一种基于多目标优化的制动器底板轻量化设计方法研究

【目的】汽车轻量化技术是汽车节能减排的重要手段,加快汽车轻量化技术的发展具有重要现实意义。【方法】课题组以减小底板体积、保证疲劳寿命为优化目标,采用计算机辅助集成技术对制动器底板进行轻量化设计。首先,对底板进行有限元分析,确定轻量化设计的目标区域;其次,根据优化目标建立相应的CAD模型,使用局部应力应变法计算底板的疲劳寿命;最后,通过ISIGHT集成CATIA、ABAQUS和MATLAB对制动器底板进行轻量化设计。【结果】该轻量化方法可以同时对制动器底板上的多个目标尺寸进行优化,使其质量减少了9%,轻量化效果明显。【结论】该轻量化方法同样适用于其他机械零件,借助于该方法对汽车零部件进行轻量化设计有着非常重要的工程价值。     

基于有限元分析的某电动汽车车身轻量化设计

以企业提供的某款电动汽车为研究对象,对车身进行轻量化设计。在HyperMesh中建立整车的有限元模型,进行车身的静态刚度和模态仿真。根据仿真结果,选出适合轻量化的钣金件并进行灵敏度分析,对车身质量灵敏度较高同时对车身刚度以及模态灵敏度较低的钣金件进行轻量化。以板厚为设计变量,车身的刚度和模态为约束条件,车身质量最小为目标进行轻量化,使车身减质7.38kg。通过车身轻量化前后的性能对比分析,轻量化后车身的刚度、强度和NVH性能均符合要求,且浮动量在企业要求范围内。     

某汽车前轴轻量化及有限元分析

为研究汽车前轴轻量化方案以达到轻量化的目的,首先利用有限元分析软件ANSYS Workbench对汽车前轴在制动工况及动载工况下的受力进行分析,得出前轴应力分布情况。其次,根据应力分布情况对汽车前轴进行轻量化设计。最后对优化后的方案进行上述两种工况的有限元分析,并对优化前后前轴应力及重量进行对比,确定最终轻量化方案。     

基于ANSYS的某型浮钳盘式后制动器有限元分析

基于某型浮钳盘后制动器建立UG三维模型后,根据该制动器在制动过程中所受力,并考虑边界条件,进行了ANSYS有限元分析,分析得到的应力和变形验证了该型制动器结构设计的合理性。     

环保垃圾车刮板有限元分析及轻量化设计

刮板是环保垃圾车收集垃圾的主要工作部件。本文建立了刮板的三维模型和有限元模型,获得了最大载荷作用下各部位的应力应变的分布,并根据有限元模型计算了模态频率和模态振型,最后采用灵敏度分析方法对刮板结构做了轻量化设计。改进后的方案已经应用于实际生产,降低了材料成本。     

基于有限元技术的制动器热结构分析

以盘式制动器为研究对象,建立了盘式制动器的有限元模型,分析从开始到完全制动过程中的转速及制动液压力的非线性变化,利用ABAQUS中多物理场耦合分析方法,模拟了制动过程中的温度、应力随时间的变化情况。     

基于有限元的盘式制动器耦合场研究

盘式摩擦制动器在汽车上有着广泛的应用。但该制动器在制动过程中因制动器温度的急剧上升,将使制动性能降低,甚至有可能导致制动器失效,因此制动器温度和应力分布对制动器的寿命及制动性能有着重大影响。本文采用有限元方法对制动器的耦合场进行了分析研究,耦合分析结果表明:在制动开始阶段,制动器迅速升温,高温区集中在制动器摩擦面表层,最高温度达195℃;制动过程结束后,整个制动器有一段较长时间的降温过程;制动器的最大热应力-时间曲线变化规律不一致,但均满足材料强度要求。     

基于有限元的大蒜播种机机架轻量化设计

针对大蒜播种机械普遍存在结构偏重、强度富余的情况,以课题组研制的六行大蒜播种机机架为优化对象,基于有限元仿真,进行以减重、减振为目标的优化设计.首先,根据机架的原始结构和受载特性,确定3个设计变量:外侧板厚度、前梁截面边长以及后梁肋板厚度.以初始尺寸为基准,取4个级别,共建立64个几何模型.其次,对这些模型分别进行静力...     

基于ANSYS Workbench的盘式制动器动力学分析

对某品牌汽车的单活塞盘式制动器进行了动力学分析。首先在CATIA中建立该制动器的三维模型,然后利用ANSYSWorkbench对其进行有限元分析,主要是为了研究制动器主要零部件间的共振问题,以及制动器发生共振时,制动盘的应力状况。主要对制动器装配体以及主要零部件做了模态分析以及基于模态叠加法的谐响应分析。最后分析结果为零部件间不会发生共振,摩擦衬块与支架的固有频率接近制动器尖叫频率2100Hz。在发生共振的情况下,制动盘上的应力超过了材料强度极限。     

小型农用车盘式制动器有限元仿真计算

以某农用车为研究对象,建立了盘式制动器总成的三维模型并通过软件集成技术在有限元软件 Nastran环境下对该制动器的活塞、支架及钳体等关键零件进行了结构分析与仿真计算.有限元仿真计算的结果表明,该制动器的活塞、支架和钳体等关键零件满足强度设计要求,证明该盘式制动器的结构设计是可行的.     

湿式多片制动器热应力场有限元分析

因摩擦温度分布不均匀而导致的对偶钢盘产生径向裂纹,是湿式多片制动器遭到破坏的主要原因之一。通过对湿式多片制动器在紧急制动工况下瞬态热应力场的有限元分析计算,揭示出热应力在对偶钢盘横截面内的分布规律,提出了防止湿式多片制动器发生上述破坏的一些措施,并对对偶钢盘部分热应力点进行了试验验证。     

基于有限元分析的拖拉机尿素箱支架轻量化设计

为使拖拉机尿素箱支架在满足可靠性要求的情况下实现轻量化,降低零部件的加工和制造成本,对原尿素箱支架进行了结构重造与优化。运用Hypermesh和Nastran对优化前和优化后的尿素箱支架分别进行了结构强度分析,得出了应力分布结果。分析结果表明：优化设计后的尿素箱支架不仅强度有所提升,且质量由原有的6.9 kg降至3.3 kg,减轻3.6 kg （占比52%）,较好地实现了部件轻量化目标,大幅降低了加工和制造成本。     

圆盘式磁流变制动器仿真优化设计

为了改进磁流变制动器的性能,提出了一种基于结构与磁路耦合模型仿真分析的优化设计方法。该方法以最大化制动器的制动力矩和最小化制动器的质量为目标,采用变动权系数的策略将多目标化为单目标,然后运用ANSYS的参数化有限元仿真优化工具进行优化求解,得到磁流变制动器的最佳几何参数。在此基础上,加工制造出实物样机,设计并搭建磁流变制动器性能测试平台,实验和仿真结果表明该设计方案能较好满足制动器的制动力矩和磁路设计的要求。     

基于有限元及试验技术的制动盘模态分析

针对制动噪声,基于有限元理论和方法,利用有限元分析软件MSC.NASTRAN对某盘式制动器制动盘进行模态分析,得到其固有频率和振型。同时,运用模态试验技术的锤击法对该制动盘进行模态试验,得到了试验模态参数,验证了有限元分析结果的准确性。研究表明,该制动盘前8阶固有频率主要集中在1~10 kHz范围内,对盘式制动器中高频制动噪声具有较大的影响。     

全地形车车架结构有限元分析与轻量化设计

以壳单元为基础,建立全地形车车架的有限元模型,并选择满载状态下的水平弯曲、极限扭转和紧急制动3种典型工况下,计算车架具有足够的强度和刚度,并进行了模态分析。通过道路可靠性试验,验证了分析结果的正确性,提出了结构改进方案,并进行对比分析,说明轻量化设计的可行性。     

基于ABAQUS的汽车座椅头枕轻量化分析与研究

ABAQUS凭借其强大的非线性功能广泛应用于包括汽车、航天、土木、石油化工等各领域。根据GB₁5083法规,应用HyperMesh软件对某型号汽车座椅采用不同结构头枕分别进行有限元建模、后处理分析、求解,并分别对不同结构头枕座椅进行试验测试。对不同结构头枕分析及试验结果对比,得出的仿真结果与试验结果基本符合,可达到降低座椅重量,优化成本的目的。     

某轻型变速箱箱体轻量化设计

由于变速箱工作环境复杂恶劣,设计时一般取一个较大的安全系数,所以会造成箱体质量过大的问题,严重浪费生产资源,也影响了整车的经济性能,因此箱体轻量化设计显得尤为重要。首先,采用理论分析对该变速箱进行受力计算,得到变速箱在启动工况下各轴承的支反力;其次,运用Optistruct软件对变速箱箱体进行静力学分析,得到启动工况下的强度与刚度;最后,根据静力学研究结论,对整体结构进行拓扑优化设计。仿真结果显示,经过优化后的箱体质量降低10.63%,同时箱体的强度和刚度也满足使用要求,从而完成了箱体的轻量化设计。     

基于有限元法的牵引电机端盖轻量化设计

通过有限元法对某型号牵引电机端盖进行轻量化设计。在端盖质量不变的前提下,提出了4种端盖的通风筋优化方案,计算原方案及4种优化方案的刚度,发现增加筋的数量可以提高这种端盖的刚度。综合考虑工艺和设计,提出了最终优化方案,这种优化方案可以保证端盖的径向刚度不降低,同时减少端盖约3%的质量。     

重型车车架轻量化设计研究

利用Hyperworks软件平台,建立车架的有限元模型,并对其进行有限元分析.然后以此为基础对车架进行尺寸优化设计,以车架横纵梁的厚度作为设计变量,车架总质量最小作为优化目标,通过优化迭代得到结构尺寸最优的车架.通过优化迭代计算,新车架的总质量减少了22.9%,通过优化前后性能的对比分析,优化后结果符合设计要求.     

汽车盘式制动系统轻量化设计

应用ANSYS Workbench软件建立了纯电动车的盘式制动器的有限元模型,对模型进行了力学分析.在满足盘式制动器的自身刚度、强度要求同时,运用拓扑优化技术对钳体和支架进行了结构优化,研究如何进行有效减重.在材料方面,用ZL101为基体SiC增强的铝基复合材料代替HT250材料对制动盘进行了优化.盘式制动器在优化后,...