车辆工程毕业设计论文-基于ansys的平台式汽车大梁校正仪设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-基于ansys的平台式汽车大梁校正仪设计(编辑修改稿)内容摘要：

领域中 “平台式大梁校正仪 ”等产品的设计、技术开发方面提供更多的理论参考，进一步提高汽车平台式大梁校正仪的性能和可靠度，使之更符合市场需求。 ANSYS 软件是美国 ANSYS 公司研制的大型通用有限元分析软件，能够进行包括结构、热声、流体以及电磁场等学科的研究，在核工业，铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。 而 CATIA 是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。 作为 PLM 协同解决方案的一个重要组成部分，它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。 本课题运用虚拟样机技术对平台式大梁校正仪进行虚拟设计，应用 CAD/CAE 领域比较领先的设计软件 AutoCAD 进行二维草图绘制，使用了当前先进的三维设计软件CATIA 建立三维虚拟模型及整机装配，将模型通过接口倒入 ANSYS，利用 ANSYS 对关键性零部件进行静力学分析，验证其可靠性，如果不合格可在 CATIA 中修改尺寸，在利用 ANSYS 进行静力学分析，反复校核修改，直至合格。 之后进行运动干涉仿真。 利用三维建模和有限元分析软件为设计平台，在产品制造之前运用 CATIA、 ANSYS 软 3 件进行仿真研究，可以及早发现并更正设计当中的缺陷，通过改变尺寸参数，完善设计方案，缩短开发周期，提高设计质量和效率，为此设备的实际生产提供理论支持。 课题研究现状 目前大梁校正仪有两种：框架式与平台式，也称欧式和美式，两类中各分国产进口两类。 欧式平台的主要特点是功能性强，可以通过拉塔的平面 180 度的弯曲和行架上的移动来实现各个部位的拉伸， 无死角。 平台式大梁校正仪在汽车维修养护中大梁校正仪发挥着至关重要的作用，随着现代汽车行业的迅猛发展，其需求量将大幅提高。 据业内人士分析，目前国内每年汽车大梁校正仪需求量在 1000 台左右，而且目前仍以 5%10%以上的速度增长。 大梁校正仪可以分为：简单 L 型、地框型、框架型和平台型；市场上占有比较好的是美式平台，即通过平台举升功能来实现下盘维修拆卸，通过动力泵控制的 360176。 环形工作拉塔来实现拉伸功能的矫正设备。 中国市场占有率极高，而且环形大气的外观在客户外形审美上有很大的优势，所以大多数国内 4S 店都采用该种设备。 但就功能性而言，相比较欧式设备，劣势很明显：操作空间有限，操作复杂，费时费劲，且由于环形处的死角问题导致了修理的死角，但基本能满足维修需要，而且由于设备价格有优势， 412 万左右，但是随着维修要求的不断提高，环形设备的技术升级和欧式设备的走俏，貌似不可避免。 但就目前市场上畅销的几种最强力品牌：奔腾，三重，卓越，杜卡，奔腾借助其强势的营销手段，市场占有极高，但就产品功能性而言，各产品差异不大，就稳定性而言，奔腾和三重比较领先，但三重公司长期致力于行走质量路线，营销劣势使其在市场占有上于奔腾有了一定差距，但 价格较适宜，其他产品价格虽低，但质量很难保证。 未来 12 年大梁校正仪市场价格总体走势将平稳，专家的主要判断依据是，未来我国汽车车身大梁校正设备整体质量水平和技术含量将不断提升，行业标准和技术门槛也不断提高，但国产化比例也将大幅提高，需求量也不断上升，总体而言未来市场价格水平将呈平稳走势。 不过由于近年来，汽保生产商与日俱增，一些新势力大打价格战必然导致在制造上的偷工减料，导致质量缺陷，为防止这种现象的发生，有实力的汽修设备企业应大力注重新产品的研究和开发，不断提高产品的性能和附加值，并且在生产管理上多下功夫 ，大大降低生产成本，在使产品能够不断满足市场日益增长的需求的同时，适当降低销售价格，提高产品和企业的市场竞争能力，提高市场占有率。 我国大梁校正仪产品技术未来发展方向：大梁校正仪可以提供快速高效的维修，可以使车辆恢复到车辆出厂的原始数据。 车身矫正是指通过一定的外力将因事故损坏或疲劳损坏的部位修复到车辆出厂时技术标准 “状态 ”的过程。 对于 “状态 ”一词，它包含两层含义。 “状 ”是指比较直观的外观和形状，而 “态 ”则是一种比较抽象的更深层次的概念， 4 如金属内部分子结构是否能按照原来的位置重新顺序排列、内部的应力是否完全释 放等，它将直接关系到车辆修复后的功能和寿命。 结构件是指在车身上起到主要支撑及承载作用的构件，是车身零部件的安装基础，常见于纵梁、横梁、门柱及下边梁等部位。 这类构件通常具有非常高的强度，加之结构多为封闭式的箱形截面，所以在修理时应采取一定的手段和措施，利用合理的工艺进行修复。 尽量采用就位修复工艺整体式车身校正时，应尽可能采取就位修理的方法。 这样在牵拉时，可有效地将周围一些变形部位顺便 “带 ”出，同时也会由于少拆装构件而节省大量的时间。 通常情况下，很多钣金维修技师会将骨架拆下后矫正，这样其实是不科学的。 前杠骨架在 受到撞击后，撞击力的传递将会造成纵梁前部发生变形。 骨架拆下后没有合适固定很难采取一个缓和的矫正力进行修复，另外修复完骨架后还需要对前纵梁进行修复。 所以比较好的方法是进行就位修理。 但目前国内还有 60%的汽修厂没有专业的事故汽车修理设备，这将严重制约我国汽修业的发展。 因此每个汽修企业应该追踪和关注大梁校正仪技术发展趋势。 研究内容及研究方法 研究内容 (1)分析平台式汽车大梁校正仪的结构形式及工作原理，根据以下主要技术指标、要求或生产纲领：要求平起升降 300mm1200mm多种高度，通用车体固定 夹钳，可任意调整工作高度和角度。 工作台长度 5600mm，工作台高度 3001200mm，工作台宽度2100mm， 拉塔工作范围 360度 ，液压系统最大工作压力 16Mpa，气源压力要求 ， 拉塔牵引最大拉力 30KN，完成方案设计及质量校核计算。 利用 AutoCAD完成校正仪的二维总体结构设计，然后 CATIA建立三维模型，在将关键零部件模型通过专用模型数据转换接口导入 ANSYS软件进行有限元分析，获得校正仪在载荷工况作用下的应力、应变及变形状，然后用 CATIA整机虚拟装配。 (2)拟解决的主要问题 1）平台式汽车大梁校正仪总体方案设计； 2）利用 AutoCAD完成大梁校正仪二维结构设计； 3）利用 CATIA完成大梁校正仪的三维建模； 4）利用 ANSYS软件对关键零部件进行有限元分析； 5）利用 CATIA完成整机虚拟装配。 研究方法 研究技术路线如图 所示。 5 6 图 技术路线图 第 2章 大梁校正仪二维 结构设计 及校核 平台式汽车大梁校正仪工作原理 平台式汽车大梁校正仪是基于承载平台的基础上 附加液压举升机构、定位夹具和拉塔等装配成的。 修理前先将平台的前支架悬起来，用液压举升机构将平台的一端高度缓慢降低，是平台车有顶顶角度的斜坡，这样汽车可被牵引机构通过斜坡拉到平台上，然后举升机构在将平台恢复水平状态，之后再通过可调位置的夹具夹紧不同的汽车裙边后定位汽车。 在进行拉塔牵引校正之前必须事先检查汽车定位情况，夹具必须加紧牢固，保证汽车在受力拉伸校正时整个事故车体和未被拉伸的部分不会发生移动或变形。 然后驱动液压系统通过推动可上升的塔柱进行拉伸校正，此时因为大梁受损的部位不同，所以需要调整拉塔在平台上的位 置。 拉塔是通过拉塔固定叉和拉塔内侧夹紧块固定在平台上的，拉塔通过四个滚轮挂在平台外边缘的半圆导轨上，因此可以实现 360176。 范围工作。 拉塔定位后把拉链一端的钩子钩在受损部位，通过驱动液压系统推动可上升的塔柱升高进而拉动链子进行拉伸校正汽车大梁。 目前本市多家汽车维修厂使用的车身校正设备主要包括平台式和框架式，他们都拥有几方面的相同的功能， (1)能进行精确、彻底的车身车架结构校正 (2)具有安全、高效的结构固定器和夹具 (3)能在需要的方向上施加得以控制的拉拔力 (4)能进行多点和全方 位的拉拔校正 但对设计中采用的平台是矫正仪具有以下具体的特点。 (1)工作台面的平整精加工，平面度高，台面宽广； (2)液压牵引加力塔，可沿着工作台轨道 360 度做作业，移动灵活，固定牢靠，并且可以 7 从台架上拆卸下来； (3)加利塔长度采取不可调整的形式，增加了加力塔体本身的强度，拉力强劲，可以配合拉了直接修理车身塌陷部位。 (4)可调式通用钳，他不仅可以沿着台架纵向移动，本身还可以横向移动，同时为了配合不同车型的高度，夹钳自身也可以调整，其夹紧力大，可以牢固地对车体进行定位夹紧； (5)配备可移动式上车设备 ，与台架分体，车辆上倒台架上后可以移走，不干涉加力塔的工作，轻便灵活，节省空间； (6)设备总质量不大，可以随维修企业的调整需要进行移动。 鉴于平台式汽车大梁校正仪有如此诸多优点，故在本设计中决定采取平台形式。 一台设备是否具有生命力，能否在激烈的市场竞争中立足，主要看其是否有市场。 而目前车身结构的发展对设备的影响是很大的，因此，有必要简单说说车身的结构。 碰撞的形式及特点对车身校正设备有很大的影响，在设计之前应该对碰撞形势及特点有一定的了解。 车身结构目前主要是传统式和整体式， 又可称为非承载式和承载式。 传统结构的汽车车架是一个独立部分，通过螺栓与车身连接在一起。 而整体式车身结构中，车架结构部件经常是焊接在车身上，而目前轿车越来越多地采用整体式车身结构，因此，在设计校正设备时要考虑到对某一位置的拉拔校正是否会改变其他位置的参数，防止一边校正好却发现另一边发生变形，造成反复校正，对人力及物力造成不必要的浪费的。 车架的损坏可分为五种不同的形式吗：歪斜、下垂、弯皱、呈菱形和扭曲。 (1)歪斜：碰撞时车架一 的前部中部和后部边梁会向左或和向右弯曲，发生的歪斜损坏。 (2)边梁下垂：当左右 边梁受到冲击时，产生了弯曲变形，导致边梁下垂。 发动机和车身的重量也迫使边梁下垂。 当出现下垂现象时车架边梁上的折痕一般处于边梁上部。 当车架受到一个很大的冲击时，边梁会在其他区或控制点发生弯曲变形。 (3)弯皱损坏：一般发生在前横梁之后或和后轴上部的车架区域。 在发生弯皱损坏时，海边梁下部产生折痕，而下垂折痕在上部产生。 (4)菱形损坏：当汽车边梁的角部受到猛烈撞击时，边梁后移。 结果造成边梁和横梁之间的角度发生变化，引起车架和车身歪斜，使其形成一个近似平行四边形的形状，这种破坏常被称为菱形破坏。 (5)扭曲损坏 ：还一个发生在承受很大载荷的车架受到撞击的情况下，这种碰撞使得汽车车发生翻转，边梁扭曲，超出了水平面。 当一辆电车发生事故时，一般对应其进行车身、车架检查，确定受到损坏的程度， 8 当汽车前部受到撞击时 ，不管它是传统结构的车架还是整体结构的车架，车架受损的是顺序大致如下 :首先是歪斜损坏，然后是下垂、变皱、菱形和扭曲损坏，这些是根据撞击的程度决定的。 传统结构车架的车辆在后部发生碰撞时可能出现以下的情况：弯皱、歪斜、和下垂，也可能出现扭曲的现象，但是弯皱、歪斜和下垂的速损坏被修理之后，扭曲现象也会得到改正，由于车 架的后面部分有较好的弹性，所以它能吸收车架受到的严重的冲击，而不会使车架的中心部分受到菱形损坏。 具有整体式结构的车辆当其时后部受到冲击时，破坏发生的顺序和前部受到撞击时发生的顺序一样：歪斜、下垂和弯皱。 只有在了解了车架损坏的类型之后，针对不同形式和不同程度的损坏采取合理的校正方法才能对车身进行校正。 平台主要结构确定 平台整体结构形式及基本组成 平台是校正设备的支承装置，所以它的强度十分重要，必须满足设备的工作需求。 文章设计采用强度较高的轨道式台架。 另外，根据现在常见的车辆的基本尺寸为 依据设计台架，以便更好地适应各种车辆的车身尺寸。 本章设计中的台架尺寸大小可以满足中、小型轿车的需要。 本次设计的主要针对的对象为中小型轿车，因此，设计尺寸主要依据以下各类型车辆的常见尺寸，经调查各种车型尺寸为及整车重量之后，确定了抬台架的尺寸、选材、形状以及加工工艺。 常见汽车车身尺寸见表 所示。 表 常见汽车车身尺寸表 成产厂商 品牌 型号 车长 车宽 轴距 现代汽车 北京现代 YF 4820mm 1835mm 2795mm 本田汽车 本田 奥德赛 4686mm 1905mm 3302mm 丰田汽车 丰田 卡罗拉 4540mm 1760mm 2600mm 东风汽车 东风 东风悦达起亚 K5 4845mm 1835mm 2795mm 一汽轿车 一汽奔腾 B70 4705mm 1782mm 2675mm 上海通用 通用五菱 五菱荣光 4035mm 1620mm 2700mm 上海大众 Polo Polo GTI 3970mm 1680mm 2470mm 奇瑞汽车 3550mm 1580mm 2400mm 根据表 所列车型尺寸，参考平台式大梁校正仪生产厂 家产品的尺寸，最终确定平台的设计尺寸。 9 外边缘：长 =5600mm。 宽 =2100mm。 倒圆角半径为 R=700mm。 内边缘：长 =4600mm。 宽 =1100mm。 倒圆角半径为 R=200mm。 平台上下钢板厚度 :h=10mm。 因为此次设计所要举升的重量为。