多模型零部件的有限元分析与优化

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根据某企业提供的数据要求，某零件受到了正向3000N和侧向800N两种不等的载荷。其受力图，如图 1所示。根据企业的要求和-些设计要求建立零部件的模型，可以通过建立不同形状的模型来达到要求。多模型设计可以给设计多-点结构上的分析，多种方案也会得到多个不同的数据，也提供了多个选择。

图 1模型受力图Fig.1 Model Diagram2建立多模型结构UG系统提供了-个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造1l。首先，根据企业提供结构和要求利用三维软件 UG建立了以下三种模型口，如图2所示。三种方案的零件模型各有优点，从不同的省材和不同承担受力的角度进行了模型的设计。模型设计的复杂程度也会影响到零部件下-步的进行 ，它不仅影响到有限元分析时机构画网格多少及其会出现无法划分或划分不均匀，还影响到以后零部件的安装。

(a) (b) ((，)图2模型结构图Fig.2 The Model Structure Diagram3模型有限元分析ANSYS有限元软件是-个多用途的有限元法计算机分析程序 ，可以用来求解结构、流体、电力、电磁嘲碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域 ：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、机械电子等I51。

根据要求对这三种模型进行有限元分析，分析如下：来稿日期：2012-05-23基金项目：广西科学研究与技术开发计划资助项目(10100026)作者简介：刘风全，(1988-)，男，江苏盐城人，硕士研究生在读，主要研究方向：数字化设计与制造No.3Mar.201 3 机械 设 计 与制 造 l250.50.On 1萋-20瞧- 3.250.0 2.5 5.O时间(s)(b)60km图4质心侧偏角响应特性曲线Fig.4 The Response Curves of Side-Slip Angle从图3可以看出低速大转角转向时，6WS稳态横摆角速度增益值(绝对值)大于2WS，表明在同样转角输入下转弯半径最小，机动性好；中高速转向时，6WS稳态横摆角速度增益值(绝对值)小于 2WS，表明在同样输入下车身姿态变化小，稳定性高 。

从图4可以看出，无论是低速还是高速，2WS的质心侧偏角变化都很大，而采用 6WS模式，质心侧偏角变化较小 ，尤其是中高速状态下 ，基本维持为 0，说明车辆能很好的控制其运动姿态，避免了甩尾、侧滑等危险，有效的提高了汽车行驶时的稳定性l10l。

5结论建立了三轴全轮转向车辆的虚拟样机模型，根据零质心侧偏角比例控制策略对中、后轴车轮转向的进行控制，对整车模型进行了操纵稳定性仿真，并将仿真结果与前轮转向汽车的仿真结果进行对比，结果表明全轮转向车辆在低速转向行驶时机动灵活陛高；中高速转向行驶时稳定性好。多轴转向技术能较好的兼顾提高汽车低速行驶时的整车机动陛和高速行驶时的整车操纵稳定性。