目录第1章用CATIA建立CATIA 建立轮毂模型 (1)1.1汽车轮惘规格系列 (2)1.2轮毂建模 (4)第2章模型导入ANSYS10.0 (10)2.1轮毂零件模型*.model导入导入ANSYS10.0 (10)2.2导入模型生成实体 (11)第3章ANSYS模态分析 (12)3.1参数设定 (12)3.2网格划分 (12)3.3模态分析及图形显示 (13)3.4模态分析数据及总结 (25)参考文献 (29)第一章用CATIA建立轮毂模型1.1汽车轮惘规格系列1.范围本标准规定了汽车车轮与轮胎相配合部分的轮辆轮廓术语、标记、负荷、50深槽轮惘(50DC),15“深槽轮辆(150DC),50半深槽轮惘(50SDC),50斜底轮辆(50FB),本标准适用于汽车所使用的轮辆规格系列。
2.轮辆轮廓术语图1-1 轮辋轮廓A —轮辆标定宽度;B —轮缘宽度; C—轮缘半径位置尺寸; D —轮辆标定直径; F1，F2—轮辋上气门嘴孔位置尺寸; G - 轮缘高度; H - 槽底深度; DR,DF—胎圈座突峰直径; L - 槽底宽度; M —槽的位置尺寸; P—胎圈座宽度; R1—轮缘接合半径; R2—轮缘半径; R3—胎圈座圆角半径; R4—槽顶圆角半径; R5- 槽底圆角半径; R6—轮缘端部圆角半径; R7—槽侧半径; V —气门嘴孔或槽的尺寸; α—槽底角度; β—胎圈座角度。
注1:凡标注二的尺寸与轮胎在轮惘上的装、拆有关，是轮辆槽底的最小尺寸，M表示槽底位置的极限尺寸注2:槽顶圆角半径R 和槽底角度a是轮胎在轮惘上装、拆的重要参数。
注3:安装面，即轮胎从这一面装人轮辆或从这一面拆下轮胎.对于多件式轮辆，安装面是可拆卸轮缘的一面。
3.标记轮辋规格名称采用“轮惘名义直径X/一轮辋名义宽度轮辋轮廓代号”，也可采用“轮辋名义宽度轮辋轮廓代号X/一轮辆名义直径”表示。
4．负荷施加在轮辋/车轮上的负荷和气压，不应超过轮辋/车轮制造厂推荐的最大值。
这个值可刻制在轮辋/车轮上，当轮辋/车轮上无此标记或使用条件超过其推荐值时，则应与轮辋/车轮厂协商，以确保在预期使用条件下，轮辋/车轮不被破坏。
5. 5度深槽轮辋6.根据实际测量的轮辋数据及各种参数选用J 型轮辋。
J 型轮辋轮廓：图1-2 轮辋轮廓标注J 型轮辋尺寸：选用215J 型轮辋，尺寸如表1-3所示： 单位为毫米表1-3 轮辋轮廓尺寸1.2轮毂建模1．YZ平面上建立草图从开始菜单中启动CATIA V5R16软件，进入CATIA的工作平面，点开其开始菜单选择机械设计--零部件设计，进入零件设计工作台。
选中YZ平面，单击草图器工具图标，进入草图工作台。
根据国家标准画出轮毂YZ平面局部草图（其间用到倒角、偏移、标准等命令），如图1-4所示：图1-4 轮毂YZ平面局部图2.根据车间轮辋轮辐画出轮辐YZ平面草图，并使形成闭合曲线，如图1-5所示：图1-5 轮辐YZ平面草图3.退出草图平面，用旋转体命令建立旋转体，选中草图一，点击旋转体命令，以H轴为旋转轴，旋转360度，预览，确定。
生成了整体轮廓图，如图1-6所示：图1-6 整体轮廓图4.点击图中间平面区，进入草图，画出螺栓大小孔，并分别进行阵列，局部视图如图1-7所示：图1-7 螺栓大小孔5.点击图中间平面区，进入草图，以回转中心为圆心画圆，退出草图进行拉伸和挖孔操作得到的局部图如图1-8所示：图1-8车轮中心部分图6.整体轮廓图正面如图1-9所示：图1-9 整体轮廓图正面图7.在整体轮廓图正面两虚线圆内建立三个点并由三个点生成面，如图1-10所示：图1-10 生成面8.在新建的面上画出三角形，并利用凹槽命令挖通，如图1-11所示：图1-11 三角形9.以轮毂回转轴为中心进行阵列，如图图1-12所示:图1-12 外形图10．气门口做法先建平面再画草图，最后使用凹槽命令，得到图1-13所示图形：图1-13 整体图形11.模型建立完毕，如图1-14所示：图1-14最终模型12.将文件存为*.CATPart *.model两种格式第2章模型导入ANSYS10.02.1轮毂零件模型*.model导入ANSYS10.01．导入CATIA轮毂模型：打开ANSYS=>File=>Import=>CATIA。
如图2-1所示：图2-1 图2-22．选择已保存的model模型，如图2-2所示：导入后的图形如图2-3所示：图2-3初始导入图2.2导入模型生成实体生成实体操作如图十八、图十九所示，生成的实体图如图2-6所示：图2-4 操作图2-5 操作图2-6生成的实体图第3章ANSYS模态分析3.1参数设定1．模型材料的设定定义模型的单元类型：定义轮毂为实体45号单元rick 8node 23 如图3-1所示图3-1定义单元类型2.材料属性：ANSYS Main Menu=> Preprocessor=>Material Prop=Material Models。
1）材料的弹性模量和泊松比弹性模量EX＝2.1E11泊松比PRXY＝0.32）定义材料的密度DENS：Main Menu >Preprocessor > Material Props > Material Models>densityDENS=78003.2网格划分1) ANSYS Main Menu=>Meshing=>MeshTool.2) 选择轮毂实体3) 设置轮毂为solid45号，单击Mesh对轮毂进行网格划分4) 划分结果如图3-2所示：图3-2网格划分图3.3模态分析及图形显示1.模态分析的设定1）选定分析选项Main Menu =>Solution =>Analysis Type =>New Analysis→“Modal”(模态分析)2）分析选型设定Main Menu= >Solution =>Analysis Type =>Analysis Options选定参数如图3-3所示：图3-3 分析选型设定单击ok按钮，将会弹出Block Lanczos Method ，Start Freq是0，End Frequ是100000000，单击ok按钮。
3）进行求解Main Menu => Solution => Current LS2．模态分析过程及结果显示1）列出固有频率Main Menu =>General Postproc =>Results Summary，将列出轮毂的所有求解的固有频率，在文本框里列出了轮毂的前20阶固有频率如图3-4所示：图3-4 前20阶固有频率2）得到模态分析图形a．选取菜单路径Main Menu =>General Postproc =>Read Results =>First Set，选择轮盘第一阶模态b．选取菜单路径Main Menu =>General Postproc =>Plot Results =>Contour Plot=>Nodal Solu，选择DOF，如图3-5所示，此时可观察轮毂的一阶模态，如图3-6所示：图3-5 模态分析操作图3-6第一阶模态振型c．选取菜单路径Main Menu =>General Postproc =>Read Results= >Next Set，进入轮毂第二阶模态。
d．选取菜单路径Main Menu =>General Postproc= >Plot Results=>Nodal Solu图形窗口中将显示出第二阶模态振型，如图二十七所示：图3-7第二阶模态振型e．重复上述c、d操作就可获得个阶模态振型，如下所示：图3-8 第三阶模态振型图3-9 第四阶模态振型图3-10 五阶模态振型图3-11 第六阶模态振型图3-12 第七阶模态振型图3-13 第八阶模态振型图3-14 第九阶模态振型图3-15 第十阶模态振型图3-16 第十一阶模态振型图3-17 第十二阶模态振型图3-18 第十三阶模态振型图3-19 第十四阶模态振型图3-20 第十五阶模态振型图3-21 第十六阶模态振型图3-22 第十七阶模态振型图3-23 第十八阶模态振型图3-24 第十九阶模态振型图3-25 第二十模态振型3.4模态分析数据及总结轮毂的前20阶固有频率，如图3-26所示：图3-26 前20阶固有频率数据轮毂固有特性由固有频率、振型等一组模态参数构成，它由轮毂本身（质量与刚度分布）决定，而与外部载荷无关，但决定了结构对动载荷的响应。
由模态分析可以看出轮毂振型情况为：轮毂周边变形较大，第七阶模态到第十阶模态下，周边变形逐渐增大；第十一阶模态下，变形不是很明显第十二阶模态到第十四阶模态下，周边变形逐渐减小；随后的变化趋势是增大减小增大交替出现，类似正弦规律；在变形小的频率处，没有发生共振，变形大的地方发生了共振。
所以车轮在设计的时候应根据模态分析得到的数据，让车轮的固有频率与其相关的外界频率错开，避免发生共振使车轮变形，进而可以增加舒适性。
保存文件：*.lgw格式文件，使用记事本打开代码如下/BATCH! /COM,ANSYS RELEASE 10.0 UP20050718 19:12:08 06/30/2010/input,menust,tmp,'',,,,,,,,,,,,,,,,1! /GRA,POWER! /GST,ON! /PLO,INFO,3! /GRO,CURL,ON! /CPLANE,1! /REPLOT,RESIZEWPSTYLE,,,,,,,,0! /REPLOT,RESIZE~CATIAIN,burongyi,model,'.[卓骆\狭绩兔箕恍\',,,0/NOPR/GO! /FACET,NORML! /DIST,1,1.08222638492,1! /REP,FAST!*ET,1,SOLID45!*MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,EX,1,,2.1e11 MPDATA,PRXY,1,,0.3 MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,DENS,1,,7800CM,_Y,VOLUVSEL, , , , 1CM,_Y1,VOLUCMSEL,S,_Y!*CMSEL,S,_Y1V ATT, 1, , 1, 0 CMSEL,S,_YCMDELE,_YCMDELE,_Y1!*SMRT,6SMRT,7SMRT,7SMRT,8MSHAPE,1,3DMSHKEY,0!*CM,_Y,VOLUVSEL, , , , 1CM,_Y1,VOLUCHKMSH,'VOLU'CMSEL,S,_YVMESH,_Y1!*CMDELE,_YCMDELE,_Y1CMDELE,_Y2!*FINISH/SOL!*ANTYPE,2!*MSA VE,0!*MODOPT,LANB,20EQSLV,SPARMXPAND,20, , ,0LUMPM,0PSTRES,0!*MODOPT,LANB,20,0,100000000, ,OFF! /STATUS,SOLUSOLVEFINISH/POST1SET,LIST! LGWRITE,'0802020122','lgw','C:\DOCUME~1\ADMINI~1[卓骆\狭绩湍~1\',COMMENT沈阳理工大学课程设计论文参考文献[1] 丁仁亮．CATIA V5基础教程[M]．北京:机械工业出版社，2006.10（2008.1 重印）[2] 尤春风. CATIA V5 机械设计[M]. 北京:清华大学出版社，2002[3] 陈家瑞. 汽车构造:上册[M]. 北京:机械工业出版社，2005.1（2009.1 重印）[4] Rosenberg R. M，Atkinson C. P．On the natural modes and their stability in nonlinear two degrees of freedom systems [J]．Journal of Applied Mechanics，1959，26：377-385．[5]张乐乐，苏树强，谭南林ANSYS辅助分析应用基础教程上机指导–北京：清华大学出版社；北京交通大学出版社，2007.1229。