上面《ANSYS在汽車零部件設(shè)計中的應(yīng)用》中預(yù)覽的內(nèi)容是您下載后得到的內(nèi)容，請放心下載。

1、?ANSYS在汽車零部件設(shè)計中的應(yīng)用 本文非常具體地介紹了Ansys仿真軟件在某零部件設(shè)計中的應(yīng)用。信息量很大。1、發(fā)動機機體發(fā)動機機體同時承受高熱負荷和機械負荷。它本質(zhì)上是一個多物理耦合的工作體。ANSYS 多物理場分析功能為發(fā)動機分析提供了完整的解決方案。公司使用ANSYS對某V6發(fā)動機缸體進行了詳細的熱分析、結(jié)構(gòu)分析、動力分析和熱結(jié)構(gòu)耦合分析（圖1，2）。產(chǎn)品開發(fā)的作用尤為明顯。圖13 V6發(fā)動機實物圖14 發(fā)動機整體模型1.1 柄連桿機構(gòu)運動部件活塞，曲柄連桿和其他運動部件是高熱/機械負載部件，由于往復(fù)運動，它們的質(zhì)量對發(fā)動機的整體性能非常重要。ANSYS 分析熱載荷和機械載荷的形狀和應(yīng)力為設(shè)計提供依據(jù)。圖 3 曲柄連桿機構(gòu)的柔性體運動學和動力學分析 連桿的強度一直是發(fā)動機設(shè)計的關(guān)鍵。ANSYS柔性體-柔性體接觸計算功能可以準確模擬連桿和大頭、主銷和曲柄銷的聯(lián)合工作狀態(tài)。這是ANSYS系統(tǒng)分析功能和強大聯(lián)系功能的體現(xiàn)。ANSYS曲軸結(jié)構(gòu)分析和模態(tài)分析功能計算曲軸扭轉(zhuǎn)和彎曲模式，并通過頻率優(yōu)化達到阻尼效果。ANSYS的疲勞計算功能可以準確計算曲軸的傳統(tǒng)疲勞強度，也可以計算曲軸的強度因子，從而預(yù)測疲勞裂紋。

2、 生產(chǎn)和疲勞壽命。采用ANSYS軟件對曲軸軸頸與油膜進行流固耦合分析，評價高曲軸的耐磨性。曲軸連桿機構(gòu)運動部件的重量優(yōu)化設(shè)計不僅節(jié)省了材料，減輕了發(fā)動機的重量，而且運動部件的質(zhì)量對改善發(fā)動機的整體工況特別有效。形狀、曲軸圓角和曲柄臂尺寸的優(yōu)化設(shè)計。1.2 車身：缸蓋、箱體、缸套本體、缸蓋的熱分析尤為重要。熱疲勞是失效和“拉缸”的主要原因。為了保證可靠性和耐用性，使用ANSYS分析機械和剛度，熱負荷下的強度是設(shè)計者的首選。ANSYS 可以準確地計算身體的固有頻率和模式。來控制噪聲源。此外，ANSYS可以模擬車身的熱沖擊實驗，熱-結(jié)構(gòu)耦合分析可以計算出在機械載荷和熱載荷雙重作用下車身的變形和應(yīng)力分布。流固耦合分析、軸承油膜狀態(tài)、潤滑系統(tǒng)設(shè)計等 圖 4 缸蓋和箱體分析 圖 5 上海柴油機公司利用 ANSYS 熱分析功能模擬某型發(fā)動機的熱沖擊實驗體，根據(jù)分析結(jié)果對結(jié)構(gòu)進行改進，效果明顯。1.3氣機構(gòu)：進排氣門、氣門彈簧、搖臂、推桿、挺桿、凸輪軸、正時齒輪氣門機構(gòu)會影響發(fā)動機性能并需要準確計算。ANSYS 系統(tǒng)分析可以考慮氣門機構(gòu)中各種部件的彈性變形，從而產(chǎn)生比剛體假設(shè)更精確的凸輪。

3、 - 閥門模式。圖 6 大連機車車輛廠利用 ANSYS 結(jié)構(gòu)分析找出搖臂座開裂的原因。提出改進方法。氣門彈簧承受高頻交變載荷。隨著多氣門設(shè)計的發(fā)展趨勢，彈簧的尺寸受到更多限制。ANSYS非線性瞬態(tài)動力學分析和疲勞分析功能可以更好地解決非線性變螺距彈簧的高應(yīng)力損傷問題。和疲勞損傷。排氣門承受高速沖擊載荷和高溫氣體沖刷，可以模擬ANSYS熱-結(jié)構(gòu)耦合分析，熱疲勞分析預(yù)測可靠性非常有效。圖7 進氣螺旋圖圖8 消聲器熱分析圖圖 9 渦輪增壓器渦輪分析 配氣機構(gòu)分析中存在大量接觸問題，ANSYS高級接觸單元、接觸向?qū)А⒅悄芙佑|參數(shù)設(shè)置功能指導(dǎo)設(shè)計工程師方便、有效、快速地進行配氣機構(gòu)非線性分析，解除煩惱非線性參數(shù)選擇和試錯計算器，大大加快了分析進度。1.4 進排氣系統(tǒng)：空氣濾清器、進排氣口、增壓器、消音器進排氣系統(tǒng)的設(shè)計關(guān)系到結(jié)構(gòu)-熱-流-聲綜合效應(yīng)，是典型的多物理場問題。ANSYS計算流體動力學可以計算流場分布、壓力分布、溫度分布、湍動能、以及風道的湍流耗散率，得出風道幾何形狀對進氣效率的影響；通過ANSYS獨有的流場優(yōu)化功能，可以將發(fā)動機因進排氣阻力造成的功率損失降到最低。進排氣系統(tǒng)是汽車噪聲的重要噪聲。

4、源碼，ANSYS聲場分析和聲場優(yōu)化可以解決聲壓分布和分貝級。通過消聲器聲-流-固耦合的優(yōu)化仿真，可以大大降低排氣噪聲和排氣阻力。渦輪增壓器渦輪具有輪軸過盈配合、超高速旋轉(zhuǎn)、葉片振動等嚴苛工況。ANSYS 協(xié)助用戶完美解決了項目中提出的多項技術(shù)問題。1.5 供油系統(tǒng)：油箱、燃油泵、高壓油管噴油和進氣螺桿與燃燒充分性和排放有關(guān)，ANSYS 流體動力學分析和優(yōu)化功能使設(shè)計人員可以在物理樣機制造之前檢查各種空氣通道，從而對方案進行優(yōu)化設(shè)計。國家已經(jīng)禁止化油器車輛的銷售，電噴技術(shù)被廣泛使用。采用電控實現(xiàn)智能供油、提升動力和控制排放。ANSYS多物理場仿真技術(shù)可以仿真“電噴過程的電磁-磁-結(jié)構(gòu)多場耦合”。"工況，為電噴系統(tǒng)的設(shè)計提供從性能評估到結(jié)構(gòu)設(shè)計的完整解決方案。 圖10 散熱器流固耦合分析圖圖11 散熱器模態(tài)分析1.6 冷卻系統(tǒng)：冷卻系統(tǒng)的設(shè)計重點是結(jié)構(gòu)的流動和傳遞過程，空氣、水、油和熱量。計算流體動力學和耦合分析。ANSYS分析得到冷卻系統(tǒng)中的流動、溫度分布、與結(jié)構(gòu)壁的對流傳熱系數(shù)等，為冷卻系統(tǒng)的設(shè)計提供參數(shù)。2、傳動系：變速器、離合器、萬向節(jié)、終傳動、差速器、半軸、液力偶合器和液力傳動。

5、動力系統(tǒng)負責動力傳輸功能，組件在隨機高負載條件下工作。強度振動問題始終是主要矛盾。以主傳動斜齒錐齒輪為例，過去FEM分析只能分析嚙合過程的一種狀態(tài)，而現(xiàn)在ANSYS可以分析整個嚙合過程中齒輪副的強度和剛度響應(yīng)。由于分析對象可以包括齒輪軸和軸承座，因此可以發(fā)現(xiàn)由于齒輪軸或軸承座剛度不足導(dǎo)致的斜齒錐齒輪斷齒問題（圖12）。 . 12 高端汽車齒輪滾動接觸分析 液壓傳動通過泵輪之間的液力偶合器的相互作用工作，導(dǎo)輪和渦輪。ANSYS 流體和非線性流固耦合的分析功能可以預(yù)測其性能和可靠性。傳動軸系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動是產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)鍵汽車散熱器設(shè)計計算，ANSYS模態(tài)分析可以準確預(yù)測其固有振動頻率和振型，并指導(dǎo)設(shè)計。萬向節(jié)密封套在大變形條件下工作，設(shè)計壽命至少需要一個大修周期。利用大成株式會社ANSYS軟件對套筒的損傷壽命和密封性能進行預(yù)測，得到軸交叉角與應(yīng)力的不同關(guān)系曲線，完美解決了密封套筒的壽命設(shè)計問題。圖 13、14. 圖 13 圖 14 3、承重驅(qū)動系統(tǒng)：車身框架，車橋、輪胎、懸架（前后橋、鋼板彈簧、減震器） 車輛的軸承和驅(qū)動系統(tǒng)是高負荷的安全結(jié)構(gòu)，可靠性尤為重要，因此強度分析的地位尤為突出。ANSYS全面多樣的元素庫和多種分析功能。

6、及其強大的前后處理能力為軸承系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)的分析提供了完整便捷的解決方案。使用ANSYS進行非線性柔性體運動學、動態(tài)仿真和優(yōu)化設(shè)計可以將設(shè)計水平推向一個新的水平。車架和車身結(jié)構(gòu)基本都是焊接（鉚接）的梁構(gòu)件，分析時常采用梁單元模型。ANSYS具有生成梁截面幾何參數(shù)和記憶單元截面形狀的功能，根據(jù)真實截面形狀顯示梁單元，在后處理中顯示截面上的應(yīng)力結(jié)果，繪制彎矩根據(jù)工程習慣繪制圖表，極大地方便了梁系統(tǒng)模型的應(yīng)用。. 現(xiàn)代車身框架的設(shè)計應(yīng)充分考慮碰撞過程的能量吸收能力，以提高汽車的被動安全性。ANSYS的沖擊和碰撞模擬功能和非線性屈曲分析功能是設(shè)計車身框架吸能件和剛度分布的標準軟件。圖 15 雙層客車計算模型采用梁單元模擬骨架。圖 16. 框架的全殼單元分析模型。在車輪的設(shè)計中，輪轂、輪輞和輪胎的非線性分析非常關(guān)鍵。采用ANSYS的復(fù)合多層實體元技術(shù)，保證輪胎求解精度相同，計算成本大大降低。圖上海辦事處直接造型的車輪模型。圖18 北京化工大學利用ANSYS分析發(fā)現(xiàn)潛在問題，根據(jù)計算結(jié)果調(diào)整部分幾何參數(shù)以滿足強度和疲勞壽命條件。完成了子午線輪胎的三維非線性計算，得到了與地面的接觸。

7、狀態(tài)，每層材料的應(yīng)力分布。在懸架設(shè)計中，ANSYS的柔性體運動學和動力學仿真比以往的剛體假設(shè)計算更真實地反映了懸架的動態(tài)特性；ANSYS的非線性優(yōu)化設(shè)計功能，可以方便地設(shè)計非線性力——位移曲線的懸掛彈簧；流場計算和流固耦合分析可以保證液壓減振器的可靠性。別克汽車彈簧是一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)，變線徑、變節(jié)距、變節(jié)圓半徑，下端覆蓋塑料，代表了目前最先進、最復(fù)雜的彈簧設(shè)計。在設(shè)計彈簧的過程中汽車散熱器設(shè)計計算，中國彈簧廠使用ANSYS進行優(yōu)化設(shè)計，以實現(xiàn)非線性的力-位移曲線，并在一個月內(nèi)設(shè)計出滿足要求的彈簧。圖 20 圖 21. 圖 19 后懸架柔性體動力學分析圖 20 前懸架彈簧圖 21 應(yīng)力分布4、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)：在動力轉(zhuǎn)向設(shè)計中，ANSYS流體分析可以計算通過的流量管道、油箱、油泵等各閥門的油流量、壓力、流固耦合分析，可以計算出動力缸活塞的運動和應(yīng)力，從而保證轉(zhuǎn)向特性。剎車是一個重要的噪聲源，剎車本身的振動也會影響其工作的可靠性和穩(wěn)定性。ANSYS' 矩陣元素和約束方程的方式允許添加阻尼和方程約束，以便輕松建立更逼真的制動摩擦耦合模型，可以進行模態(tài)分析以評估制動器發(fā)出尖叫的趨勢，從而抑制制動噪聲。清華大學使用 ANSYS 構(gòu)建制動系統(tǒng)。

8、研究了制動裝置的摩擦耦合模型，得到了摩擦耦合系數(shù)對制動嘯叫趨勢的影響以及抑制和消除嘯叫的解決方案。圖22是制動器的有限元模型，圖23是制動盤的變形。圖 22 圖 23 圖 24 流體流路5、座椅和儀表板總成 座椅設(shè)計不僅僅關(guān)乎舒適性，相關(guān)安全標準規(guī)定了座椅對乘員保護的嚴格要求，以及座椅大變形的計算座位已成為常規(guī)分析；ANSYS非線性計算函數(shù)用于評估碰撞過程中座椅靠背和頭枕的乘員保護性能，并已通過相應(yīng)標準。清華大學使用ANSYS軟件計算座椅的非線性大變形。對比測試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)計算與測試的誤差僅為2.8%。圖25 計算位移與測試結(jié)果對比6、汽車電子電器 現(xiàn)代汽車已經(jīng)從單一的機械產(chǎn)品向機電產(chǎn)品轉(zhuǎn)變，ABS、電子噴射、微機電系統(tǒng)已占了相當大的比重. ANSYS多物理場仿真的能力在汽車電子和電氣領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。柏林工業(yè)大學使用 ANSYS 開發(fā)了一種微機電傳感器來測量內(nèi)燃機氣缸的壓力。圖 26 顯示了封裝薄膜電阻傳感器芯片的熱應(yīng)力分布。tAB 使用 ANSYS 開發(fā)用于高級車輛的懸架控制傳感器和自動駕駛導(dǎo)航系統(tǒng)的 MEMS 陀螺儀。圖 27 是陀螺壓電梁在諧振時的電壓分布和結(jié)構(gòu)中 4 微米寬接頭處的應(yīng)力集中。連接器。

9、 的設(shè)計已經(jīng)過優(yōu)化，以確保足夠的靈活性。圖 26 圖 27。