公交车座椅和底盘牛腿建模及牛腿(附件)
摘 要在当前社会，人们的生活水平不断提高，对车辆的选择也不再是方便快捷而是安全舒适。公交车座椅对于乘客和驾驶员来说也更加要求其舒适性和稳定性。底盘牛腿在公交车的地位也日趋重要，对于保证行驶的稳定性也起着重要的作用。本文以友谊公交车为研究对象，SolidWorks三维建模软件在公交车座椅及牛腿建模方面的应用及hypermesh有限元分析软件对牛腿的优化设计的运用，主要研究内容如下：利用SolidWorks对公交车的座椅以及牛腿建立三维建模；2、将SolidWorks建立的牛腿模型完美的导入到有限元软件hypermesh中，对其进行有限元分析计算；在hypermesh软件中对牛腿进行网格划分，得到完善的网格模型，通过一系列的操作比如给模型添加载荷和约束等，从而对牛腿进行有限元分析，最终得到优化结果，起到减轻质量、节省材料的目的；建立的三维模型不需要再在hypermesh有限元软件中重复建模，只需要把建立的模型导入其中即可，这样的连接技术能够避免重复建模，也对有限元分析的前后处理等做了充分的研究。通过这一系列的分析研究可以了解软件的运用，也对以后座椅和牛腿以及整车的研究做出了贡献。关键词：座椅；牛腿；hypermesh；SolidWorks；三维建模；有限元分析目 录
第一章 绪论 1
1.1选题的目的和意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 国外研究现状 2
1.2.2国内研究现状 2
1.3 本文主要研究的内容 4
第二章 公交车座椅三维建模 5
2.1三维建模软件的选用 5
2.1.1 SolidWorks 5
2.1.2 操作界面介绍 6
2.1.3 软件选用 6
2.2 驾驶座椅三维建模 7
2.2.1 驾驶座椅介绍及结构简化 7
2.2.2 驾驶座椅三维建模 8
2.3双人乘客座椅三维建模 11
2.3.1双人乘客 座椅结构分析 11
2.3.2 三维建模 11
第三章 牛腿三维建模及有限元拓扑优化 14
3.1牛腿三维建模 14
3.1.1 牛腿简介 14<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
维建模 7
2.2.1 驾驶座椅介绍及结构简化 7
2.2.2 驾驶座椅三维建模 8
2.3双人乘客座椅三维建模 11
2.3.1双人乘客 座椅结构分析 11
2.3.2 三维建模 11
第三章 牛腿三维建模及有限元拓扑优化 14
3.1牛腿三维建模 14
3.1.1 牛腿简介 14
3.1.2 牛腿模型建立 14
3.2 hypermesh有限元软件的介绍 15
3.2.1 软件信息 15
3.2.2 hypermesh的特点 15
3.2.3 hypermesh用户界面介绍 16
3.3 拓扑优化 17
3.3.1 什么是拓扑优化 17
3.3.2 拓扑优化的作用及运用 17
3.3.3 拓扑优化的设计模型及步骤 18
3.4 牛腿有限元优化过程 20
3.4.1 牛腿的材料特性 20
3.4.2 优化步骤 20
第四章 拓扑优化结果分析 30
4.1 查看优化后的结果 30
4.2 结果分析 32
第五章 全文总结 34
5.1论文总结 34
5.2论文中的不足及改进 34
致谢 36
参考文献 37
第一章 绪论
1.1选题的目的和意义
汽车的出现给人们的生活带来了翻天覆地的变化，人们的出行也变得快捷方便，也为技术的革新带来了很大的贡献。然而随着人们的生活条件不断改善，经济条件也在日趋变化的时候，人们对汽车的追逐也在不断变化，考虐的问题也已经不同，对汽车安全的可靠性、驾驶员的操作稳定性和乘坐的舒适性将是人们着重考虐的方面。现代有限元分析技术也为工程设计师提供了很大的方便，这是一场分析技术上的革新，对汽车的研究起着很大的作用。
有限元分析法在汽车的结构设计中将有着越来越重要的地位，这也是在以后的设计及计算中必须运用的设计技术。因为汽车是由很多零部件组成的，其中有着很多的计算还有各个部件的装配设计，传统的设计方法已经难以胜任，有限元分析将会取代传统的设计方法。在汽车机械零部件中存在的应力分布在常规的设计方法中很难全面的了解，然而有限元分析就能够很准确的知道机械零部件的应力分布。通过有限元分析也能更加准确的了解汽车零部件中最危险的位置以及各个部分的应力分布的规律，为以后的设计研究提供支持。
Hypermesh软件的有限元分析可以为进行很好的研究与分析，得到想要的结果。在优化前需要对想要优化的模型划分网格，这样就将一个整体的模型离散为无数的单元，通过对这些元素单元的分析计算从而就能方便的对整个模型进行分析、计算，得到完整的优化结果。
公交车底盘牛腿是底盘外伸梁的俗称，我们通过对牛腿的三维建模和有限元分析可以更好地知道牛腿在公交车中承担的地位和作用，同时我们也更好的了解有限元分析在汽车设计制造中充当的角色，为我们以后作出更好地指导方法。在对牛腿有限元分析的过程中，还选着了公交车座椅进行三维建模，通过使用SolidWorks、ug等三维建模软件，知道其中的优劣。
现代设计方法与传统设计方法不同，这种有限元分析法可以大大的改善原有设计方法的不足。这种方法最主要的就是利用有限元分析软件比如现在常用的hypermesh以及ANSYS等有限元软件，通过对这些软件的使用来使我们的设计优化水平得到一个质的飞跃，这样的方法可以使我们的设计过程更加的完善，不仅节省了设计师们的设计分析时间还能降低这项工程的预算，节省开支。同时使用有限元软件我们还能更好的对其所研究的模型进行一系列的模拟，得到完善的结果，不用担心优化出来的模型成果无法使用在产品的应用上。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
早在上个世纪40年代，对有限元研究的先驱学者就已经开始提出了有限元的理念。在国外，他们将有限元法使用在一些机械方面，通过对其的分析得到了很多的结果，也为有限元法以后再汽车方面的研究成为主要的研究方法做出了贡献。在上个世纪60年代中后期，国外的学者通过对汽车的研究，利用有限元的方法得到了很多的研究成果，对这些成果的分析，使我们更加了解整车的受力情况，通过这一系列的研究取得了大量对后面有帮助的研究成果。70年代，西方国家如美国宇航员就利用有限元，对汽车车架的结构进行了一系列的详细分析，着重进行静强度方面的分析，得到更加详细的车架构造，从而利用这一研究减轻了车架的自重。美国宇航员的研究是世界上最早的减轻车辆重量的轻量化分析。Ao.Kazuo.Niiyama等人利用有限元分析详细的在静态强度方面做出了很大的贡献，利用这些来指导汽车设计 [1]。从上世纪70年代起，设计者们就开始对汽车进行一些列的动态特性分析，Krawczuk,Marek等人就是利用动态方面的研究的有限元模型对货车的车架结构进行一系列比较全面的动态研究[2]。Kim.H.S.Hum.H通过有限元分析对车架在静载荷情况出现的一些问题做出了研究，Colomina等人就通过有限元软件的方法对汽车进行有限元建模，通过对有限元模型的研究，进行动态分析，最终利用该研究对汽车车架进行了一些优化，并得到成果 [3]。弗拉维奥等人利用有限元法对汽车底盘进行优化设计计算，得到成果，最后使汽车的重量得到减轻实现了目标 [4]。MichaelW.Danyo等人利用有限元法，通过一些列的研究对汽车进行优化，最终在满足条件的前提下，实现了减重[5]。
1.2.2国内研究现状
我国在有限元研究方面是比较晚的，大约是在20世纪70年代末我国学者才开始把有限元分析法应用在汽车设计分析中。1977年，长春汽车研究所的教授谷安涛和常国振通过对有限元的研究发表了研究成果汽车设计的有限元法，这项研究当时在我们国家是首次出现的，推动了我国的有
第一章 绪论 1
1.1选题的目的和意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 国外研究现状 2
1.2.2国内研究现状 2
1.3 本文主要研究的内容 4
第二章 公交车座椅三维建模 5
2.1三维建模软件的选用 5
2.1.1 SolidWorks 5
2.1.2 操作界面介绍 6
2.1.3 软件选用 6
2.2 驾驶座椅三维建模 7
2.2.1 驾驶座椅介绍及结构简化 7
2.2.2 驾驶座椅三维建模 8
2.3双人乘客座椅三维建模 11
2.3.1双人乘客 座椅结构分析 11
2.3.2 三维建模 11
第三章 牛腿三维建模及有限元拓扑优化 14
3.1牛腿三维建模 14
3.1.1 牛腿简介 14<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
维建模 7
2.2.1 驾驶座椅介绍及结构简化 7
2.2.2 驾驶座椅三维建模 8
2.3双人乘客座椅三维建模 11
2.3.1双人乘客 座椅结构分析 11
2.3.2 三维建模 11
第三章 牛腿三维建模及有限元拓扑优化 14
3.1牛腿三维建模 14
3.1.1 牛腿简介 14
3.1.2 牛腿模型建立 14
3.2 hypermesh有限元软件的介绍 15
3.2.1 软件信息 15
3.2.2 hypermesh的特点 15
3.2.3 hypermesh用户界面介绍 16
3.3 拓扑优化 17
3.3.1 什么是拓扑优化 17
3.3.2 拓扑优化的作用及运用 17
3.3.3 拓扑优化的设计模型及步骤 18
3.4 牛腿有限元优化过程 20
3.4.1 牛腿的材料特性 20
3.4.2 优化步骤 20
第四章 拓扑优化结果分析 30
4.1 查看优化后的结果 30
4.2 结果分析 32
第五章 全文总结 34
5.1论文总结 34
5.2论文中的不足及改进 34
致谢 36
参考文献 37
第一章 绪论
1.1选题的目的和意义
汽车的出现给人们的生活带来了翻天覆地的变化，人们的出行也变得快捷方便，也为技术的革新带来了很大的贡献。然而随着人们的生活条件不断改善，经济条件也在日趋变化的时候，人们对汽车的追逐也在不断变化，考虐的问题也已经不同，对汽车安全的可靠性、驾驶员的操作稳定性和乘坐的舒适性将是人们着重考虐的方面。现代有限元分析技术也为工程设计师提供了很大的方便，这是一场分析技术上的革新，对汽车的研究起着很大的作用。
有限元分析法在汽车的结构设计中将有着越来越重要的地位，这也是在以后的设计及计算中必须运用的设计技术。因为汽车是由很多零部件组成的，其中有着很多的计算还有各个部件的装配设计，传统的设计方法已经难以胜任，有限元分析将会取代传统的设计方法。在汽车机械零部件中存在的应力分布在常规的设计方法中很难全面的了解，然而有限元分析就能够很准确的知道机械零部件的应力分布。通过有限元分析也能更加准确的了解汽车零部件中最危险的位置以及各个部分的应力分布的规律，为以后的设计研究提供支持。
Hypermesh软件的有限元分析可以为进行很好的研究与分析，得到想要的结果。在优化前需要对想要优化的模型划分网格，这样就将一个整体的模型离散为无数的单元，通过对这些元素单元的分析计算从而就能方便的对整个模型进行分析、计算，得到完整的优化结果。
公交车底盘牛腿是底盘外伸梁的俗称，我们通过对牛腿的三维建模和有限元分析可以更好地知道牛腿在公交车中承担的地位和作用，同时我们也更好的了解有限元分析在汽车设计制造中充当的角色，为我们以后作出更好地指导方法。在对牛腿有限元分析的过程中，还选着了公交车座椅进行三维建模，通过使用SolidWorks、ug等三维建模软件，知道其中的优劣。
现代设计方法与传统设计方法不同，这种有限元分析法可以大大的改善原有设计方法的不足。这种方法最主要的就是利用有限元分析软件比如现在常用的hypermesh以及ANSYS等有限元软件，通过对这些软件的使用来使我们的设计优化水平得到一个质的飞跃，这样的方法可以使我们的设计过程更加的完善，不仅节省了设计师们的设计分析时间还能降低这项工程的预算，节省开支。同时使用有限元软件我们还能更好的对其所研究的模型进行一系列的模拟，得到完善的结果，不用担心优化出来的模型成果无法使用在产品的应用上。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
早在上个世纪40年代，对有限元研究的先驱学者就已经开始提出了有限元的理念。在国外，他们将有限元法使用在一些机械方面，通过对其的分析得到了很多的结果，也为有限元法以后再汽车方面的研究成为主要的研究方法做出了贡献。在上个世纪60年代中后期，国外的学者通过对汽车的研究，利用有限元的方法得到了很多的研究成果，对这些成果的分析，使我们更加了解整车的受力情况，通过这一系列的研究取得了大量对后面有帮助的研究成果。70年代，西方国家如美国宇航员就利用有限元，对汽车车架的结构进行了一系列的详细分析，着重进行静强度方面的分析，得到更加详细的车架构造，从而利用这一研究减轻了车架的自重。美国宇航员的研究是世界上最早的减轻车辆重量的轻量化分析。Ao.Kazuo.Niiyama等人利用有限元分析详细的在静态强度方面做出了很大的贡献，利用这些来指导汽车设计 [1]。从上世纪70年代起，设计者们就开始对汽车进行一些列的动态特性分析，Krawczuk,Marek等人就是利用动态方面的研究的有限元模型对货车的车架结构进行一系列比较全面的动态研究[2]。Kim.H.S.Hum.H通过有限元分析对车架在静载荷情况出现的一些问题做出了研究，Colomina等人就通过有限元软件的方法对汽车进行有限元建模，通过对有限元模型的研究，进行动态分析，最终利用该研究对汽车车架进行了一些优化，并得到成果 [3]。弗拉维奥等人利用有限元法对汽车底盘进行优化设计计算，得到成果，最后使汽车的重量得到减轻实现了目标 [4]。MichaelW.Danyo等人利用有限元法，通过一些列的研究对汽车进行优化，最终在满足条件的前提下，实现了减重[5]。
1.2.2国内研究现状
我国在有限元研究方面是比较晚的，大约是在20世纪70年代末我国学者才开始把有限元分析法应用在汽车设计分析中。1977年，长春汽车研究所的教授谷安涛和常国振通过对有限元的研究发表了研究成果汽车设计的有限元法，这项研究当时在我们国家是首次出现的，推动了我国的有
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