电动车车架设计有限元分析
电动自行车的静态特性，对电动自行车来说，其安全性和舒适性是最为重要的。本论文借助这些问题，使用三维软件建模，再使用有限元软件对其车架进行静态分析。本文以某电动自行车为研究对象，综合利用三维建模和有限元法，对电动车车架作了静态性能分析和研究。物理模型的适当简化和其承载的电动车车架后，用SolidWorks建立了车架的三维模型，然后基于有限元技术，计算了电动汽车的行驶特性，利用ABAQUS软件分析车架在两种工况下的应力特性，得到车架的应力和应变分布规律。关键词 车架，SolidWorks建模，有限元，静力计算，强度分析目 录
1. 引言 1
1.1 国内电动自行车发展综述 1
1.2 关于本课题相关内容介绍 4
2. 有限元理论及CAE软件ABAQUS简介 5
2.1 有限元方法简介 5
2.2 有限元软件ABAQUS介绍 6
3 电动自行车车架模型的建立 7
3.1 CAD模型的建立 7
3.2 CAD模型导入ABAQUS 10
4. 车架有限元分析 11
4.1 分析步骤 11
4.2 计算结果 15
结论 17
致谢 18
参考文献 19
1 引言
1．1 国内电动自行车发展现状综述
1.1.1 国内发展现状
在科技发展迅猛的二十世纪，人们更多的需要出行，而代步工具的选择也自然就成了与人们生活息息相关的事情。而各类代步器材接踵涌现，此中电动自行车的出现既满足了人们对出行的需求，也以便宜的价格和乘骑简便的优势迅速融入人们的生活。
电动自行车是自行车的延伸产品，是以电瓶为主要能源，集机械、电子、电机、电化学等为一身的机电一体化交通工具。电池作为动力源，配备了前轮和后轮，是实现人骑、电动或电动辅助功能的高科技产品。它的外表形态与普通的自行车相差不大但也有明显的区别，差别在于在普通自行车的基础上，安装电机、控制器、蓄电池、转把、闸把等操纵部件和显示仪表系统。电动自行车作为一种高新技术工具，是普通自行车的一次革命性的转变。
图1.1电动自
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
主要能源，集机械、电子、电机、电化学等为一身的机电一体化交通工具。电池作为动力源，配备了前轮和后轮，是实现人骑、电动或电动辅助功能的高科技产品。它的外表形态与普通的自行车相差不大但也有明显的区别，差别在于在普通自行车的基础上，安装电机、控制器、蓄电池、转把、闸把等操纵部件和显示仪表系统。电动自行车作为一种高新技术工具，是普通自行车的一次革命性的转变。
图1.1电动自行车
从20世纪 末以来，电瓶车因为驾驶简单，而且经济实惠，所以收到市场的好评。二十一世纪我国也在电动车行业取得巨大进步。中国电动自行车集成电路控制器技术和转矩传感器技术从一开始就盲目模仿到现在，已经取得了巨大的进步，国内的一些知名企业也在积极研发电子集成技术和数字技术。相信电动自行车未来的发展方向必将科技化。
目前电瓶车市场需求不断增大，生产厂家极多，但是真正质量同样可靠的厂家却不多。相当多的商家为了最大意义的获得利润，采用质量差的零件，对消费人群的人身安全造成了极大的影响。到如今，电动车的急速发展，人们对于电动车的需求越发趋向轻摩化，而为了迎合消费者的需要，电动车的改装已较为普遍，甚至车速已经超过50 km/h，但是提高车架强度方面的研究确相对落后。所以，目前对于电动车车架其结构以及性能的研究刻不容缓。
车架是电动自行车的主要组成部件，它具有连接支撑每个部件的作用，因此车架的结构与性能对于整辆电动车的外观有重要关系，还影响到整辆车的静动态特性。由于车架的静态特性，车架必须具有足够的强度和适当的抗扭刚度。同时，我们也要尽量减少车架的质量，使电动汽车具有一定的稳定性。因此，有必要对电动自行车车架的强度和静态特性进行有限元研究。
因此，在电动自行车车架的设计过程中，不仅要注意车架的外形，也将重点放在各个部位特别是关键部件的强度以及静动态性能。为了激励整个电动自行车行业技术的进步，我们需要大大提高工具的技术开发和扩大研发过程。伴随着三维绘图软件和有限元软件的高速发展，已经形成了比较成熟的设计方法，慢慢取代老方法，因此我国也应该采取此方法，提高自主研发能力。本课题使用ABAQUS有限元软件，在不同工况下对电动自行车车架的静态特性展开研究，希望能够找出一种方法来提高其强度和性能。
1.1.2 研究的目的及意义
目前 CAE(Computer AidedEducation)技术是国际上较为流行也是比较先进的生产技术，在全球竞争日趋激烈的形势下，归根结底，企业的竞争是竞争的产品性能和制造成本，在产品开发设计和创新亮点的CAE技术无法比拟的优势。使用 CAE 技术能够对产品的性能与安全可靠性进行分析，并可对其日后的工作状态和运行行为进行虚拟模拟，尽早发现产品的设计短处，完成优化设计，同时要实现创新，提高设计质量，降低生产成本，缩短设计周期，这是中国电动自行车行业走出困境的需要。由于电动自行车是依靠车架来支撑整个车体的，因此车架的制造精度和部件设计对车辆的舒适度和安全性非常重要。但是电瓶车的车架力学分析相对繁琐，以前的老方法具有许多的不准确性，而且分析的时间较长，还不能精确地分析其刚度以及强度，导致车架断裂又或者是造成成本增加，于是车架的结构优化设计显得相当重要。有限元分析是一种先进的技术，具有非常广泛的应用范围。 有限元分析软件 ABAQUS已经发展了50多年了，尽管如此，但它还只涉及航天、机械制造、交通运输、电子电工、医疗事业等。但是跟随着时代的进步，使用有限元对电瓶车进行分析计算也是必不可少的，使用有限元软件对电瓶车进行分析计算，可以预测它的工作状态，受力情况、模拟它的运动等等。不仅如此还可以给出更加合理的设计结构，提供可靠的安全性。这不但为厂家节省了开发成本，更是为消费者提供了质量的保障，我相信使用有限元软件对电瓶车进行分析计算一定是未来的潮流也更是大势所趋。车架是电瓶车最重要的部分，自行车车架不仅需要有足够的刚度和强度，而且要求它的外观精致，结构简便，所以在整车设计中车架占了举足轻重的地位。使用有限元软件对其车架进行静态分析，研究它的强度和刚度，以达到安全和节省材料的目地。
1. 2 关于本课题的相关研究内容介绍
1.4.1 课题所研究的对象
本课题研究对象：爱玛电动车车架
图1.1电动自行车车架三维图
1.4.2 论文文章结构
第一，介绍了本课题的背景内容及其意义。
第二，介绍了有限元理论以及软件ABAQUS。
第三，使用soildworks对车架进行建模，并进行简化导入ABAQUS。
第四，对有限元模型进行静态分析，得出结果，给出优化意见。
第五，总结全文主要结论，提出后续工作展望和研究方向。
2 有限元理论及CAE软件ABAQUS简介
2. 1 有限元方法的理论概要
2.1.1 有限元方法的简介
有限元分析法（Finite Element Method , FEM）,简称为有限元法，出现在上世纪中期，是一种依靠计算机功能的计算分析方法。 此种方法是以力学理论为基数，并且包含了数学和计算机领域。 有限元方法主旨思想是达成结构的离散化，将结构分成有限个小的单元体，单元和单元、单元和边界之间通过节点的连接紧密地联系在一起就是结构的离散化。 有限元分析的第一步是结构离散
1. 引言 1
1.1 国内电动自行车发展综述 1
1.2 关于本课题相关内容介绍 4
2. 有限元理论及CAE软件ABAQUS简介 5
2.1 有限元方法简介 5
2.2 有限元软件ABAQUS介绍 6
3 电动自行车车架模型的建立 7
3.1 CAD模型的建立 7
3.2 CAD模型导入ABAQUS 10
4. 车架有限元分析 11
4.1 分析步骤 11
4.2 计算结果 15
结论 17
致谢 18
参考文献 19
1 引言
1．1 国内电动自行车发展现状综述
1.1.1 国内发展现状
在科技发展迅猛的二十世纪，人们更多的需要出行，而代步工具的选择也自然就成了与人们生活息息相关的事情。而各类代步器材接踵涌现，此中电动自行车的出现既满足了人们对出行的需求，也以便宜的价格和乘骑简便的优势迅速融入人们的生活。
电动自行车是自行车的延伸产品，是以电瓶为主要能源，集机械、电子、电机、电化学等为一身的机电一体化交通工具。电池作为动力源，配备了前轮和后轮，是实现人骑、电动或电动辅助功能的高科技产品。它的外表形态与普通的自行车相差不大但也有明显的区别，差别在于在普通自行车的基础上，安装电机、控制器、蓄电池、转把、闸把等操纵部件和显示仪表系统。电动自行车作为一种高新技术工具，是普通自行车的一次革命性的转变。
图1.1电动自
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
主要能源，集机械、电子、电机、电化学等为一身的机电一体化交通工具。电池作为动力源，配备了前轮和后轮，是实现人骑、电动或电动辅助功能的高科技产品。它的外表形态与普通的自行车相差不大但也有明显的区别，差别在于在普通自行车的基础上，安装电机、控制器、蓄电池、转把、闸把等操纵部件和显示仪表系统。电动自行车作为一种高新技术工具，是普通自行车的一次革命性的转变。
图1.1电动自行车
从20世纪 末以来，电瓶车因为驾驶简单，而且经济实惠，所以收到市场的好评。二十一世纪我国也在电动车行业取得巨大进步。中国电动自行车集成电路控制器技术和转矩传感器技术从一开始就盲目模仿到现在，已经取得了巨大的进步，国内的一些知名企业也在积极研发电子集成技术和数字技术。相信电动自行车未来的发展方向必将科技化。
目前电瓶车市场需求不断增大，生产厂家极多，但是真正质量同样可靠的厂家却不多。相当多的商家为了最大意义的获得利润，采用质量差的零件，对消费人群的人身安全造成了极大的影响。到如今，电动车的急速发展，人们对于电动车的需求越发趋向轻摩化，而为了迎合消费者的需要，电动车的改装已较为普遍，甚至车速已经超过50 km/h，但是提高车架强度方面的研究确相对落后。所以，目前对于电动车车架其结构以及性能的研究刻不容缓。
车架是电动自行车的主要组成部件，它具有连接支撑每个部件的作用，因此车架的结构与性能对于整辆电动车的外观有重要关系，还影响到整辆车的静动态特性。由于车架的静态特性，车架必须具有足够的强度和适当的抗扭刚度。同时，我们也要尽量减少车架的质量，使电动汽车具有一定的稳定性。因此，有必要对电动自行车车架的强度和静态特性进行有限元研究。
因此，在电动自行车车架的设计过程中，不仅要注意车架的外形，也将重点放在各个部位特别是关键部件的强度以及静动态性能。为了激励整个电动自行车行业技术的进步，我们需要大大提高工具的技术开发和扩大研发过程。伴随着三维绘图软件和有限元软件的高速发展，已经形成了比较成熟的设计方法，慢慢取代老方法，因此我国也应该采取此方法，提高自主研发能力。本课题使用ABAQUS有限元软件，在不同工况下对电动自行车车架的静态特性展开研究，希望能够找出一种方法来提高其强度和性能。
1.1.2 研究的目的及意义
目前 CAE(Computer AidedEducation)技术是国际上较为流行也是比较先进的生产技术，在全球竞争日趋激烈的形势下，归根结底，企业的竞争是竞争的产品性能和制造成本，在产品开发设计和创新亮点的CAE技术无法比拟的优势。使用 CAE 技术能够对产品的性能与安全可靠性进行分析，并可对其日后的工作状态和运行行为进行虚拟模拟，尽早发现产品的设计短处，完成优化设计，同时要实现创新，提高设计质量，降低生产成本，缩短设计周期，这是中国电动自行车行业走出困境的需要。由于电动自行车是依靠车架来支撑整个车体的，因此车架的制造精度和部件设计对车辆的舒适度和安全性非常重要。但是电瓶车的车架力学分析相对繁琐，以前的老方法具有许多的不准确性，而且分析的时间较长，还不能精确地分析其刚度以及强度，导致车架断裂又或者是造成成本增加，于是车架的结构优化设计显得相当重要。有限元分析是一种先进的技术，具有非常广泛的应用范围。 有限元分析软件 ABAQUS已经发展了50多年了，尽管如此，但它还只涉及航天、机械制造、交通运输、电子电工、医疗事业等。但是跟随着时代的进步，使用有限元对电瓶车进行分析计算也是必不可少的，使用有限元软件对电瓶车进行分析计算，可以预测它的工作状态，受力情况、模拟它的运动等等。不仅如此还可以给出更加合理的设计结构，提供可靠的安全性。这不但为厂家节省了开发成本，更是为消费者提供了质量的保障，我相信使用有限元软件对电瓶车进行分析计算一定是未来的潮流也更是大势所趋。车架是电瓶车最重要的部分，自行车车架不仅需要有足够的刚度和强度，而且要求它的外观精致，结构简便，所以在整车设计中车架占了举足轻重的地位。使用有限元软件对其车架进行静态分析，研究它的强度和刚度，以达到安全和节省材料的目地。
1. 2 关于本课题的相关研究内容介绍
1.4.1 课题所研究的对象
本课题研究对象：爱玛电动车车架
图1.1电动自行车车架三维图
1.4.2 论文文章结构
第一，介绍了本课题的背景内容及其意义。
第二，介绍了有限元理论以及软件ABAQUS。
第三，使用soildworks对车架进行建模，并进行简化导入ABAQUS。
第四，对有限元模型进行静态分析，得出结果，给出优化意见。
第五，总结全文主要结论，提出后续工作展望和研究方向。
2 有限元理论及CAE软件ABAQUS简介
2. 1 有限元方法的理论概要
2.1.1 有限元方法的简介
有限元分析法（Finite Element Method , FEM）,简称为有限元法，出现在上世纪中期，是一种依靠计算机功能的计算分析方法。 此种方法是以力学理论为基数，并且包含了数学和计算机领域。 有限元方法主旨思想是达成结构的离散化，将结构分成有限个小的单元体，单元和单元、单元和边界之间通过节点的连接紧密地联系在一起就是结构的离散化。 有限元分析的第一步是结构离散
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