某型电动车轮毂设计的有限元分析
伴随着科学技术的不断发展，我国轻工业机电行业化程度的提高，电动车的发展也取得了前所未有的令人瞩目的成绩；但是，同发达国家相比还有一定的差距。本文讲述某型电动自行车前轮轮毂的受力情况，进行强度、刚度上的研究。针对上述情况，首先使用Solidworks建模，然后导入有限元分析软件ABAQUS中，对电动自行车轮毂进行静、动、模态性能分析，根据分析结果，对电动自行车前轮毂的应力大小和和变形位置确认。本文对电动车前轮毂的静态分析包括：应力分析和变形分析。动态分析是计算轮毂受到载荷冲击时的应力和变形。模态分析是对轮毂不施加载荷，对其施加约束进行前30阶模态输出，在不同频率时变形和应力分析。关键词 电动车前轮轮毂，有限元分析，静态，动态，模态 目 录
1 引言 1
1.1 国内电动车现如今发展概述 1
1.2 电动自行车前轮毂的组成部件 1
1.3 电动自行车前轮轮毂的研究 1
1.4 本次课题的研究内容概述 2
2 有限元软件理论简要及其Solidworks软件ABAQUS简介2
2.1 有限元软件理论简要 2
2.2 Solidworks软件ABAQUS简介 4
3 某型电动自行车前轮轮毂模型的建立 7
3.1 用CAD软件建立三维模型 7
3.2 将建模导入ABAQUS软件 10
4 电动自行车前轮轮毂的有限元分析 11
4.1 分析研究步骤 11
4.2 前轮毂静力学分析 14
4.3 前轮毂动态分析 16
4.4 前轮毂模态分析 18
结论 23
致谢 24
参考文献25
1 引言
1．1 国内电动车现如今发展概述
进入第二十一个世纪，电动车行业在全球发展是非常迅速的。由于电动车只消耗电能和对环境的危害小，是最佳的交通工具。电动车行业的成长可以给人类的栖身情况和身体状况供应较好的生活环境，是种可持续创新的交通工具。从打有了电动自行车，国内电动自行车行业有了一次庞大的刷新，其具备无污染、速率高和利便容易的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
参考文献25
1 引言
1．1 国内电动车现如今发展概述
进入第二十一个世纪，电动车行业在全球发展是非常迅速的。由于电动车只消耗电能和对环境的危害小，是最佳的交通工具。电动车行业的成长可以给人类的栖身情况和身体状况供应较好的生活环境，是种可持续创新的交通工具。从打有了电动自行车，国内电动自行车行业有了一次庞大的刷新，其具备无污染、速率高和利便容易的优点，于是被大众喜爱。跟着国内科技的日提高和成长，电动车的发展也会成型，势必让经济生存加入另一种能源。
对于电动自行车的发展和未来仍然是一个美好的未来，原因有以下几点：
一、居民代步工具
几年前，自行车一直是人们主要的代步工具，可是，随着经济的发展，城市建设的提高，而人口数量的剧增，使得交通的压力越来越大，普通的自行车已经逐步被淘汰，因为上班距离的增加，人们骑车的体能消耗增大。
二、无尾气排放绿色环保
关于环境保护，近年开车的人越来越多，二氧化碳渐渐惨重加大，电动车采纳消耗电能、低噪声并且轻巧省力的优点，可成为绿色出行的代步工具。
三、改善城市交通
目前我国城市发展迅速，但交通拥堵也在不断增加，特别是在早晚高峰时段，道路拥挤，交通事故容易发生。骑着电动车出门既方便又省时间。
1. 2 电动自行车前轮毂的组成部件
前轮毂是车架的前支撑。车架顾名思义就是整车的框架和外形组成。车架将电动自行车的所有零部件全部组装在一起。前后轮毂是电动自行车的运动部件，外围套着车胎，承受电动自行车的全部重量。前轮毂的组成有内外钢圈和轮辐。
1. 3 电动自行车前轮轮毂的研究
前轮毂的安全性和可靠性与电动车的多种性能密切相关。铝合金轮毂具备质地轻、电能损耗下降、热量的扩散好、轮胎的使用时间升高、外形多种多样、生产很方便和不易侵蚀等长处。此次所研究的电动自行车前轮轮毂所采用的设计方法是对某型电动车前轮轮毂进行了静态有限元分析。材质的选择是铝合金，设计某型电动车前轮毂外形。
1. 4 本次课题的研究内容概述
本次设计研究的对象是：某型电动车前轮轮毂，如图1所示:
图1某型电动车前轮轮毂
此次设计是考虑某款电动车前轮轮毂的受力剖析，选用有限元法研究。第一部分为绪论部分，综述了国内电动车现如今发展，电动自行车的组成部件，电动自行车前轮轮毂的研究，还有关于本课题的相关研究内容介绍。第二部分为有限元理论及其分析软件ABAQUS简介。第三部分为电动车前轮毂三维模型建立。概述了solidworks实体建模的过程。第四部分为电动车前轮毂模型的有限元分析，叙述了轮毂选择材料，设定约束以及施加外部载荷。第五章为结论和展望。
2 有限元软件理论简要及其Solidworks软件ABAQUS简介
2. 1 有限元软件理论简要
有限元分析法（Finite Element Method , FEM）是随着近代电子计算机的快速发展而逐渐发展起来的一种行之有效的数值计算和分析方法。该方法以经典的力学理论为依托，同时有机的融合了数学和计算机的相关知识。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。伴随着计算机行业的快速发展，有限元法在可靠性、适应性以及计算效率上都得到了巨大的发展，现已基本趋于成熟。目前国际范围内的知名的有限元软件主要有ANSYS、ABAQUS、ADINA、ALGOR、LS-DAY、MSC系列、SAP系列等。有限元法最早主要用于航天领域的飞机及飞行器的结构强度的分析和设计，随着科技的发展和工程实际问题的需求， 有限元应用的范围几乎已经扩展到工程问题的所有领域，主要包括铁路公路、汽车行业、自动化制造业、土木建筑业等。
有限元法作为一种离散的数值解法目前应用最为普遍，也是最为成功的。 有限元法首先是在结构分析领域中应用和发展起来的，他不但可以解决工程中的结构分析问题， 同时还可以解决流体力学、电磁学、传热学、声学、振动等领域的分析问题。 由于有限元法适应能力强、计算机的精度高、计算格式和流程统一规范等特点，有限元计算结果已经成为工业产品设计，开发，测试应用评估等环节重要的评判依据， 逐渐成为现代工业设计中一种不可或缺的重要方法， 同时在大型结构件的应力应变分析、稳定性分析、传热学分析、电磁学分析等分析中都起到了关键性作用。
有限元分析的基本过程主要有三个阶段。 前期处理阶段：将实际的物理三维模型转化为理想的有限元模型，采用离散的单元来代替整体计算域； 分析计算阶段：根据实际具体问题选择合适的求解器，然后进行数值计算； 后处理阶段：对数值求解结果进行总结分析整理。
为了便于理解，领会有限元方法的分析思路，现将其具体分析步骤主要有以下几步:
（1）建立有限元模型并
1 引言 1
1.1 国内电动车现如今发展概述 1
1.2 电动自行车前轮毂的组成部件 1
1.3 电动自行车前轮轮毂的研究 1
1.4 本次课题的研究内容概述 2
2 有限元软件理论简要及其Solidworks软件ABAQUS简介2
2.1 有限元软件理论简要 2
2.2 Solidworks软件ABAQUS简介 4
3 某型电动自行车前轮轮毂模型的建立 7
3.1 用CAD软件建立三维模型 7
3.2 将建模导入ABAQUS软件 10
4 电动自行车前轮轮毂的有限元分析 11
4.1 分析研究步骤 11
4.2 前轮毂静力学分析 14
4.3 前轮毂动态分析 16
4.4 前轮毂模态分析 18
结论 23
致谢 24
参考文献25
1 引言
1．1 国内电动车现如今发展概述
进入第二十一个世纪，电动车行业在全球发展是非常迅速的。由于电动车只消耗电能和对环境的危害小，是最佳的交通工具。电动车行业的成长可以给人类的栖身情况和身体状况供应较好的生活环境，是种可持续创新的交通工具。从打有了电动自行车，国内电动自行车行业有了一次庞大的刷新，其具备无污染、速率高和利便容易的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
参考文献25
1 引言
1．1 国内电动车现如今发展概述
进入第二十一个世纪，电动车行业在全球发展是非常迅速的。由于电动车只消耗电能和对环境的危害小，是最佳的交通工具。电动车行业的成长可以给人类的栖身情况和身体状况供应较好的生活环境，是种可持续创新的交通工具。从打有了电动自行车，国内电动自行车行业有了一次庞大的刷新，其具备无污染、速率高和利便容易的优点，于是被大众喜爱。跟着国内科技的日提高和成长，电动车的发展也会成型，势必让经济生存加入另一种能源。
对于电动自行车的发展和未来仍然是一个美好的未来，原因有以下几点：
一、居民代步工具
几年前，自行车一直是人们主要的代步工具，可是，随着经济的发展，城市建设的提高，而人口数量的剧增，使得交通的压力越来越大，普通的自行车已经逐步被淘汰，因为上班距离的增加，人们骑车的体能消耗增大。
二、无尾气排放绿色环保
关于环境保护，近年开车的人越来越多，二氧化碳渐渐惨重加大，电动车采纳消耗电能、低噪声并且轻巧省力的优点，可成为绿色出行的代步工具。
三、改善城市交通
目前我国城市发展迅速，但交通拥堵也在不断增加，特别是在早晚高峰时段，道路拥挤，交通事故容易发生。骑着电动车出门既方便又省时间。
1. 2 电动自行车前轮毂的组成部件
前轮毂是车架的前支撑。车架顾名思义就是整车的框架和外形组成。车架将电动自行车的所有零部件全部组装在一起。前后轮毂是电动自行车的运动部件，外围套着车胎，承受电动自行车的全部重量。前轮毂的组成有内外钢圈和轮辐。
1. 3 电动自行车前轮轮毂的研究
前轮毂的安全性和可靠性与电动车的多种性能密切相关。铝合金轮毂具备质地轻、电能损耗下降、热量的扩散好、轮胎的使用时间升高、外形多种多样、生产很方便和不易侵蚀等长处。此次所研究的电动自行车前轮轮毂所采用的设计方法是对某型电动车前轮轮毂进行了静态有限元分析。材质的选择是铝合金，设计某型电动车前轮毂外形。
1. 4 本次课题的研究内容概述
本次设计研究的对象是：某型电动车前轮轮毂，如图1所示:
图1某型电动车前轮轮毂
此次设计是考虑某款电动车前轮轮毂的受力剖析，选用有限元法研究。第一部分为绪论部分，综述了国内电动车现如今发展，电动自行车的组成部件，电动自行车前轮轮毂的研究，还有关于本课题的相关研究内容介绍。第二部分为有限元理论及其分析软件ABAQUS简介。第三部分为电动车前轮毂三维模型建立。概述了solidworks实体建模的过程。第四部分为电动车前轮毂模型的有限元分析，叙述了轮毂选择材料，设定约束以及施加外部载荷。第五章为结论和展望。
2 有限元软件理论简要及其Solidworks软件ABAQUS简介
2. 1 有限元软件理论简要
有限元分析法（Finite Element Method , FEM）是随着近代电子计算机的快速发展而逐渐发展起来的一种行之有效的数值计算和分析方法。该方法以经典的力学理论为依托，同时有机的融合了数学和计算机的相关知识。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。伴随着计算机行业的快速发展，有限元法在可靠性、适应性以及计算效率上都得到了巨大的发展，现已基本趋于成熟。目前国际范围内的知名的有限元软件主要有ANSYS、ABAQUS、ADINA、ALGOR、LS-DAY、MSC系列、SAP系列等。有限元法最早主要用于航天领域的飞机及飞行器的结构强度的分析和设计，随着科技的发展和工程实际问题的需求， 有限元应用的范围几乎已经扩展到工程问题的所有领域，主要包括铁路公路、汽车行业、自动化制造业、土木建筑业等。
有限元法作为一种离散的数值解法目前应用最为普遍，也是最为成功的。 有限元法首先是在结构分析领域中应用和发展起来的，他不但可以解决工程中的结构分析问题， 同时还可以解决流体力学、电磁学、传热学、声学、振动等领域的分析问题。 由于有限元法适应能力强、计算机的精度高、计算格式和流程统一规范等特点，有限元计算结果已经成为工业产品设计，开发，测试应用评估等环节重要的评判依据， 逐渐成为现代工业设计中一种不可或缺的重要方法， 同时在大型结构件的应力应变分析、稳定性分析、传热学分析、电磁学分析等分析中都起到了关键性作用。
有限元分析的基本过程主要有三个阶段。 前期处理阶段：将实际的物理三维模型转化为理想的有限元模型，采用离散的单元来代替整体计算域； 分析计算阶段：根据实际具体问题选择合适的求解器，然后进行数值计算； 后处理阶段：对数值求解结果进行总结分析整理。
为了便于理解，领会有限元方法的分析思路，现将其具体分析步骤主要有以下几步:
（1）建立有限元模型并
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