HFC6100KY客车底盘车架的有限元分析[1]
客车车身骨架结构有限元分析与研究
客车车身骨架结构有限元分析与研究一、本文概述随着汽车工业的快速发展，客车作为公共交通的重要工具，其车身骨架结构的设计与性能对于乘客的安全与舒适至关重要。
本文旨在通过对客车车身骨架结构进行有限元分析，深入探讨其结构特性、强度分布及优化策略。
我们将简要介绍客车车身骨架结构的基本构成和设计要求，为后续的分析与研究奠定基础。
接着，我们将详细阐述有限元分析的基本原理及其在客车车身骨架结构分析中的应用。
在此基础上，我们将通过具体的案例分析，展示有限元分析在客车车身骨架结构优化中的实际效果。
我们将总结本文的主要研究成果，并对客车车身骨架结构的未来发展趋势进行展望。
通过本文的研究，我们期望能为客车车身骨架结构的设计与优化提供有益的参考和指导。
二、有限元分析基础有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种数值计算方法，广泛应用于工程领域，用以求解复杂结构的静力学、动力学、热力学等问题。
该方法基于结构离散化思想，将连续体划分为有限数量的离散单元，每个单元通过节点相互连接，从而将整个结构的问题转化为离散单元的问题。
有限元分析的基础包括以下几个主要方面：单元类型与选择：有限元分析中的单元类型多种多样，包括一维杆单元、二维平面单元和三维实体单元等。
选择合适的单元类型对于分析结果的准确性至关重要。
在选择单元类型时，需要考虑结构的几何形状、材料特性、加载条件以及分析目的等因素。
材料属性：在有限元分析中，材料属性如弹性模量、泊松比、密度等对于计算结果的准确性至关重要。
这些属性通常通过实验测定或通过材料手册获得，并需要在分析前进行准确设置。
边界条件与加载：边界条件是指结构在分析过程中受到的约束条件，如固定支撑、铰链连接等。
加载是指结构所承受的外力或外部作用，如静力、动力、温度等。
正确设置边界条件和加载是确保分析结果正确性的关键。
求解方法与后处理：有限元分析的求解方法包括直接法、迭代法等。
求解完成后，需要对结果进行后处理，包括提取数据、绘制图表、进行参数优化等。
纯电动城市客车车架有限元分析及轻量化设计
结果表明,轻量化后的车架满足各方面要求。
将处理完成的模型导入ANSYS Mechanical中进行静强度计算;导 入RADIOSS中进行模态分析。分析结果表明,扭转工况是车架应 力条件最差的工况,最大应力为170.04MPa;车架一阶模态频率为 5.76Hz,避开了路面激振频率,而第八阶模态频率为31.90Hz,与 客车传动轴频率相近,因此提出需要优化。
纯电动城市客车车架有限元分析及轻 量化设计
资源短缺、环境恶化使新能源汽车成为人们关注焦点。新能源 汽车普遍采用纯电动或混合动力,特别是纯电动汽车因其零排放 与理想的节能效果而备受关注。
汽车轻量化设计可以提高整车性能,达到节能减排的目的,因此 对纯电动城市客车进行基于有限元分析基础上的轻量化设计,具 有很好意义。针对某纯电动城市客车车架,在SolidWorks三维建 模软件中建立车架三维模型,将车架模型导入ANSYS SpaceClaim 中抽取中间面,简化模型,在HyperMesh中进行几何清理、划分网 格等有限元前处理。
分析结果表明,基于动态载荷的车架最大应力为196.8MPa,车架 有较大的优化空间。在Optistruct中,以车架质量最小为优化目 标,以某些应力条件好、变形小的梁为优化设计变量,以车架的 应力、位移以及模态为响应,对车架进行多目标优化,使优化后 的车架质量减轻13.53%。
对优化后的车架进行强度、刚度以及模态校核。分别校核满载 弯曲、扭转、紧急制动、急转弯等四个工况,发现最大应力发生 在急转弯工况,为202.00MPa,此时安全系数为1.70,最大变形为 7.65mm;观察模态分析结果,车架一阶模态频率为6.21Hz,第七阶 模态频率为26.97Hz,第八阶模态频率为33.15Hz,能够避开路面ห้องสมุดไป่ตู้激振频率1~3Hz以及传动轴激励30Hz。
客车车身骨架结构有限元分析与研究
客车车身骨架结构有限元分析与研究客车车身骨架结构有限元分析与研究近年来，随着人们对乘坐舒适性和安全性要求的提高，客车的车身骨架结构设计变得越来越重要。
车身骨架是承载车身荷载和碰撞力的重要组成部分，对车身的刚度、稳定性和安全性起着决定性的作用。
因此，通过有限元方法对车身骨架结构进行分析与研究，能够提高车身设计的效率和可靠性。
有限元分析是一种基于数值计算的力学分析方法，广泛应用于工程领域。
通过将真实的结构划分为节点和单元，建立数学模型，并对其进行离散化处理，然后利用数值计算方法对其进行求解，从而得到结构的应力、应变、刚度和振动特性等信息。
在客车车身骨架结构的研究中，有限元分析可以提供详细的结构变形和应力分布信息，帮助工程师进行合理的设计和优化。
在对客车车身骨架结构进行有限元分析前，首先需要进行几何建模。
通常采用三维 CAD 软件对客车车身进行建模，包括主体结构以及连接横梁、柱等。
建模完成后，需要对模型进行网格划分，将模型离散化为许多小单元，以便进行数值计算。
在进行网格划分时，需要注意合理控制单元的数量和大小，以平衡计算结果的准确性和计算时间的消耗。
接下来是材料和边界条件的输入。
客车车身通常由钢板和铝合金构成，钢板主要用于承受荷载，而铝合金主要用于减轻车身重量。
在有限元分析中，需要对所使用的材料进行力学性质输入，包括杨氏模量、泊松比和屈服强度等。
同时，还需要设置适当的边界条件，例如固定某些节点位置，模拟车身与轮胎的接触等。
在输入完相关参数后，可以进行有限元分析计算。
计算过程中，根据所设定的加载条件，将荷载施加在模型的合适位置上，然后利用数值计算方法对模型进行求解。
求解过程中，可以得到车身结构的应力、应变、位移和刚度等信息，以及对应的应力云图和振动模态图。
有限元分析计算完成后，需要对结果进行评估和分析。
可以通过比较计算结果与实验结果的差异，来评估有限元模型的准确性。
同时，还可以对结构的刚度、稳定性和安全性进行评估。
客车车架结构有限元分析
客车车架结构有限元分析作者：张俊文和平来源：《科技资讯》2012年第29期摘要：客车车架是客车上非常重要的承载部件，车客车受到的各类载荷最终都作用在车架上，因此，车架的结构好坏可以直接影响整车的性能。
本研究以某种客车车架为研究对象，运用有限元分析软件ANSYS对客车车架的结构进行三维建模、对车架的静态特性进行了分析研究，最后得到车架的变形情况和应力分布，同时提出了几种车架结构上的改进方案。
关键词：车架有限元静力学分析 ANSYS中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（b）-0082-01伴随着计算机技术的发展，有限单元法越来越成为一种重要的工程计算方法。
当前在工程研究和设计领域得到了相当广泛的运用，再加上原理算法的优越性，有限元法在车辆、船舶、飞机、等机械工程领域都得到了极为广泛的应用。
我们把有限元法作为一种先进的设计手段运用再车架设计上，通过有限元计算，可以寻找出原始设计中存在的一些问题，为今后的车架改进设计提供重要的参考依据。
因此，运用有限单元法对客车车架分析静力学情况并进行优化设计对指导车架设计工作有着重要的意义。
1 建立客车车架有限元模型分析对象我们选定为某型号客车车架，其纵梁间宽为700 mm，长11000 mm，牛腿长度700 mm，最高车速为90 km/h，车架簧上重量包括发动机1100 kg，离合器加变速器280 kg，水箱70 kg，备胎90 kg，蓄电池150 kg，油箱250 kg，方向机50 kg，3个储气筒50 kg，空气过滤器20 kg，乘客每人按65 kg计算，共60人，平均分布到横梁、纵梁和牛腿上，加载等效压强。
我们通过对客车车架结构的分析可知，车架大部分是薄板和薄壁结构，所以有限元模型可选用beam单元或者shell单元。
但是因为beam单元不能有效的反映车架纵梁与横梁连接处应力变化的情况，故而我们选用shell单元完成建模。
城市客车车身骨架有限元分析及改进设计
城市客车车身骨架有限元分析及改进设计*岳凤来吴志新周荣（中国汽车技术研究中心，天津300162）Finited element Analysis and improvement design of a urban bus body frameworkYUE Feng-lai ，WU Zhi-xin ，ZHOU Rong（China Automobile Technology And Research Center ，Tianjin 300162，China ）文章编号：1001-3997（2009）06-0049-03【摘要】分析了城市客车车身骨架有限元模型的建立方法，以梁壳混合单元建立某6108大客车车身骨架有限元模型，完成了车身静力特性分析。
主要分析了静态弯曲工况（匀速直线运动）、静态扭转工况（通过扭曲路面）、紧急制动工况、紧急转弯工况的应力变形情况。
还完成了车身模态特性分析，主要分析自由状态下整车的前六阶振型图。
对整车各部分骨架提出的轻量化方案使整车骨架质量降低6.53%，但没有增加应力变形水平。
关键词：客车车身；有限元；静力学；模态；改进设计【Abstract 】Finited Element Model establishing method of urban bus is analysised.The finited ele －ment model of a 6108bus is established with the beam-shell mixed element ，complete the static perfor －mance analysis of body structure.This thesis analyzes stress and distortion of body structure ；the situations are static bending ，static retortion ，emergency braking and turning.This thesis also complete the mode analysis which analyzes the first six vibrancy distortion graphic under free restriction.The lightweight pro －gram of the body framework reduces the mass by 6.35%，but the stress distortion does not increase.Key words ：Bus body ；FEA ；Static analysis ；Modal analysis ；Improvement design＊来稿日期：2008-08-09＊基金项目：天津市科委科研项目中图分类号：TH12文献标识码：ACAE （计算机辅助工程分析）技术的兴起及应用，滞后于CAD 技术。
客车车架有限元分析及尺寸优化
用 要 求 ，同时 必须有 合理 的动 态特性 以控 制振动 和
噪 声 ， 外 ， 架 还 要 尽 可 能 轻 以 降 低 成 本 、 高 燃 另 车 提
油 经济 性和 动 力性 Ｅ。如何 在 保证 刚度 和 模态 性 能 的前提 下使 车架 的质量 尽可 能低是 车 架设计 的一 个
重 要环节 。通 过有 限 元方法 可 以分析计 算 出车架 的
Ｆｉ ｉｅ Ｅｌｍ ｅ ｔＡｎａ ｙ ｉ ｎｄ Ｓ ｚ ｎｔ ｅ ｎ ｌ ｓｓ ａ ｉ ｅ Ｏｐｔｍ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｉ ｚ ｔｏ ｆａ ＢｕｓＦｒ ｍ ｅ ａ
Ｗ ＡＮＧ ｎ ． Ｎ Ｓｏ ｇ ＹＡ Ｙｕｎ ｉ ｇ ． —ｂ ｎ ＺＨＡＮＧ ｈｅ ｇ ａ Ｓ ｎ —ｌｎｅ
客车车架有限元分 析及尺寸优化／ 松， 兵， 王 严运 张胜兰
ｄ ｉ１ ．９ ９ ． ｓ ．０ ５ ２ ５ ．０ ２０ ．０ ｏ ：０３ ６ ４ｉ ｎ１ ０ — ５ ０２ １ ．４０ ９ ｓ
没 计 ・ 矸 究 五
客 车 车 架有 限元 分 析及 尺 寸优 化
王 松 ， 严 运 兵 ， 一 ， 张胜 兰 ｚ
．
车架 的 刚度和 模 态是评 价 车架 性能 的两 个重 要 指 标 ，车 架 必须 有足够 的静刚度 以保 证 其装 配和 使
收 稿 日期 ： ０ ２ ０ — ９ ２１—３０ 基 金 项 目 ： ０ ８年湖 北 省 教 育 厅 科 学 技 术 研 究计 划 重 点 项 目 （ 目 ２０ 项 编号 Ｄ ０８３３ 。 ２ ０ ２ ０ ）
本 文对一 种新 型结 构 的双 离合 自动 变速器 的液 压 系
统 进 行 设 计 研 究 并 建 立 液 压 试 验 台 ，验 证 机 械 传 动 部分和 液压 模 型的 可行性 。
客车底架有限元分析与轻量化
摘
要： 基于 Ａ Ｓ Ｓ软件平台对 客车车身进行 四种工况下的有限元分析 ，在满足客车车身刚度 、强度的前提下 ， ＮＹ
确定 客车底架轻量化方案． 关键词 ： 车身结构 ；客车底架 ；刚度 ；轻量化方案
中图 分类 号 ： Ｊ１ ． Ｔ８１ ６ 文献 标 识 码 ：Ａ
作者简介 ：蒋成武 （９ ３一） １８ ，男 ，研究生 ，研究方向 ：车辆现代设计理论与方法
第 ４期
蒋成武等 ：客车底架有 限元分析与轻量化
表 １ 满 载 质 量
部件
发动机 变速箱 乘 客 座 椅 空 调 备 胎 空 调 压缩 机 玻 璃
・ ３・ ４ห้องสมุดไป่ตู้
的方程 病态 ；
ｆｒｔ ｅ ｂ ｏ ｙ ｉ ｒ ｐ ｓ ｄ． ｏ ｈ ｕｓｂ ｄ ｓｐ ｏ ｏ ｅ
Ｋｅ ｒ ｓ：ｂ ｄ ｔｕ ｔ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ｏ ｙ ｓｒ ｃｕ ｅ； ｂ ｓ ｃ ａ ｓｓ； ｓｉ ｎ ｓ ｕ ｈ ｓｉ ｔｆ ｅ ｓ； ｉ ｈ ｗｅｇ ｔａ ｐ ｏ ｃ ｆ ｉ ｔ ｉ ｈ ｐ ｒ ａ ｈ ｇ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｂ ｓ ｄ ｏ ｅ ＡＮ ＹＳ ｓ ｆ ａ ｅ ｐ ａ ｏ ｍ ， ｕ ｏ ｙ ｉ ａ ａｙ ｅ ｎ ｅ ｏ ｒｋ ｎ ｓｏ ｐ ｒ ｔ ｇ ｓｒ ｃ ： ａ ｅ ｎ ｔ Ｓ ｏｔ ｒ ｌ ｔ ｒ ａ ｂ ｓｂ ｄ ｓ ｎ ｌ ｚ ｄ ｕ ｄ ｒｆｕ ｉ ｄ ｆｏ ｅ ａｉ ｈ ｗ ｆ ｎ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ Ｏ ｈ ｒ ｒ ｑ ｉｉ ｏ ｍｅ ｔ ｇ ｔ ｅ ｎ ｅ ｓ ｏ ｓ ｓ ｆ ｅ ｓａ ｄ ｓ ｅ ｇｈ，ａ ｌ ｈ ｉｈ ｐ ｒ ａ ｈ ｏ ｄ ｔ ｎ ． ｎ ｔ ｅ ｐ ｅ ｅ ｕ ｓ ｅ ｔ ｅｉ ｈ ｅ ｄ ｆｉ ｔ ｆ ｓ ｎ ｔ ｎ ｔ ｉ ｔ ｎ ｔ ｉｎ ｒ ｇ ｔ ｉ ｗｅｇ ｔａ ｐ ｏ ｃ
客车车身骨架有限元分析
２ ０ （ ） ２ ２ 轻 型 汽车技 术 ０７ ４ 总 １
技 术纵横
１ ９
客车车身骨架有限元分析
胡 继 华 ’ 尹 明德 ） 方德 广 ｚ ）
（． １南京航空航天大学机 电学院 ； ２南京依维柯汽车有 限公 司 ） ．
摘
并取得 了较 好 的效 果 。 ．
关键词 ： 车身骨架
有限元分析
应力应变
模态分析 振型
１前 言
客 车作 为汽 车行业 的一 个分 支 ，在 短短 的几 年 内 ， 展相 当迅 速 ， 发 已经 成 为汽 车工业 中不 可 缺少 的
放 的 目的 。
本文将 以 “ 威尼斯之旅 ” 车身骨架为研究对 象， 采用有限元分析 的方法对其进行 了静强度和模
影响。 特别是纵梁和横梁连接处的应力值的大小。 为
避免 这种 情况 ， 较慎 重地 考虑 了连 接 问题 ， 用装 配 采 方法 ， 在装 配 的整体 上进行 有 限元建 模 。对搭 接 处 ，
２车身 骨架有 限元建模
汽车车身骨架结构设计 ， 随着计算机技术 的高 速发展 ， 逐渐 由传统 的经验设计方法 ， 向了现代 转 设计方法 ， 例如模态实验方法、 有限元方法等 ， 其中 有 限元方法 已经成为建立有 限元模型并模拟车身
的重要分析途径 ， 且逐渐走向成熟 。 ２１ 建 立 车身骨 架 的模型 ． 车身建模 的最终 目的是为了建立有 限元模 型， 在车身结构的离散化过程 中既要反映其力学特征 。 又要尽可能地采用较少 的单元和简单 的单元形态 ， 以缩小解题的规模 。 但是有些有限元软件的建模功 能 比较薄弱 ， 因此 ， 在前处理过程 中， 我们采用其它 建模功能强大 的软件 （ Ｐｏ 来建立几何模型 ； 如 ｒ Ｅ） ／ 然后将其导人有限元软件 （ Ａ Ｓ Ｓ 如 Ｎ Ｙ ）中计算分 析。
客车车架有限元分析及尺寸优化
客车车架有限元分析及尺寸优化作者：王松严运兵张胜兰来源：《汽车科技》2012年第04期摘要：以某客车车架为对象，利用HyperWorks建立了车架的有限元模型并对其进行了刚度和模态分析，在此基础上，以质量最小为目标，在不降低刚度和模态性能的前提下，对车架进行了尺寸优化。
关键词：车架；HyperWorks；刚度；模态；尺寸优化中图分类号：U463.32 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2012）04-0035-05Finite Element Analysis and Size Optimization of a Bus FrameWANG Song1，2，YAN Yun-bing1，ZHANG Sheng-lan2（1.College of Automobile and Traffic Engineering，Wuhan University of Sci&Tech，Wuhan 430081，China；2.Dept. of Automobile Engineering，Hubei Automobile Industry Institute，Shiyan 442002 China）Abstract：Taking the frame of a bus as the object，the finite element model of the frame is established by HyperWorks and its stiffness and modes are analyzed. At the basis of this，with an objective of minimizing the mass，the size optimization of the frame is conducted on the premise that the stiffness and modal performance is not reduced.Key words：frame；Hyper Works；stiffness；mode；size optimization车架的刚度和模态是评价车架性能的两个重要指标，车架必须有足够的静刚度以保证其装配和使用要求，同时必须有合理的动态特性以控制振动和噪声，另外，车架还要尽可能轻以降低成本、提高燃油经济性和动力性［1］。
大客车轻量化有限元分析整车优化
大客车轻量化有限元分析整车优化1. 引言随着人们对环境保护和燃油效率要求的不断提高，大客车轻量化成为了整车设计中的关键课题之一。
通过减轻车辆自重，可以降低能耗、提高燃油经济性，同时还可以改善整车的操控性能和安全性能。
在大客车轻量化设计中，有限元分析成为了一种常用的工具，可以对车辆结构进行优化，提高轻量化效果。
本文将介绍大客车轻量化的有限元分析整车优化方法。
2. 有限元分析基础知识有限元分析是一种基于数值方法的工程分析技术，通过将复杂的实体结构离散化成有限个简单的有限元单元，建立数学模型并进行计算，得到结构的应力、应变、变形等力学特性。
在大客车轻量化设计中，有限元分析可以帮助工程师评估车辆结构的强度、刚度、疲劳寿命等性能，从而进行结构优化。
有限元分析主要包括以下几个步骤：1.几何建模：对车辆进行几何描述，并进行网格划分，将车辆结构离散化成有限个有限元单元。
2.材料属性定义：为不同的部件设置适当的材料属性，包括弹性模量、泊松比、密度等。
3.约束和加载条件设置：根据实际工况，设置车辆模型的约束条件和加载条件，包括边界约束、受力情况等。
4.求解有限元方程：通过解有限元方程，得到车辆结构的应力、应变分布情况。
5.结果分析和优化：根据分析结果，评估车辆结构的性能，进行结构优化。
3. 大客车轻量化有限元分析整车优化方法3.1 结构刚度和强度优化大客车的结构刚度和强度是影响整车性能的重要因素之一。
通过有限元分析，可以评估车辆结构在不同工况下的应力、应变，进而确定结构的刚度和强度。
在轻量化设计中，可以通过优化车辆结构的材料分布、截面形状和连接方式等来实现整车重量的减轻。
通过有限元分析，可以评估不同优化方案的效果，并选择最佳方案。
3.2 材料选择和优化在大客车轻量化设计中，材料的选择也是一个重要的优化点。
通过有限元分析，可以评估不同材料的性能，包括强度、刚度、密度等。
在优化过程中，可以对不同材料进行对比分析，选择最佳材料，并通过改变材料的配比来达到轻量化的效果。
客车车身骨架有限元建模及优化的开题报告
客车车身骨架有限元建模及优化的开题报告一、研究背景近年来，客车行业竞争日益激烈，客户对于客车的性能、安全和舒适性的要求也越来越高。
车身骨架是客车的重要组成部分，对于车辆的承载能力、稳定性、振动噪声等都有着重要影响。
因此，对客车车身骨架的建模和优化已成为客车设计和生产过程中的一个重要研究课题。
二、研究内容本研究将针对客车车身骨架进行有限元建模和优化。
具体内容包括以下几个方面：1.建立客车车身骨架的有限元模型，包括前后桥、车架、车体等部分；2.对有限元模型进行验证，验证其模拟结果与实际测试结果的吻合程度，确保模型的精度；3.利用有限元模型进行骨架的优化设计，包括材料选择、结构设计等方面；4.通过优化设计，提高车身骨架的承载能力、稳定性和减少振动噪声等方面的目标。
三、研究意义本研究将有助于客车制造企业提高产品质量和市场竞争力，提高客车车身骨架的承载能力、安全性和舒适性，减少振动噪声等方面的问题。
从长远来看，本研究还将促进我国客车行业的发展和提高汽车制造业的技术水平。
四、研究方法本研究将采用有限元方法进行客车车身骨架的建模和优化设计。
具体方法包括以下几个方面：1.确定建模所需的部位和参数，采集有关数据和信息；2.使用CAD软件绘制车身骨架三维模型，导入有限元软件进行网格划分和材料属性设定；3.建立数值模型，进行静力、动力等分析，验证模型的准确性；4.进行优化设计，设定优化目标和限制条件，寻找最佳设计方案。
五、研究计划及进度安排1.前期准备（2022年3月-2022年6月）：收集和分析客车车身骨架相关数据和文献，熟悉有限元建模和优化设计的理论和方法。
2.模型建立（2022年7月-2022年9月）：使用CAD软件进行车身骨架的三维建模，并导入有限元软件进行网格划分和属性设定。
3.模型验证（2022年10月-2023年1月）：使用实验数据验证有限元模型的准确性和精度。
4.优化设计（2023年2月-2023年5月）：设定优化目标和限制条件，进行骨架的优化设计。
客车车身的有限元计算与分析
客车车身的有限元计算与分析作者：郑州宇通客车股份有限公司马勇罗伟秦小奎摘要] 汽车是一个复杂的结构，本文采用有限元法对半承载式客车车身进行强度计算。
通过对车身的受力状态的应力分析，计算出整个车身结构的载荷和应力分布，为进一步改进设计提供理论依据。
关键词：客车三段式底盘模型简化有限元分析网格划分载荷1 前言有限元法是近代随着高速电子计算机的勃兴而发展起来的一种有效的数值方法。
尤其近年来计算机和软件技术的发展，有限元法也得到很大的发展，其应用范围不断扩大，在机械产品的设计中也得到广泛的应用。
随着汽车工业的发展，有限元的计算及分析方法目前已成为汽车设计的一个重要的环节。
目前ANSYS 有限元分析软件是其中功能比较强大的一种有限元分析软件。
有限元分析在汽车上的应用十分广泛，从车身、车架计算到发动机的曲轴、及传动系统的计算。
随着客车行业的快速发展，对客车的设计已发生了根本的改变，越来越多的技术被运用到客车的设计上，有限元法已成为各客车厂家所关注的重点。
本文针对从实际的大客车车身有限元计算项目出发(该项目经过多次论证)，应用ANSYS 软件在SUN 工作站上对其进行结构强度分析。
通过分析，找出其车身的薄弱环节，改进设计，使结构更合理。
该车车身长为10m，宽为2.45m，高为3.5m，采用柴油发动机，发动机后置。
后轮驱动，采用半承载车身，载客量为45 人，主要用于长途客运。
2 车身计算的有限元模型有限元法是把连续的弹性体划分成有限多个彼此只在有限个点相连接的、有限大小的单元组合体来研究的。
就是说用一个离散结构来代替原结构作为真实结构的近似力学模型，即有限单元离散化，然后进行结构的整体分析，组集联系整个结构的节点位移和节点载荷的总刚度方程。
总刚度方程是包含有限个未知节点位移分量的线性代数方程组，利用单元分析得到的关系，就可求出各单元的应力。
车身的有限元法就是基于此原理而进行的计算设计。
对于半承载车身，它保留了底盘车架，将车身结构件与车架连接，使车身参与整车承载，从而可以对车架及结构断面进行减重，以达到材料的合理利用。
大客车车身骨架有限元建模方法分析
大客车车身骨架有限元建模方法分析周建兴马力邓亚东何耀华武汉理工大学汽车工程学院摘要：本文介绍了大客车车身整体骨架的三种有限元计算模型，较全面地分析了这三种模型的特点和适应性，最后给出了一个采用全板壳元模型计算大客车车身骨架的实例。
关键词：客车车身骨架有限元建模方法随着我国对大客车（包括旅游车、长途客车和公交客车）各种性能要求的不断提高，采用有限元分析方法对大客车车身骨架进行分析越来越重要。
目前，对于客车骨架有限元分析方法可采用的计算模型的有三种，分别为基于杆系结构的计算模型，基于板壳结构的计算模型以及杆系和板壳混合结构的计算模型，它们各有自己的优点和不足。
由于大客车车身整体骨架规模大而且结构构件多，因而针对不同的分析内容和要求，选择合适的有限元计算模型非常重要。
本文分别对三种模型的适应性和特点进行了较全面的分析，并给出一个采用全板壳单元模型计算大客车车身骨架的实例。
1．基于杆系结构的大客车车身骨架有限元计算模型通常大客车车身骨架为全金属格子栅栏结构。
这些栅栏多由矩形管、槽钢、角钢等焊接而成，构件截面尺寸远小于其自身的长度，可以看成是杆系结构，有限元计算时可采用梁单元来离散整个车身骨架结构。
目前国内外流行的专业有限元软件采用的空间梁元的结点自由度为六个，分别为沿三个坐标轴方向的移动自由度和绕三个坐标轴的转动自由度。
采用杆系结构计算模型的优点和不足均很突出。
主要优点有：结构模型简单，车身骨架建模工作量相对较小；可以方便地求出结构整体变形、应力分布和应力水平；计算规模较小，对计算机硬软件资源要求较低；计算速度快，便于进行静动力计算，宏观模型修改方便。
但是它的缺点和不足也很明显，主要表现在以下几点。
第一，从理论上讲，采用基于梁理论的空间梁元简化客车骨架的实际部件（如纵横梁、侧围顶盖、地板架等），会使计算结果的满意度比较低。
这主要体现在：1）在计算客车车身骨架时，不易计算出构件本身及其接头处的应力集中。
2）客车骨架的具体构件通常具有不同的横截面，如所采用的槽钢、工字钢、Z型钢、矩形方管及其它异形管件，它们的截面形状相差很大。
全承载式客车车身结构有限元分析
全承载式客车车身结构有限元分析田芳1王涛2石琴2（1江淮汽车合肥 2合肥工业大学，机械与汽车工程学院合肥）摘要:以板梁单元为基础，在ANSYS中建立全承载式客车骨架的有限元模型，并通过客车骨架的电测试验验证有限元模型的正确性。
对车身结构进行弯曲、扭转、扭转加制动等典型工况下。
强度和变形计算。
对客车骨架进行模态分析，为后续的瞬态响应分析奠定基础。
关键词：客车；车身结构；有限元静态分析；模态分析Finite element analysis for monocoque bus body strnctreTIAN Fang1，W ANG Tao2，SHI Qin2(1 JAC, Hefei ,Anhui 2 School of Machinery and Automobile Engineering, Hefei University of Technology, Hefei ,Anhui) Abstract:The finite element model for the full-loading bus body in built in ANSYS software with shell and beam elements, and the finite element model is validated by stress test.The stiffness and strength analysis are carried out in typical working conditions of bend、torsion、and torsion with brake. Modal analysis is performed . which lay the foundation for subsequent transient response analysis.Keywords: bus；monocoque body structune; finite element static analysis；modal analysis1 车身结构的有限元建模1.1模型简化全承载式客车车身骨架主要是以大部分矩形梁、少部分异型梁和梁和变截面梁以及较少的钢板构成，各杆之间多采取焊接的方式连接。
有限元分析及优化设计
《大连理工大学》2004年加入收藏获取最新【摘要】：在汽车结构设计中，有限元分析法已经成为必备的技术手段。
由于大量的计算量和分析步骤，郑鑫大客车车架结构的有限元分析及优化设计对车架进行直观的线性分析将是十分困难的。
ANSYS软件的有限元分析程序能够将其离散为无数的元素单元，从而方便地进行分析、计算、优化结果。
作者通过使用ANSYS单元库提供的元素单元建立车架的有限元模型。
本文中所有的分析运算、数据优化都是通过APDL 语言来完成的。
另外，用ANSYS软件对某型客车车架进行了有限元动态分析，给出了车架的动态特征信息，为车架的设计及优化提供了有效的参考依据。
研究了ANSYS的二次开发问题，介绍了ANSYS的语言APDL(ANSYS Parametric Design Language)。
该论文工作的主要创新点在于将参数优化技术引入到汽车结构的优化设计中，通过对参数优化设计结果的分析一方面可以直接为结构的设计提供理论依据，另一方面也为结构参数优化设计模型的建立提供重要的参考。
总之，该文研究的参数优化方法是结构优化设计理论方法的一个重要发展，将其运用到汽车结构设计将具有重要的理论意义和实用价值。
【关键词】：车架有限元分析法ANSYS APDL优化计算【学位授予单位】：大连理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2004【分类号】：U469【DOI】：CNKI:CDMD:2.2004.094747【目录】：•摘要3-9•前言9-10• 1 绪论10-12• 1.1 大客车在国内的发展状况10• 1.2 有限元分析法10-12• 2 有限元分析的发展现状与展望12-15• 2.1 FEA概述12• 2.2 FEA国际发展趋势12-14• 2.3 FEA国内发展状况14-15• 3 优化设计15-22• 3.1 优化设计概述15• 3.2 优化数学模型的构成要素15-17• 3.3 建立数学模型需要注意的问题17-18• 3.4 参数优化方法适用范围18-20• 3.5 选择优化方法的标准及有关经验20-22 • 4 ANSYS软件介绍及有限元分析步骤22-28 • 4.1 ANSYS软件介绍22-23• 4.2 ANSYS的分析步骤23-28• 4.2.1 前处理23• 4.2.2 求解23-26• 4.2.3 后处理26-27• 4.2.4 ANSYS软件的特点27-28• 5 ANSYS软件优化功能及APDL语言28-36 • 5.1 ANSYS参数化分析功能28• 5.2 APDL语言介绍28-30• 5.3 ANSYS软件优化设计的过程与步骤30-35 • 5.3.1 优化设计的相关概念31-33• 5.3.2 优化过程具体分析步骤33-35• 5.4 应用程序开发过程中的关键技术35-36 • 6 客车底盘车架综述36-43• 6.1 客车底盘的种类36-37• 6.2 客车车架综述37-43• 6.2.1 车架的功用37-38• 6.2.2 对车架的要求38• 6.2.3 车架类型的选择38• 6.2.4 车架宽度的确定38-39• 6.2.5 车架纵梁型式的确定39• 6.2.6 车架横梁型式的确定39-40• 6.2.7 车架的受载分析40-41• 6.2.8 纵梁的弯矩计算41• 6.2.9 车架纵梁抗弯刚度校核41-42• 6.2.10 车架的扭转刚度42-43•7 车架结构的动态分析43-50•7.1 大客车实例主参数43•7.2 模态分析的必要性和作用43•7.3 大客车车架的动力学模型建立和分析43-50 •7.3.1 模型建立43-45•7.3.2 振型分析及讨论45-48•7.3.3 结论分析48-50•8 车架结构数学模型的建立50-59•8.1 模型建立准则50-51•8.2 有关方程及参数介绍51-56•8.3 通过应力分析对车架的改进意见56-59•9 客车车架结构设计中的结构优化设计59-68•9.1 客车车架几何模型的特点59•9.2 客车车架优化方法59-61•9.2.1 车架结构优化的优化变量59•9.2.2 利用车架结构有限元模型进行优化的一般过程59-60 •9.2.3 客车车架总质量的优化60-61•9.3 APDL程序命令流61-63•9.4 数据分析63-67•9.5 结论分析67-68•10 客车车身局部部分的有限元分析68-72•10.1 问题的由来68•10.2 APDL命令流68-71•10.3 结论分析71•10.4 对于优化的进一步思考71-72•11 总结与展望72-73•11.1 全文总结72•11.2 有限元技术和优化方法在汽车工程中应用展望72-73 •参考文献73-74•致谢74-76下载全文更多同类文献CAJ格式全文(本文按0.5元/页收费，欢迎：购买知网卡、在线咨询) CAJViewer阅读器支持CAJ,PDF文件格式•出国英语，你会说真英语吗，快来测测吧！•圣智科学教育教材——当当网正版独家75折【引证文献】中国硕士学位论文全文数据库前8条【共引文献】中国期刊全文数据库前10条中国重要会议论文全文数据库前10条中国博士学位论文全文数据库前10条中国硕士学位论文全文数据库前10条【同被引文献】中国期刊全文数据库前10条中国博士学位论文全文数据库前1条中国硕士学位论文全文数据库前10条【二级引证文献】中国期刊全文数据库前1条中国硕士学位论文全文数据库前8条【相似文献】中国期刊全文数据库前10条中国重要会议论文全文数据库前10条中国重要报纸全文数据库前10条中国博士学位论文全文数据库前10条中国硕士学位论文全文数据库前10条。
纯电动城市客车底盘车架有限元分析
纯电动城市客车底盘车架有限元分析摘要：文章主要从电动客车的特点出发，分别简述了纯电动城市客车车架有限元分析，以及纯电动城市客车车架有限元边界条件，以期为相关行业提供有效的参考与借鉴。
关键词：客车车架；有限元分析；动载荷；轻量化一、电动客车的特点1.无污染，噪声低电动客车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，有"零污染"的美称。
众所周知，内燃机汽车废气中的CO、HC及NOX、微粒、臭气等污染物形成酸雨酸雾及光化学烟雾。
电动客车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声也较内燃机小。
噪声对人的听觉、神经、心血管、消化、内分泌、免疫系统也是有危害的。
但是，使用电动汽车并非绝对无污染，例如使用铅酸蓄电池做动力源，制造、使用中要接触到铅，充电时产生酸气，会造成一定的污染。
蓄电池充电所用的电力，在用煤炭作燃料时会产生CO、SO2、粉尘等。
但它的污染较内燃机的废气要轻得多。
2.能源效率高，多样化电动客车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车，特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。
电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。
另一方面，电动客车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，可将有限的石油用于更重要的方面。
向蓄电池充电的电力可以由煤炭、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化。
除此之外，如果夜间向蓄电池充电，还可以避开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用。
3.结构简单，使用维修方便电动客车较内燃机客车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小，当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动客车易操纵。
二、纯电动城市客车车架有限元分析1.纯电动城市客车整车参数某公司出产的 12m 纯电动城市客车，具有低碳、环保、节能乘坐舒适等优点，使用锂离子换装电池，能够实现快速更换电池，保障车辆的续航里程，主要技术参数如表1所示。
客车车身骨架模态的有限元分析
客车车身骨架模态的有限元分析陈元华;张治龙【摘要】车身是客车的关键总成,车身模态是车身结构中首先要考虑的重要指标之一,它不仅影响客车的可靠性和使用寿命,还影响乘坐的舒适性.文章运用解析模态法,通过大型有限元软件I-DEAS建立有限元模型并施加载荷,再经过解算,得到客车车身模态的固有频率和振型,为客车车身结构的分析计算、后续结构改进提供依据.【期刊名称】《桂林航天工业学院学报》【年(卷),期】2010(015)003【总页数】3页(P320-321,324)【关键词】客车车身;模态;有限元分析;I-DEAS【作者】陈元华;张治龙【作者单位】桂林航天工业高等专科学校,汽车与动力工程系,广西,桂林,541004;桂林航天工业高等专科学校,汽车与动力工程系,广西,桂林,541004【正文语种】中文【中图分类】U448.220.1振动模态是机械系统动态特征的一种表征,简称模态。
模态是结构的固有振动特性,每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。
车身是客车的关键总成,车身结构必须有足够的强度以保证其疲劳寿命,足够的静刚度以保证其装配和使用的要求,但同时也应有合理的动态特性以达到控制振动与噪声的目的。
在客车车身结构设计中,如果设计师只考虑结构的静强度和刚度,很可能会在设计过程中造成车身局部结构的不合理,而导致客车内部产生共振和噪声。
随着乘客对客车舒适性的要求日益提高,模态分析越来越受到重视。
通过对客车车身分析得到的模态参数可以对客车车身的刚度和阻尼特性进行客观的评价,也可以为客车车身结构的分析计算、结构改进提供依据。
本文以某客车有限公司生产的中型客车为研究对象,其主要几何参数为:总长8560mm,总高 3360mm,总宽2485mm,轴距4000mm。
该中型客车车体承载骨架中2mm和5mm壁厚矩形管、隔断用的壁厚为1.2～1.5mm的钢板以及加强用的壁厚为5mm钢板的材料均为Q235;两侧和顶蒙皮钢板使用1mm厚度镀锌钢板,车架材料为16Mn。
6100型柴油机机体有限元分析
（ａ）缸盖螺栓预紧力
（ｂ）主轴承盖螺栓预紧力
图４缸盖螺栓预紧力和主轴承盖螺栓预紧力示意图
３．２载荷边界条件的施加
通过上面分析可知，机体主要受缸盖螺栓的预紧力、主轴承盖螺栓的预紧力、通过
缸盖螺栓施加在机体上的缸内爆发压力、活塞对缸套的侧击力和曲轴对主轴承的径向 压力。
对于作用在主轴影主轴承盖上的主轴承载荷，如采用集中力简化会产生很大的应力集
面螺栓７Ｌ附近、轴承｝Ｌ附近以及隔板的加强筋处（如图６所示）。
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图６第５缸最大爆发压力时５，６缸问隔板处的应力云图
４．２应变分析
应变较大的位置主要是在做功汽缸机体顶面附近、中间隔板轴承盖以及机体裙部，其中 第１、２、５、６缸最大爆发压力时，中间第４隔板和主轴承盖及附近机体裙部有较大变形； 第３缸最大爆发压力时，中间第５隔板和主轴承盖及附近机体裙部有较大变形（图７、图 ８）；第４缸最大爆发压力时，中间第３隔板和主轴承盖及附近机体裙部有较大变形。由此可 见，中间隔板、主轴承盖以及裙部的刚度较差，轴承盏处的变形不利于曲轴正常工作，而裙 部刚度差会增加裙部的振动噪声。
当的规则化处理。
该型农装六缸机采用两端支撑的方式，因此为了准确施加约束，减小约束误差，在建立 机体模型的同时，建立了毛轮壳、油底壳、轴承盖和连接板的模型。图１为采用Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉ— ｎｅｅｒ软件建立的６１００型柴油机的三维实体模型图。
２．２机体有限元网格的划分
为了保证较高的计算精度，在Ｐａｌｒａｎ中采用高精度的８节点六面体单元，同时为ｒ在保 证计算精度的前提下尽量降低计算的规模，根据关注程度的不同对机体不同部分采用了不同 的单元密度。本文所建立的６１００型柴油机有限元网格模型如图２所示，总共得到１５０９８４个 节点，１０９３８８个单元。
纯电动城市客车底盘车架有限元分析及轻量化设计
纯电动城市客车底盘车架有限元分析及轻量化设计任可美;戴作强;郑莉莉;冷晓伟;廖佩诗【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2017(039)011【摘要】资源短缺、环境恶化使新能源汽车成为人们关注焦点.纯电动城市客车车架的轻量化可以进一步减轻汽车重量,节约资源,增加车辆续驶里程,从而轻量化成为各大整车厂、高校以及研究所的研究热点.针对某12m纯电动城市客车的底盘车架,利用Solidworks软件进行三维建模,在SCDM软件中对模型进行抽取中面、简化模型等前处理工作,并利用有限元前处理软件Hypermesh以及Optistruct模块对底盘车架进行静力学分析以及参数优化.静力学分析结果显示,12m纯电动城市客车的底盘结构符合材料的静强度要求.基于静强度分析结果,对底盘结构进行参数优化的轻量化设计,结果表明,在保证客车各方面性能要求前提下,客车底盘结构可以减重9.55%.【总页数】6页(P70-75)【作者】任可美;戴作强;郑莉莉;冷晓伟;廖佩诗【作者单位】青岛大学机电工程学院,动力集成及储能系统工程技术中心,青岛266071;青岛大学机电工程学院,动力集成及储能系统工程技术中心,青岛 266071;青岛大学机电工程学院,动力集成及储能系统工程技术中心,青岛 266071;青岛大学机电工程学院,动力集成及储能系统工程技术中心,青岛 266071;青岛赛普克有限元科技发展有限公司,青岛 266071【正文语种】中文【中图分类】U469;U463.1【相关文献】1.低地板城市电动客车车架结构有限元分析及其轻量化设计 [J], 孟庆功;徐宝云;黄华2.纯电动城市客车底盘车架的模态分析与优化 [J], 任可美;戴作强;郑莉莉;冷晓伟;李希超3.纯电动汽车车架有限元分析及轻量化设计 [J], 赵东伟; 尹怀仙; 赵清海4.车架有限元强度分析及轻量化设计 [J], 龙俊华;吴林波;安瑞兵5.基于HyperWorks的混合动力环卫车副车架有限元分析及轻量化设计 [J], 秦东晨;林育恒;王婷婷;陈江义因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
通用底盘汽车起重机副车架有限元分析
通用底盘汽车起重机副车架有限元分析
周庆喜;曾春
【期刊名称】《建设机械技术与管理》
【年(卷),期】2012(000)010
【摘要】通用底盘汽车起重机副车架为复杂的大矩形箱形结构,在起重作业时,它直接承受着上车和支腿传递的载荷.本文选取了某型通用底盘汽车起重机为研究对象,采用有限元方法计算了三种典型工况下副车架的刚度和强度,证明了该车架结构满足设计要求.
【总页数】4页(P104-107)
【作者】周庆喜;曾春
【作者单位】中联重科股份有限公司工程起重机分公司;中联重科股份有限公司工程起重机分公司
【正文语种】中文
【相关文献】
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第28卷第8期 2005年8月合肥工业大学学报(自然科学版)JO U RN A L O F HEF EI U N IV ERSIT Y O F T ECHN O L OG YVol.28No.8 Aug.2005 收稿日期:2004-10-28;修改日期:2005-03-25作者简介:任佩红(1969-),男,安徽寿县人,硕士,安徽江淮汽车股份有限公司工程师.HFC 6100KY 客车底盘车架的有限元分析任佩红1, 魏中良2, 王其云1(1.安徽江淮汽车股份有限公司汽车研究技术中心,安徽合肥 230022; 2.合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥 230009)摘 要:利用U G 软件进行车架零件的CA D 建模,采用构件装配方法建立车架三维模型;通过U G 输出接口,将三维模型转化为P ar aso lid 格式,结合A N SY S 分析工具建立HFC6100K Y 客车底盘车架的有限元模型,并对该车架进行静态工况计算及动态分析;指出该车架在设计中可能存在的问题,针对该问题给出改进方案;通过分析比较,说明改进方案的有效性和合理性。
关键词:客车底盘;车架;有限元分析中图分类号:U 469.110.3 文献标识码:A 文章编号:1003-5060(2005)08-0936-04Finite element analysis of HFC 6100KY bus chassis frameREN Pei-hong 1, WEI Zhong -liang 2, W ANG Qi-yun1(1.Automobile Developm ent T ech nology Center,Anhu i Jianghuai Automobile Co.Ltd.,Hefei 230022,C hina; 2.M achin ery andAutomobile Engineering ,Hefei U nivers ity of Techn ology ,Hefei 230009,Ch ina )Abstract :The 3D parts o f HFC6100KY bus chassis frame are desig ned by using the U G prog ram,then the 3D so lid mo del of the frame is established.Thro ug h the output interface of U G,the CAD so lid model is transform ed into the finite element model ,and the finite elem ent analy sis (FEA )m odel of the HFC6100KY frame is built.The FEA of the frame under static and dynamic w orking co nditions is carr ied out and the problems in the frame desig n are po inted out.T he mo dification desig n o f the frame is presented ,and its validity and rationality are illustrated .Key words :bus chassis ;fr am e ;CAD /CAE ;finite elem ent analysis 车架在客车底盘中是关键承载部件,它不但要承受各总成的质量和有效载荷,还要承受汽车行驶时所产生的各种力和力矩。
由于车架是一种超静定结构,其受力具有复杂性,采用简化的力学模型进行力学计算和强度校核,较难实现合理设计。
随着计算机技术的快速发展,CAD /CAE 技术在客车底盘车架的设计中起到了重要作用,其中有限元法是解决上述问题的有效手段[1,2]。
1 HFC 6100KY 车架的有限元模型运用有限元法对车架进行静、动态分析,找出车架整体结构的薄弱点并加以改进,使客车底盘车架的设计更具合理性。
利用大型通用三维CAD 软件U G ,建立车架各零件的立体模型,然后将零件组装成车架总成。
通过UG 输出接口,将三维模型转化为Paraso lid 格式,再输入到ANSYS 分析软件中,经过处理后,形成车架的有限元模型。
1.1 有限元模型的建模原则由于纵梁、加强梁、横梁和横梁连接板均由薄板冲压成型,为板壳结构,在建立有限元模型时,由壳体厚度中点构成的中曲面构成模型,即采用壳单元来模拟。
前后悬架钢板弹簧分别用4根刚度相同的弹簧单元模拟,再用截面不同的梁单元连接4个弹簧单元,形成一个完整的前后悬架,如图1所示。
图1 悬架系统的有限元模型发动机、变速箱、油箱及水箱等部件在车架强度分析中可视之为刚体,因此简化为一个质量点,用M ass 单元来模拟,质量点与支架的连接采用梁单元来模拟。
对于纵梁、加强梁、横梁之间的连接件铆钉,采用梁单元来模拟,因为铆钉在车架的变形中承受着剪切和拉压变形,而梁单元可以真实地反映出铆钉的拉压和剪切变形。
对焊接位置,可采用节点对应耦合或主从耦合方式建立。
车架总体建模原则[3]如下:(1)主要承载件纵梁、横梁和关键受力件用壳单元模拟。
(2)前后悬架用弹簧单元和梁单元模拟。
(3)发动机、变速箱等部件视为刚体,只考虑质量,用M ass 单元模拟。
(4)铆钉采用梁单元来模拟,焊接点通过节点耦合模拟。
(5)忽略覆盖件、小装置及控制件等对车身强度影响较小的部件。
(6)不考虑铆钉的预应力及焊接应力等。
(7)忽略对车架刚度和强度影响不大的孔和倒角。
1.2 边界条件处理有限元分析过程中,必须保证有足够的约束条件,以消除车辆整体的刚性位移及求解车架上各点的位移和应力。
与钢板弹簧相比,轮胎刚度较大,可忽略它对结构分析影响。
因此,只需约束前后桥钢板弹簧座处节点的全部自由度(相当于对轮胎的刚性约束)。
由图1可知,前后悬架分别有10个结点9个单元,单元¹、º、»、¼是线性弹簧单元,单元½、¾、¿、À、Á为大刚度梁单元,受力时挠度较小,不致影响弹簧单元的计算[4]。
前后钢板弹簧弹性模拟通过耦合弹簧单元上下2个节点的5个自由度,放开垂直方向的自由度获得,弹簧刚度通过实常数赋值。
1.3 加载处理HFC6100KY 客车底盘是一种低地板城市公交车底盘,在计算过程中,载荷分配按理想状态分布计算。
对于模型计算载荷处理,发动机、变速箱、油箱及水箱等按集中质量点方式加载,利用梁单元连接到车架上,各部件质心的位置通过换算获得。
乘客、座椅及地板质量按客车座位布置等效分配到地板上,并且通过车架“牛腿”方式加载到车架上。
除上述静载荷外,车架还承受动载荷的冲击,主要包括对称的垂直动载荷和斜对称动载荷[5]。
动载荷的产生主要取决于车架上静载荷的分布、道路不平度以及加速、制动、转弯等工况所产生的惯性力等,它可通过模拟加载到车架上。
整个车架被划分为节点42408个和薄壳单元44567个、质量单元5个、弹簧单元8个及梁单元1073个。
2 HFC 6100KY 车架的有限元分析HFC6100KY 车架材料为16M n 钢,材料的屈服极限为340M Pa 。
本文应用ANSYS 公司大型有限元分析软件,对车架在弹性范围内的弯曲和弯扭结合工况下的应力和应变进行计算,同时结合车架的模态分析,说明车架在设计中存在的问题,给出改进的方案。
2.1 满载静压弯曲工况车辆使用工况虽然很复杂,但直接关系到车架结构强度的主要是满载弯曲与扭转2种工况。
满载弯曲工况主要用来验证车架纵梁的抗弯强度;扭转弯曲工况模拟客车满员在平直良好路面上匀速行驶情况,此时车架主要承受弯曲载荷,产生弯曲变形[6]。
对满载弯曲工况进行计算,车架最大应力在悬臂梁根部下翼面,Mises 应力值为91.9M Pa,如图2所示。
2.2 弯曲、扭转结合工况当汽车通过不平路面时,车架经受弯曲和扭转,弯扭工况下的动载在时间上变化缓慢,其扭转特性可近似看作是静态的,即静扭试验下的车架强度可以反映其实际强度。
将后轮两侧钢板弹簧937 第8期任佩红,等:HFC6100KY 客车底盘车架的有限元分析中点分别给定向上和向下60mm 的位移,模拟客车在不平道路上行驶时产生的斜对称动载荷[5],以最危险的弯曲及扭转工况来校验车架的强度。
在弯扭组合工况下,悬臂梁根部下翼面应力水平进一步提高,车架最大应力仍然在悬臂梁根部下翼面,M ises 应力值为116MPa。
图2 满载弯曲工况最大应力点位置2.3 车架模态分析从车架的应力分布来看,最大应力在悬臂梁根部下翼面,Mises 应力为116M Pa 。
通常车辆在不同路面上行驶时的动载安全系数为原载荷的2～3倍[7],按上述计算结果,车架的最大应力将达到或超过材料的屈服极限340M Pa 。
从市场反馈信息来看,车架在上述最大应力位置有裂纹产生,与分析结果相一致。
促使车架早期产生裂纹的其它原因可能是多方面的:¹客车改装厂家在车架裂纹产生处焊有“牛腿”,直接导致该位置受力状况进一步恶化;º焊接质量及方式不理想,导致局部应力集中。
从后期市场反馈的信息看,提高焊接质量不能从根本上消除车架裂纹的产生。
若要全面分析车架受力状况,必须结合车架模态分析。
例如,车架的四阶、六阶模态振型,如图3、图4所示。
图3 四阶模态振型从四、六阶模态振型频率看,六阶模态振型为后部翘曲,较大应变位于发动机支承处,四阶模态图4 六阶模态振型振型为后部扭曲。
由于车架的后段为悬臂梁的形式,其根部受力大,前六阶模态振型在悬臂梁根部产生的应变量大,车架的弯曲及扭转振动是其结构动态特性的主要表现形式,其中低阶振型对结构的动力影响程度比高阶振型大。
由表1可知,因公交车辆在城市道路行驶,路面条件较好,路面激励力频率一般较低,因车轮不平衡引起的激振频率一般在15Hz 以内[8]。
表1 车架结构模态计算结果Hz 阶次123456f4.29618.032712.68014.67522.97129.5203 HFC 6100KY 车架的改进设计车架疲劳影响因素涉及路面不平度、工况、客车动态特性、零部件几何尺寸大小、焊接工艺及质量等。
由于前两个影响因素无法控制,因此,除提高工艺水平及产品质量外,针对该类型底盘,还要从结构上提高车架的强度和刚度。
车架扭转刚度可通过改变横梁的位置或横梁的截面形状及尺寸来实现[2],考虑到空间布置尺寸的限制,对HFC6100KY 车架局部改进设计方案如下:(1)对后段纵梁2(悬臂梁)加衬板,加强衬板外形与纵梁贴合,从后向前跨过横梁。