、ｌ 甸秒化
燃料电池车用旋涡风机叶轮模态分析
ＭｏｄａＩ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｖｏｒｔｅｘ ｂｌｏｗｅｒ ｉｍｐｅｌｌｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｆｕｅｌ ｃｅｌｌ ｖｅｈｉｃｌｅ 宋立廷，左曙光，康强 ＳＯＮＧ Ｌｉ—ｔｉｎｇ，ＺＵ０ Ｓｈｕ—ｇｕａｎｇ。ＫＡＮＧ Ｑｉａｎｇ （同济大学汽车学院，上海２０１８０４） 摘要：本文针对燃料电池车用旋涡风机存在进气口振动、噪声大等问题，对风机叶轮进行模态分析。 先通过三维坐标仪对该旋涡风机叶轮曲面轮廓进行坐标测量，然后用ＣＡＴＩＡ软件进行三维建 模，并利用有限元软件对叶轮进行模态分析，得出叶轮的各阶固有频率以及相应振型，并结 合风机振动模态试验对仿真结果进行验证，分析了可能产生的共振频率，从而为有效控制旋 涡风机振动噪声等问题提供理论依据。 关键词：旋涡风机；叶轮；模态分析 中图分类号：ＴＨ４４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ００９—０１ ３４（２０１１）８（上）一０００１—０３ Ｄｏｉ：１ ０．３９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１ ００９－０１ ３４．２０１１．８（Ｉ－）．０１
０引言
随着石油资源的日益匮乏和环境污染程度的 加剧，迫使世界各国都着力于研发新能源清洁汽
车，其中燃料电池汽车（ｆｕｅｌ ｃｅｌｌ ｖｅｈｉｃｌｅ，ＦＣＶ） 倍受瞩目ｕ ，ＦＣＶ是零排放的新型环保车辆，由于 省去了内燃机这个噪声源，取而代之的是风机和
电机，人们期待它们更安静和舒适，因而风机和 电机成为新的噪声源。由于风机噪声是燃料电池
车外噪声的主要噪声源，叶轮在高速旋转中与流 道中不均匀气体流场相互作用产生周期性变化激
振力，这种激振力的频率与叶轮固有频率相等或 成整数倍时，容易发生共振，从而会在风机进气 口产生较大的噪声，而且可能导致叶轮破坏。
本文针对燃料电池车用旋涡风机存在进气口 振动、噪声大等问题，对风机叶轮进行模态分
析。先通过三维坐标仪对该旋涡风机叶轮曲面轮 廓进行坐标测量，然后用ＣＡＴＩＡ软件进行三维建 模，并利用有限元软件对叶轮进行模态分析，得
车轮轮毂 catia建模 ansys分析
课程设计（论文）任务书
学 院 汽车与交通学院 专 业 车辆工程
学生姓名 郭巨宝 学 号 0802020112
课程（论文）题目 轮毂的三维建模及模态分析（2）
一、设计内容：
1.要求用三维软件CATIA\UG\Pro/E根据图纸或实物进行三维建摸。
2.用ANSYS进行模态分析。
二、技术要求：
1.实体建模结构尺寸和形式正确，并能进行模态分析。
2.设计说明书一份. 其中包括：
（1）写出实体建模步骤。
（2）写出模型倒入导出过程。
（3）写出对模型模态分析过程等。
（4）结论（结果分析及问题讨论）。
（5）参考文献。
（6）提交catia模型文件，工程图及相关文件的电子文档。
三、进度安排：
1.熟悉题目，准备资料1天；
2.三维建摸3天；
3.模态分析3天；
4.编写设计说明书2天；
5.答辩1天.
指导教师（签字）：
年 月 日 专业负责人（签字）：
年 月 日 沈阳理工大学课程设计论文
I
目 录
第1章 用CATIA建立CATIA 建立轮毂模型 ……………1
1.1汽车轮惘规格系列 ……………………………………………2
1.2轮毂建模 …………………………………………………4
第2章 模型导入ANSYS10.0…„„„„„„„„„„„10
2.1轮毂零件模型*.model导入导入ANSYS10.0……………………10
2.2导入模型生成实体…………………………………………11
第3章 ANSYS模态分析 „„„„„„„„„„„„„12
3.1参数设定…………………………………………………12
3.2网格划分…………………………………………………12
3.3模态分析及图形显示………………………………………13
3.4模态分析数据及总结…………………………………„„25
汽车轮毂有限元分析及优化
汽车轮毂有限元分析及优化
摘要：轮毂是汽车轮胎内用于支撑轮胎和固定轮胎内缘的圆柱形金属部件，与轮胎一起受到汽车载荷的作用。本文针对某工厂生产的轮毂进行研究，利用有限元软件对其进行强度分析和结构优化设计，最终实现轻量化设计。
关键词：汽车轮毂；有限元分析；优化
前言：
为了提高汽车的行驶速度，节省油耗，就要在确保有足够强度的前提下，最大地降低轮毂自身的质量。这是本文主要的研究的目的和方向。在研究轮毂轻量化设计的同时，也需要考虑到轮毂的刚度，要满足这个性能则应适当地降低轮毂的变形量，以确保其轮辋圆度，确保汽车行驶的稳定性和可靠性，提高其安全系数。
一、轮毂结构分析设计
在汽车轮毂的结构优化方面，运用CAE软件ANSYS，将轮辐和轮毂的厚度分别用参数来表示；根据弯曲疲劳试验将轮毂所承受的最大应力值作为约束条件，将汽车轮毂的总质量作为优化函数，对轮毂的尺寸进行优化，满足轮毂轻量化的要求。对低速行驶的载重汽车车轮在超负荷工况下进行了有限元分析，得出，当其高速行驶时，受到较小的载荷作用，轮毂的失效形式为高周疲劳破坏；当汽车在低速行驶时，受到较大的载荷，可按低周疲劳计算不同车速下的极限载荷。运用ANSYS有限元分析软件对轮毂进行结构强度的分析，根据分析结果，为了避免出现裂痕，所采取的措施是在螺栓孔和通风孔周围进行加厚。然后将采取措施前后的结果进行强度比较，发现在增加轮辐螺栓孔和通风孔周围厚度后，轮辐的强度比优化前要高，实现轻量化要求。
基于有限元法综合考虑了汽车轮毂模态、轮毂刚度以及轮毂弯曲疲劳寿命的影响，建立了汽车轮毂优化设计模型，进行模态分析。通过对汽车轮毂的优化计算，得出了符合轮毂参数要求的结构尺寸。利用PATRAN软件建立以轮辐、轮毂的厚度为设计参数，汽车轮毂的质最小为最终结果的函数模型，根据软件的计算结果，轮毂质量大大减轻。以辐板式车轮的优化数学模型建立了轮辐上各段圆弧的曲面半径以及弧面所对应的圆心角作为设计变量，轮辐的整个曲面弧长最小为目标函数进行优化设计，对其结构尺寸进行了优化，通过优化轮毂的质量明显减轻且发现优化后轮毂所受到的应力强度较小。根据轮毂图纸来进行三维软件建模，并且运用CAE软件ANSYS，对铝合金和复合材料汽车车轮应力值进行计算，对比两种计算数据，证明了在同等应力值时，合成材料的轮毂比铝合金的质量轻。然后以复合材料轮毂的轮毂和安装凸缘的厚度为设计变量，优化后发现复合材料的轮毂质量减小。
《铝合金轮毂的有限元分析》范文
《铝合金轮毂的有限元分析》篇一
一、引言
随着汽车工业的快速发展，铝合金轮毂因其轻量化、耐腐蚀、良好的导热性等优点，得到了广泛应用。为了更好地理解铝合金轮毂的力学性能和优化其设计，有限元分析（FEA）成为了一种重要的研究手段。本文将通过有限元分析方法，对铝合金轮毂的力学性能进行深入研究。
二、铝合金轮毂的有限元模型建立
1. 模型简化与假设
在建立铝合金轮毂的有限元模型时，我们首先需要对实际轮毂进行适当的简化。我们假设轮毂材料为均匀、各向同性的铝合金，忽略其微观结构和不均匀性。此外，我们还假设轮毂在制造过程中没有产生任何缺陷。
2. 材料属性定义
在有限元分析中，材料属性是至关重要的。我们通过实验测定铝合金的弹性模量、泊松比、屈服强度等力学性能参数，并将其输入到有限元软件中。
3. 网格划分
网格划分是建立有限元模型的关键步骤。我们采用合适的网格尺寸和类型，对铝合金轮毂进行网格划分。在关键区域，如轮毂的应力集中区域，我们采用更细的网格以获得更精确的结果。 三、铝合金轮毂的边界条件与载荷
在有限元分析中，边界条件和载荷是影响分析结果的重要因素。我们根据实际工况，设定轮毂的边界条件为固定支撑，并在轮毂上施加相应的载荷，如车辆行驶过程中的径向力、侧向力等。
四、有限元分析结果
1. 应力与应变分析
通过有限元分析，我们可以得到铝合金轮毂的应力与应变分布情况。在轮毂的边缘和辐条连接处，由于应力集中现象，这些区域的应力值较高。通过分析这些区域的应力分布，我们可以了解轮毂的承载能力和潜在的危险区域。
2. 模态分析
模态分析可以了解铝合金轮毂的振动特性。通过有限元分析，我们可以得到轮毂的前几阶模态频率和振型。这些信息对于轮毂的动态设计和优化具有重要意义。
3. 疲劳分析
铝合金轮毂在使用过程中会受到循环载荷的作用，因此疲劳性能是评估其性能的重要指标。通过有限元分析，我们可以得到轮毂的疲劳寿命和潜在的疲劳损伤区域，为轮毂的优化设计提供依据。