车车架的结构设计与强度和刚度分析.
探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化
探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化汽车副车架是汽车重要的承载结构之一，在汽车的安全性、舒适性和性能方面起着重要作用。
其强度和刚度对汽车的整体性能有着直接的影响。
对汽车副车架的强度模态分析及结构优化是至关重要的。
本文将就此话题展开探讨。
一、汽车副车架的结构及工作原理汽车副车架是指安装在汽车底盘上的用于支撑底盘组件的结构。
其主要作用是传递车辆的荷载，同时还要满足汽车悬挂系统的需求，以确保汽车在行驶过程中的舒适性和稳定性。
在日常使用中，汽车副车架还要承受来自路面的冲击和振动，并且要能够抵抗车辆制动时产生的扭矩和冲击力。
汽车副车架需要具有足够的强度和刚度，以确保汽车在各种工况下都能够安全可靠地行驶。
二、汽车副车架的强度模态分析1. 强度分析汽车副车架在使用过程中要承受各种不同方向的受载情况，主要包括拉伸、压缩、弯曲和剪切等载荷。
需要对汽车副车架进行强度分析，以确定其在不同工况下的应力分布和变形情况。
强度分析的目的是确认汽车副车架在设计工况下不会出现塑性变形或者破坏，从而保证汽车的安全性和可靠性。
通过有限元分析等方法，可以对汽车副车架进行受力分析，计算其在各种工况下的应力和变形，从而确定其是否满足设计要求。
2. 模态分析模态分析是指通过对汽车副车架进行振动特性的分析，确定其固有频率和振型。
汽车副车架在行驶过程中会受到来自路面的激励力，因此需要对其进行振动分析，以确认其固有频率和振型与激励频率不发生共振，从而避免产生过大的振动响应。
通过模态分析，可以确定汽车副车架的主要振动模态，并评估其对汽车驾驶舒适性和稳定性的影响。
三、汽车副车架的结构优化1. 结构轻量化汽车副车架在保证足够强度和刚度的前提下，需要尽可能减小自身的重量。
轻量化可以降低汽车的整体质量，提高汽车的燃油经济性和加速性能，同时还能减少对环境的影响。
轻量化的方法包括采用高强度、轻质材料、优化结构布局和加强节点等。
2. 结构优化通过有限元分析等方法对汽车副车架进行结构拓扑优化、形状优化和材料优化。
摩托车车架设计标准
摩托车车架设计标准
摩托车车架设计标准主要包括以下几个方面：
1. 结构设计要求：车架的结构必须满足整车结构的要求，受到整车结构的限制，因此，确定摩托车车架结构时，应从以下几方面进行考虑：
-车架的刚度和强度：车架需要具备足够的刚度和强度，以承受行驶时产生的各种载荷和冲击力。
-车架的重量：车架的重量应尽可能轻，以降低车辆整体重量，提高车辆性能。
-车架的工艺性：车架的设计应考虑到生产工艺的便利性，便于加工和装配。
2. 材料选择：车架的材料选择应根据车架的结构、承载要求、使用环境等因素进行综合考虑，常见的材料有钢材、铝合金等。
3. 设计规范：车架设计应遵循相关的设计规范，如GB/T 18100-2001《摩托车车架技术条件》等。
4. 安全性能：车架设计应满足整车的安全性能要求，如碰撞安全、疲劳强度等。
5. 与其他部件的协调：车架设计应与发动机、传动装置、后摆臂、制动系、转向装置、车轮等部件协调工作，确保整车性能的稳定和可靠。
总之，摩托车车架设计标准涉及多个方面，需要从结构、材料、
设计规范、安全性能和与其他部件的协调等多个角度进行综合考虑，以确保车架的性能和整车性能的稳定和可靠。
轨道动力车车架结构强度与刚度分析
轨道动力车车架结构强度与刚度分析轨道动力车（也称轨道摆臂车）是一种用于铁路轨道维护和检修的专用车辆，具有高强度、大承载能力和良好的机动性能。
为了确保轨道动力车在作业过程中能够稳定可靠地运行，其车架结构的强度和刚度至关重要。
本文将对轨道动力车的车架结构强度和刚度进行分析。
一、车架结构介绍轨道动力车的车架结构通常由前后挂架和车身组成。
前后挂架由前后桥架、摆臂、液压缸、弹簧等组成，能够实现对车架的支撑和挂载功能。
车身包括车体、机械室、电器室、操纵室等，是车辆的主体部分。
车架结构的强度和刚度决定了车辆的安全性、稳定性和可靠性。
车架结构的强度是指在受到载荷作用时，车架不会发生破坏或变形的能力。
轨道动力车在作业过程中承受着来自铁轨、震动、重载等多种外力作用。
因此，车架结构必须具有足够的强度来承受这些载荷。
轨道动力车的车架一般采用焊接结构，由高强度钢材制成。
车架上的各个构件都需要进行强度计算，以确保其能够承受规定的载荷。
车架结构的强度分析通常包括静力分析和动力分析两个方面。
其中，静力分析重点在于求解各个构件的应力，而动力分析则关注车架在受到随机载荷或冲击载荷时的响应。
车架结构的强度设计应该基于最恶劣的工况来进行。
对于轨道动力车而言，最恶劣的工况通常是承载最大的荷载和经历最大的抗震振动。
因此，在车架结构设计过程中，需要考虑到载荷的大小、方向和应用点，以及地震参数等因素。
车架结构的刚度分析包括两个方面：静态刚度和动态刚度。
静态刚度描述了在静态条件下车架的变形程度，是指车架对静载荷的响应能力。
动态刚度描述了车架在运行时的变形程度，是指车架对动载荷的响应能力。
车架结构的刚度分析需要考虑到各个构件的刚度、刚度分布和组合方式等因素。
车架结构刚度的设计与强度的设计一样，应该基于最恶劣的工况进行。
在刚度设计过程中，需要考虑到各个因素的综合作用，如车架斜率、轴距、质量分布、减震器等因素。
四、结论1. 轨道动力车车架结构的焊接点、受力点等部位强度应该要满足各项使用、承载的力学要求。
轨道动力车车架结构强度与刚度分析
轨道动力车车架结构强度与刚度分析随着城市化进程的加快，城市轨道交通系统成为城市中重要的交通工具，轨道动力车作为轨道交通系统的重要组成部分，在保证运行安全和舒适性的前提下，需要具备良好的车架结构强度与刚度性能。
车架结构是轨道动力车重要的组成部分，直接关系到车辆运行的安全性和稳定性，因此对其结构强度和刚度进行分析和优化具有重要的意义。
一、轨道动力车车架结构简介轨道动力车车架是指车身、架体、底架、支承装置等整车的总称。
车架结构是保证车辆安全运行的关键部件，其主要功能包括承载车身重量、支撑车轮重量、传递牵引力和制动力以及吸收和分散冲击力。
车架必须具备足够的结构强度和刚度，以保证车辆的安全性和稳定性。
二、车架结构强度分析车架结构强度指的是车架在受力下的承载能力，其强度需满足一定的要求才能保证车辆的安全运行。
车架的受力主要来自车身、地面、曲线和坡道等因素，其中地面引起的振动和冲击是对车架强度的主要考验。
需要进行车架的有限元分析，以确定其在不同应力下的变形情况和承载能力。
在有限元分析中，首先需要建立车架的数学模型，包括车体、底架、支承系统等部件，并根据实际运行条件确定受力情况和边界条件。
然后通过有限元软件进行静力分析和动力学分析，得出车架在不同受力情况下的应力和变形情况。
根据分析结果进行车架结构强度的评估和优化。
强度评估主要包括对接头和焊缝的评估、对应力集中点的评估以及对整体结构的评估，通过这些评估可以得出车架在不同工况下的安全系数，以保证其在运行过程中不发生破坏。
四、车架结构强度与刚度的优化通过对车架结构强度与刚度的分析，可以得出其在不同受力情况下的强度和刚度性能，然后可以根据分析结果进行优化。
在强度方面，可以通过优化焊接工艺、增加钢材强度、加大截面尺寸等方式来提高车架的强度。
在刚度方面，可以通过优化结构设计、增加支撑装置、加大部件刚度等方式来提高车架的刚度性能。
通过这些优化，可以使车架在受力情况下具备更好的强度和刚度性能，从而保证车辆的安全性和稳定性。
前副车架设计
前副车架设计1. 引言在汽车工程中，副车架是指承载车身和连接前后悬挂系统的结构组成部分。
其中前副车架作为汽车前部的主要支撑和连接部件，承担着重要的作用。
本文将对前副车架的设计进行详细介绍，包括设计要点、材料选择、结构设计等。
2. 设计要点前副车架设计的目标是实现良好的刚度和强度，同时尽可能减轻重量，以提高汽车的操控性和燃油经济性。
下面是前副车架设计的几个重要要点：1.刚度和强度：前副车架需要具有足够的刚度和强度，以承受前部悬挂系统产生的力和扭矩。
这一点可以通过合理的结构设计和材料选择来实现。
2.重量优化：前副车架的重量对整车的性能有直接影响。
因此，在设计过程中应尽可能采用轻量化的设计方案，包括减少材料使用量、优化结构布局等。
3.安全性：前副车架需要具有良好的安全性能，能够在碰撞事故中吸收和转移能量，保护车辆乘员的生命安全。
3. 材料选择前副车架一般采用高强度钢材作为主要材料，具有良好的强度和刚度特性。
同时，为了实现重量优化，也可以考虑使用铝合金等轻质材料。
具体材料选择应根据车辆的使用环境、预算等因素进行综合考虑。
4. 结构设计前副车架的结构设计是保证刚度、强度和重量优化的关键。
下面是一些常见的结构设计方法：•框架结构：框架结构是一种常见的前副车架设计方案，可以提供较高的刚度和强度。
在设计过程中，可以通过优化框架横截面形状和尺寸，以及增加加强筋等方式来提高结构性能。
•悬挂连接：前副车架需要与前悬挂系统进行连接，以承受悬挂系统产生的力和扭矩。
悬挂连接部分的设计应保证连接强度和刚度，并考虑减少疲劳损伤。
•碰撞安全设计：前副车架在碰撞事故中起到保护车辆乘员的作用。
为了提高碰撞安全性能，可以在前副车架的设计中考虑使用可控变形结构、吸能材料等。
5. 进一步研究和发展方向随着汽车技术的不断发展，前副车架的设计也在不断创新和优化。
以下是一些可能的进一步研究和发展方向：•复合材料应用：复合材料具有高强度、轻量化和抗腐蚀等优点，可以考虑将其应用于前副车架的设计中，以进一步减轻重量。
轨道动力车车架结构强度与刚度分析
轨道动力车车架结构强度与刚度分析轨道动力车（DMU）是一种能够载客或者货物的列车，其具有独特的车辆结构，能够满足各种运输需求。
车架结构的强度与刚度对于轨道动力车的安全性和稳定性具有非常重要的影响。
本文将重点对轨道动力车车架结构的强度与刚度进行分析，以便更好地了解轨道动力车的性能特点。
我们将对轨道动力车车架结构的强度进行分析。
车架结构作为整个列车的支撑系统，需要具有足够的强度来承受列车在行驶过程中的各种力的作用。
一方面，在列车行驶中，车轮与轨道之间的摩擦力会对车架结构产生一定的扭矩和剪切力，而车架结构需要能够承受这些力的作用而不发生变形或损坏。
列车在行驶过程中可能会受到来自外部的冲击力，如道岔转换时的冲击力、风阻等，这些冲击力也会对车架结构的强度提出要求。
为了保证列车的安全性和稳定性，轨道动力车车架结构需要具有足够的强度来承受各种力的作用。
我们将对轨道动力车车架结构的刚度进行分析。
车架结构的刚度对于列车的运行性能有着重要的影响。
一方面，车架结构的刚度直接影响着列车在行驶过程中的振动情况。
如果车架结构的刚度不足，容易导致列车在行驶过程中产生过大的振动，影响乘客的乘坐舒适度，甚至对列车的结构造成损坏。
车架结构的刚度也会影响列车在行驶过程中的动态稳定性。
如果车架结构的刚度过大或过小，都会对列车的操控性产生影响，降低列车的运行效率。
针对上述分析，为了提高轨道动力车的车架结构强度与刚度，可以采取以下措施。
在车架结构的设计中，可以采用高强度的材料来提高车架结构的强度，例如使用高强度钢材或者复合材料等，以增加车架结构的抗扭和抗剪能力。
在车架结构的设计中，可以通过优化结构形状和增加加强筋等方式来提高车架结构的刚度，以减小车架结构的挠度和位移，从而降低列车的振动和提高列车的稳定性。
为了更系统地进行轨道动力车车架结构强度与刚度的分析，也可以采用有限元分析等数值模拟方法来进行仿真研究。
通过建立轨道动力车车架结构的有限元模型，可以对车架结构在不同工况下的应力、应变和位移进行计算分析，以更准确地评估车架结构的强度与刚度，并指导后续的优化设计。
电动自行车车架刚度与强度优化的设计方法
电动自行车车架刚度与强度优化的设计方法概述：电动自行车作为一种环保、经济、便捷的交通工具，越来越受到人们的青睐。
而对于电动自行车的车架设计来说，提高车架的刚度和强度是非常重要的，既能提高行驶的稳定性，又能保证骑行安全。
本文将介绍电动自行车车架刚度与强度优化的设计方法。
1. 材料选择与优化：在设计电动自行车车架时，选择和优化材料的强度是关键。
常见的材料选择包括钢、铝合金和碳纤维等。
钢材具有较好的强度和刚度，适用于提高车架的强度和刚度。
铝合金具有较低的密度和较高的强度，适用于减轻车架重量。
碳纤维具有较高的比强度和刚度，但价格较高，适用于高端电动自行车。
根据电动自行车的使用情况和预算，合理选择材料，并进行材料优化，以达到最佳的刚度和强度。
2. 结构设计与改进：除了材料的选择外，结构设计也是提高电动自行车车架刚度和强度的重要因素。
以下是一些常见的结构设计和改进方法：（1）三角形结构设计：三角形结构具有较高的刚度和强度，可有效抵抗外部力的影响。
在电动自行车车架的设计中，加入三角形结构可以提高车架整体的刚度和强度。
例如，在车架的关键部位加入三角形支撑结构，可以有效增加刚度和强度。
（2）管壁加厚：将车架管壁进行加厚可以提高车架的刚度和强度。
通过增加管壁的厚度，可以有效阻止车架在受力时的形变，提高整体的刚度和强度。
（3）加强关键部位：电动自行车车架的关键部位是容易受到力的影响的部位，例如连接部位和转向管。
加强这些关键部位，增加材料和结构的强度，可以有效提高整体刚度和强度。
（4）应力分析：在车架设计过程中，进行应力分析是非常重要的。
通过有限元分析等方法，可以评估车架在受力时的强度和刚度情况，从而优化设计。
在应力分析的基础上，对车架的刚度和强度进行优化，使其在承受外部力时具有更好的性能。
3. 基于仿真的优化设计：随着计算机仿真技术的发展，基于仿真的优化设计成为了一种高效且经济的方法。
在电动自行车车架设计中，可以使用有限元分析软件等工具进行仿真，通过对车架的刚度和强度进行模拟和分析，找到改进的方向和方法，并进行多次迭代，最终得到满足设计需求的优化方案。
HDX型作业车车架结构设计及强度分析
HDX型作业车车架结构设计及强度分析作业车是一种用于承载重物、进行搬运、开掘和装卸等工作的特种车辆。
在大型建筑工地、矿山、港口等重工业领域中，作业车是不行或缺的设备。
因此，作业车的车架结构设计及强度分析对于确保安全运行至关重要。
HDX型作业车是一款现代化的作业车型号，它接受了先进的结构设计和制造技术，以满足各种复杂工况下的作业需求。
为了保证HDX型作业车的性能和可靠性，对其车架结构进行设计和分析是至关重要的。
设计阶段，起首需要对HDX型作业车的使用状况和作业工况进行分析，确定其受力状况和工作状态。
依据作业车的作业负荷、行驶速度、工作环境等因素，合理确定作业车的尺寸和结构参数。
同时，选择合适的材料，并依据设计要求进行零件和毗连件的设计。
在车架结构设计中，主要思量以下几个方面：强度、刚度和稳定性。
起首，车架务必具有足够的强度，以承受各类工作载荷，并确保在不同工作条件下不发生变形或破坏。
为了保证车架的强度，可以接受增加截面面积、增加支撑点、加强毗连等方式进行设计。
其次，车架的刚度是保证作业车准确和稳定运行的关键。
通过增加支撑结构、加强毗连等方式，可提高车架的刚度。
此外，车架的稳定性也分外重要，因为作业车在进行各类作业时需要承受各向载荷。
通过在关键部位增加加强筋和阻尼器等措施，可以提高车架的稳定性，缩减震动和变形。
强度分析是确认车架设计是否符合要求的重要环节。
通过有限元仿真分析，可以对车架的受力和应力进行计算和模拟。
依据仿真结果，可以裁定车架是否能够满足各类工作条件下的强度要求，并对不符合要求的部位进行改进。
此外，还可以进行实际的静载试验和疲惫试验，以验证车架设计和分析结果的准确性。
总结起来，HDX型作业车的车架结构设计及强度分析对于作业车的性能和可靠性至关重要。
通过合理的设计和分析，可以确保作业车在各种复杂工况下正常运行，并提高作业效率和安全性。
因此，在设计和制造过程中需要周密和科学的方法，结合实际使用状况进行合理的优化和改进，以满足不同作业需求。
车架强度、刚度仿真分析方法
车架强度、刚度仿真分析方法1.概述1.1汽车前舱盖也称大梁。
汽车的基体，一般由两根纵梁和几根横梁组成，经由悬挂装置﹑前桥﹑后桥支承在车轮上。
具有足够的强度和刚度以承受汽车的载荷和从车轮传来的冲击。
车架的功用是支撑、连接汽车的各总成，使各总成保持相对正确的位置，并承受汽车内外的各种载荷。
1.2使用软件说明ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computer Aided design）软件接口，实现数据的共享和交换，如NASTRAN, I－DEAS, AutoCAD等。
是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。
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。
ANSYS功能强大，操作简单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比中都名列第一。
目前，中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。
ANSYS Mechanical是利用ANSYS的求解器进行结构和热分析的。
其可进行结构、动态特性、热传递、磁场及形状优化的有限元分析。
1.3相关力学理论刚度是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力。
是材料或结构弹性变形难易程度的表征。
材料的刚度通常用弹性模量E来衡量。
在宏观弹性范围内，刚度是零件荷载与位移成正比的比例系数，即引起单位位移所需的力。
它的倒数称为柔度，即单位力引起的位移。
刚度可分为静刚度和动刚度。
刚度是使物体产生单位变形所需的外力值。
刚度与物体的材料性质、几何形状、边界支持情况以及外力作用形式有关。
材料的弹性模量和剪切模量（见材料的力学性能）越大，则刚度越大。
2.前处理2.1定义材料建立几何模型后，进入Engineering Data界面，选择钢材料作为车架分析的材料。
轨道动力车车架结构强度与刚度分析
轨道动力车车架结构强度与刚度分析轨道动力车是一种用于铁路、地铁等轨道交通的特种车辆，一般由车架、座椅、车门等部分组成。
车架是整个车辆的主要承重结构，负责承受车身、乘客和货物的重力和运行过程中产生的各种力。
车架的结构强度和刚度是保证车辆安全运行和提高行驶稳定性的重要因素。
车架的结构强度是指车架在各种静态和动态荷载作用下不发生破坏和变形的能力。
为了保证车架的强度足够，需要进行应力和变形的分析。
针对不同的荷载情况，可以通过有限元分析等方法计算车架各个节点的应力，进而确定各个关键部位的强度是否符合要求。
如果发现强度不足的地方，需要进行结构优化设计或采用加强措施，如在节点处加厚或增加加强筋等。
车架的刚度是指在外力作用下车架产生的变形和挠度。
刚度是保证车架在运行中具有一定稳定性的重要指标。
车架的刚度过大会导致车辆在运行过程中的振动增大，影响乘客的舒适性；而刚度过小则会导致车辆在行驶过程中的抗侧倾和横向稳定性下降。
需要合理设计车架的刚度，使其能够在保证车辆稳定运行的提供良好的乘坐舒适性。
为了保证车架的结构强度和刚度，还需要进行各种静态和动态的加载试验。
在静态加载试验中，可以通过施加一定的外力和矩阵，测量车架的变形和应力情况，验证车架的结构性能。
在动态加载试验中，可以模拟车辆在运行过程中的各种力的作用，测试车架的动态响应和振动情况。
通过试验数据的分析和比较，可以确定车架的设计是否合理，并对其进行必要的改进。
轨道动力车车架的结构强度和刚度分析是确保车辆安全运行和提高行驶稳定性的重要工作。
只有在车架强度和刚度满足要求的情况下，车辆才能够正常载重、稳定行驶，保证乘客和货物的安全。
车架结构强度与刚度的分析是轨道动力车设计和开发中不可或缺的步骤。
材料力学课程设计(底盘车架的静力分析及强度、刚度计算)
（5）危险截面上各种应力的分布规律图及由此判定各危险点处的应力状态图。 （6）各危险点的主应力大小及主平面位置。 （7）选择强度理论并建立强度条件。 （8）列出全部计算过程的理论依据、公式推导过程以及必要的说明。 （9）对变形及刚度分析要写明所用的能量法计算过程及必要的内力图和单位力 图。
q 单独作用在 DF 段时：
图 3-17 qdf 单独作用示意图
图 3-18 qdf 单独作用弯矩图 利用图乘法（后述图乘法只给出最终化简结果）：
2qCF
2qCD
2qDF
ql 3
24EI
6l22l3
8l 2
l2 3
4l 2l 24
8l l l 234
3l 3 3
4l 2l 34
2
○6 q 单独作用在 FG 段时：
2
3
43
234
6EI
2
图 3-7 X2 处单位力单独作用示意图
图 3-8 X2 处单位力单独作用弯矩图
○3
F A
单独作用时：
图 3-9 FA 单独作用示意图
图 3-10 FA 单独作用弯矩图
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利用图乘法，可以得到：
1FA
1 EI
[FAl1
(l 2
(l
l) 3
2
l ) (l l )2
2F 2FA 2FB 2qCF 2qFG
将上述求得
、
11
、
12
、
21
、
22
、
1F
2F
代入前述力法正则方程，可
得到：
X 1
F c
10516.722N
X 2
汽车车身结构强度和刚度分析与设计
3.2 车身结构强度与刚度分析
2）将数字模型导入有限元分析软件 利用CATIA、Pro/E等软件与有限元分析软件ANSYS之间的数据传输，
实现CAD与CAE软件的无缝连接，在不影响计算结果的前提下，对已经建 立的车身数字模型可在CAD软件中做适当简化处理，主要为以后网格划分 提供方便，减少计算机计算时间。
3.2 车身结构强度与刚度分析
汽车疲劳寿命预测仿真流程图
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.2 车身结构强度与刚度分析
4. 车身刚度分析
（1）车身刚度定义 车身刚度是车身结构抵抗变形的能力，即产生单位变形时所需的力。 现代汽车车身结构一般由薄钢板，通过焊接、铆接、粘接等工艺连接而成。
其刚度不仅与材料本身的性质（密度、弹性模量等）、构件截面形状（开口/ 闭 口截面）、截面的弯曲惯性矩、扭转惯性矩有关，还与连接方式（焊接、 铆接 和粘接）、接头设计和板料厚度有关。
图为帕萨特B8车身结构，采用新材料实现了车身轻量化。
第3章 汽车车身结构分析与设计
3.2 车身结构强度与刚度分析
实际上，白车身强度的判别标准，需要根据各工况下应力值大小、各工 况发生的概率、零部件的材料性能、零部件的表面质量以及相似车型、相 似 部位的试验结果等因素进行综合判断。 3. 车身疲劳强度分析
➢ 概念设计阶段可以先采用静态分析，静载荷乘以适当的动载荷系数和安全 系数得到动态的等效载荷，进行结构的等效动态设计；详细设计阶段 则 需要对结构大变形或振动响应进行直接的动态分析。
➢ 在车身结构强度与刚度设计时，通常以几种典型的工况为例进行分析，如 弯曲工况、扭转工况、紧急转弯工况、紧急制动工况等。
3.2 车身结构强度与刚度分析
大客车车身结构强度及刚度分析
大客车车身结构强度及刚度分析何志刚(江苏理工大学汽车学院,江苏镇江 212013)摘 要:用有限元法对某半承载式大客车车身刚度、强度进行了分析,用电测量技术对有限元模型进行了验证。
分析了车身骨架结构中杆件的布置位置及截面形状对整车性能的影响。
结果表明:在车身承受弯曲载荷时,其骨架结构的应力和变形均较小,而在弯扭组合工况下,骨架结构中的应力和变形均有大幅度的增加,最大变形量出现在开口较大的门窗附近。
通过与实验结果的对比分析,证明计算模型正确,计算结果可信,为对大客车车身的改进设计提供了一定的理论依据。
关键词:大客车;车身;有限元法;电测量中图分类号:U463 83 文献标识码:A 文章编号:1007 4414(2001)04 0004 031 客车车身的有限元计算模型[1]1 1 有限元建模的简化应用ANSYS 程序及车身结构模型化方面成功的经验,选取某半承载框架式结构的大客车为研究对象,该车整个骨架由矩形钢管以及钢板冲压件通过焊接而成。
建立模型时取各构件之间的连接点、集中载荷的作用点作为有限元计算模型的节点,并作了如下简化:略去功能件和非承载构件,以直梁单元分段模拟原曲梁。
对于两个靠得很近但并不重合的交叉连接点简化为一个节点处理。
!对截面的形状作适当的简化。
对于结构上的孔、台肩、凹槽、翻边在截面形状特性等效的基础上尽量简化,对截面特性影响不大的特征予以忽略。
∀车架是由一系列薄壁件组成的结构。
为符合实际情况,故用板壳单元来离散车架结构[2]。
对于边界条件的处理如下:钢板弹簧除了作弹性元件外,还起导向作用,因此其在各个方向上均有刚度,且其在其它方向上的刚度要比垂直方向上的刚度大得多。
故用刚性梁#柔性梁结构模拟钢板弹簧。
在约束处理中忽略轮胎的变形。
弯曲工况下,四车轮Z 向平动自由度被约束,左前轮另外自由度全部被约束,右前轮X 向平动自由度和右后轮Y 向平动自由度被约束。
左轮悬空弯扭工况下,左前轮6个自由度全部被约束,右前轮X 、Z 向平动自由度和右后轮Y 、Z 向平动自由度被约束。
探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化
探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化汽车副车架是汽车底盘的重要组成部分，承载着车身重量和悬挂系统的力量。
其强度和刚度对于汽车的稳定性和安全性具有重要影响。
在汽车设计中，副车架的强度模态分析和结构优化是至关重要的。
强度模态分析是指利用有限元方法对汽车副车架进行力学分析，评估其在不同载荷下的应力和变形情况。
通过分析副车架的强度分布以及可能的应力集中点，可以确定设计中的弱点，并采取相应的措施加强设计。
还可以找出可能出现的疲劳裂纹和断裂位置，以提前进行预防和修复。
在进行强度模态分析后，可以根据分析结果对副车架进行结构优化。
优化主要包括减少材料使用、降低整体重量、增加局部刚度等。
通过结构优化，可以提高副车架的强度和刚度，提高汽车的稳定性和操控性能。
优化还可以降低副车架的噪音和震动，提高乘坐舒适性。
结构优化的方法主要有拓扑优化、形状优化和尺寸优化等。
拓扑优化是指在给定设计空间的条件下，通过排除或改变材料分布的方式，寻找最优的结构形式。
形状优化则是在给定材料分布的条件下，通过改变结构的形状，优化其性能。
尺寸优化是在给定结构形状的条件下，通过调整部件的尺寸，优化结构的性能。
在进行结构优化时，还需要考虑到副车架的制造和装配要求。
因为副车架是汽车底盘的一部分，需要与其他部件进行配合，因此结构优化的结果必须符合制造和装配的要求。
还要考虑到材料的成本和可获得性，选择合适的材料和制造工艺。
汽车副车架的强度模态分析及结构优化是汽车设计中非常重要的部分。
通过对副车架进行强度模态分析，可以评估其强度和刚度，并找出可能的弱点和疲劳裂纹位置。
在此基础上，可以进行结构优化，提高副车架的性能和安全性。
在进行优化时还需考虑到制造和装配的要求，以及材料的成本和可获得性。
轨道动力车车架结构强度与刚度分析
轨道动力车车架结构强度与刚度分析轨道动力车是一种用于运输人员或货物的铁路车辆。
它的车架结构是支撑和连接车辆各个部件的重要组成部分，因此其强度和刚度对车辆的安全性和运行稳定性有着重要的影响。
车架的强度指的是车架对外部载荷的抵抗能力。
在运行过程中，轨道动力车会受到不同方向和大小的力的作用，如垂直荷载、侧向力、弯矩等。
车架的强度必须能够承受这些力，并保持结构的完整性。
为了分析车架的强度，可以采用有限元分析等方法，模拟各种载荷情况下车架的变形和应力分布，以确定关键部位的最大应力和变形情况。
车架的刚度则指的是车架抵抗变形的能力。
在行驶过程中，车架会受到扭曲、弯曲和变形等力的影响，如果车架刚度不足，则会导致车身晃动和不稳定的行驶。
车架的刚度必须足够高，以抵抗这些力并保持车辆的稳定性。
刚度分析可以通过在车架上施加不同大小的载荷，并测量变形和应力来进行。
通过对变形和应力的分析，可以确定车架在不同加载条件下的刚度。
为了保证轨道动力车的安全运行，车架的强度和刚度必须满足一定的要求。
车架的强度必须足够高，以承受各种加载条件下的力。
车架的刚度必须足够高，以保持车辆的稳定性和行驶平稳。
车架的重量也是一个重要的考虑因素，较轻的车架可以提高车辆的运行效率和能耗。
为了提高轨道动力车车架的强度和刚度，可以采取以下措施。
选择合适的材料，如高强度钢材，以提高车架的强度。
对车架结构进行优化设计，以提高刚度并减轻重量。
增加加强肋和梁的数量和尺寸，可以提高刚度和强度；采用空腔结构可以减轻重量。
合理设计连接节点和焊接结构，也可以提高车架的强度和刚度。
轨道动力车的车架结构强度和刚度是确保车辆安全运行和行驶稳定的关键因素。
通过采用合适的材料和优化设计，可以提高车架的强度和刚度，从而提高车辆的安全性和运行性能。
轨道动力车车架结构强度与刚度分析
轨道动力车车架结构强度与刚度分析
轨道动力车是一种新型的城市轨道交通工具，具有快速、环保、节能等特点，被广泛
应用于城市轨道交通建设中。
轨道动力车的车架结构是其支撑和承载车身重量的主要组成
部分，对车辆的强度和刚度有着重要的影响，因此，对轨道动力车车架结构的强度和刚度
进行分析和研究具有非常重要的意义。
轨道动力车车架结构一般由前后梁、避震装置、底盘等组成。
其中，前后梁是承载车
身重量和各种力的主要部件，其结构设计要满足一定的强度和刚度要求，以确保车辆在行
驶过程中的稳定性和安全性。
首先，针对轨道动力车车架结构的强度分析，主要是为了评估车架在各种力作用下的
承载能力，并确定其是否满足设计要求。
强度分析一般采用有限元法进行，首先建立车架
结构的三维模型，然后进行网格划分，最后采用有限元软件进行力学分析。
在分析过程中，需确定载荷类型、大小和方向，考虑到轨道动力车在运行过程中可能面临的各种力，包括
动态载荷、静态载荷、冲击载荷等。
最终根据强度分析结果，评估轨道动力车车架的强度
是否满足设计要求，如果不符合要求，需要对结构进行优化设计或调整，以满足强度要
求。
综上所述，轨道动力车车架结构的强度和刚度分析是车辆设计和制造中的重要工作，
其目的是确保车辆行驶过程中的稳定性和安全性。
在车架设计过程中，应按照相关标准和
规范进行设计，采用先进的分析方法和优化工具，以提高车架结构的强度和刚度，保障车
辆的安全运行。
轨道动力车车架结构强度与刚度分析
轨道动力车车架结构强度与刚度分析轨道动力车车架是承载整个车身和动力系统的重要组成部分，具有承受载荷和保持稳定的功能。
其结构强度和刚度的分析是保证车辆运行安全和稳定性的重要环节。
在轨道动力车车架结构强度分析中，首先要确定车辆在不同工况下所受到的载荷。
这些载荷可以分为静载荷和动载荷两类。
静载荷包括车身自重、乘客和货物的重量以及车辆在弯道或斜坡上受到的加速度产生的惯性力。
动载荷则是指车辆在行驶过程中受到的振动力和冲击力。
通过计算这些载荷的大小和方向，可以确定车架在不同工况下的受力状态。
在结构强度分析中，需要使用有限元分析方法对车架进行建模。
这种方法可以将车架分割成许多小单元，然后对每个单元的应力和应变进行计算。
根据梁理论和材料力学原理，可以得到车架结构的应力和应变分布情况。
通过比较这些应力和应变的大小与材料的极限强度和变形性能，可以评估车架的结构强度。
结构刚度是指车架在受力后的变形程度。
车架的刚度分析需要考虑车架的整体刚度和局部刚度。
整体刚度是指车架的整体刚度性能，包括车身的弯曲刚度和扭转刚度。
局部刚度是指车架的局部刚度性能，例如连接件和节点的刚度。
通过对车架进行有限元分析，可以得到不同工况下车架的位移和变形情况。
根据车辆运行的要求，可以评估车架的刚度是否符合设计要求。
为了保障轨道动力车的运行安全和稳定性，车架结构的强度和刚度分析必不可少。
这些分析结果可以为车辆的设计和优化提供依据，保证车架的结构强度和刚度符合运行要求。
还可以为车辆的检修维护提供指导，及时发现并解决车架结构存在的问题，确保车辆运行的安全性和可靠性。
车架设计 (2)
车架设计简介车架是整个车辆的支撑结构，承载着车辆的重量以及各种力的作用。
一个合理设计的车架能够提供足够的刚性和强度，以确保车辆在各种环境下的平稳行驶和安全性。
本文将介绍车架设计的基本原理、常见的设计要素以及一些优秀的车架设计案例。
基本原理刚性和强度车架的刚性和强度是车架设计的两个最基本的要求。
刚性指的是车架在受力作用下不易变形的能力，而强度则是车架抵抗扭曲和断裂的能力。
一个刚性和强度兼顾的车架设计能够提供稳定的操控性和安全性。
材料选择车架的材料选择直接影响到车架的刚性和强度。
常用的车架材料包括铝合金、碳纤维和钢等。
铝合金车架具有良好的刚性和强度，并且相对较轻，适合一般用途的车辆。
碳纤维车架具有更高的强度和刚度，但也更加昂贵。
钢材车架则具有较高的耐久性和吸震性能。
结构设计车架的结构设计是保证刚性和强度的关键。
常见的车架结构包括平行四边形结构、三角形结构和梯形结构等。
这些结构能够有效地分散受力并提高整体刚性。
另外，还可以通过使用增加支撑杆和加强筋等加强点来进一步提高车架的强度。
设计要素几何形状车架的几何形状直接影响了车辆的外观和性能。
常见的几何形状包括三角形、梯形和曲线等。
三角形结构常被认为是最稳定的结构，具有良好的刚性和强度。
梯形结构则可同时提供强度和舒适性。
曲线形状的车架则更注重外观设计和空气动力学性能。
重量和刚性比重量和刚性之间的平衡是车架设计的重要考虑因素。
过重的车架会增加车辆的油耗和操控难度，而过轻的车架则会牺牲刚性和强度。
设计者需要根据车辆的用途和预期性能选择合适的重量和刚性比。
在某些高性能车辆中，为了追求更高的刚性和强度，会使用更轻的材料来减少整体重量。
吸震性能车架的设计也应该关注车辆的吸震性能。
好的吸震性能能够提供更舒适的乘坐体验，并减少对驾驶员和乘客的不适和疲劳。
一些现代车架设计中使用了可调节的悬挂系统和吸震器来提高吸震性能。
优秀设计案例Porsche 911Porsche 911是一款著名的高性能跑车，其车架设计被广泛认为是行业标杆。
汽车底盘车架结构设计分析
汽车底盘车架结构设计分析摘要：随着汽车技术的进步，人们对汽车乘坐舒适性的要求也越来越高。
汽车车架作为汽车的底盘重要承载件，与车身、悬架系统及发动机悬置相连，在提升汽车乘坐舒适性、底盘刚、强度和操控性的同时，也提高了装配便利性及设计通用性。
本文从汽车车架功能、结构类型特点出发，讨论车架主要尺寸的设计原则研究，以及车架三维模型主要依据，为同类型设计提供参考。
关键词：汽车；底盘；副车架；设计前言：车架——汽车各部件的安装基体，将汽车的各总成组合在一起成为一辆完整的汽车，即汽车发动机、底盘和车身等总成。
作为汽车行驶系统主要组成部分的汽车车架，它在行驶系统中的主要功用是：1）传递并承受着路面作用于车轮上的各种反力及各种反力所形成的力矩；2）尽可能地缓和不平路面对车身所造成的冲击和振动，以保证汽车行驶的平顺性。
汽车车架，整个汽车的基体，俗称“大梁”。
它除了要具有上述的功用外，在它的上面还要装汽车绝大多数部件和总成，支撑着簧上所有有关零件的重量，如发动机、离合器、变速器、转向器、非承载式车身和货箱等，并承受着传给它的各种力和力矩。
所以汽车车架的设计应具有足够的强度和合适的刚度。
同时，还应尽量降低汽车的重心、获得较大的前轮转向角，保证汽车行驶时的稳定性和转向的灵活性，即保证汽车能有足够的弯曲强度和扭转刚度。
汽车车架在设计时之所以应具有足够的强度、弯曲刚度、扭转刚度及尽量减轻重量, 汽车拥有足够的强度可以保证：在各种复杂受力情况下车架不会被损坏；可以有足够的抗疲劳强度，保证汽车在大修的里程里，车架不至于严重的疲劳损坏。
拥有足够的弯曲刚度可以保证汽车在各种复杂受力的使用条件下，固定在车架上的各种总成不至于因为车架的受损而遭到损坏或失去正常的工作能力。
商用货车车架的最大弯曲挠度应小于10mm。
适当的扭转刚度可以让汽车行驶于不平路面时，保证汽车对路面不平度的适应性，提高汽车的平顺性和通过能力，所以要求车架具有合适的扭转刚度。
汽车车架实验报告
一、实验目的1. 了解汽车车架的结构特点和功能；2. 掌握汽车车架的受力分析和设计原则；3. 增强对汽车车架实际应用的认识；4. 提高实验操作技能和数据处理能力。
二、实验原理汽车车架是汽车的主要承载部件，承担着发动机、底盘、车身等部件的重量，并传递来自路面的各种载荷。
车架的结构设计直接影响汽车的稳定性、安全性和舒适性。
本实验通过分析车架的受力情况，研究车架的结构特点，为车架的设计提供理论依据。
三、实验内容1. 车架结构观察：观察实验用汽车车架的实际结构，了解其组成、连接方式和受力特点；2. 车架受力分析：利用力学知识，分析车架在不同工况下的受力情况，如直线行驶、转弯、制动等；3. 车架强度计算：根据车架的受力情况和结构参数，计算车架的强度指标，如抗弯强度、抗扭强度等；4. 车架刚度分析：分析车架的刚度特性，如弯曲刚度、扭转刚度等，以评估车架的舒适性。
四、实验设备1. 实验用汽车车架；2. 力学实验平台；3. 数据采集系统；4. 力学计算软件。
五、实验步骤1. 车架结构观察：- 观察车架的整体结构，记录其主要部件、连接方式和受力特点；- 拆卸部分零件，观察内部结构，了解车架的细节设计。
2. 车架受力分析：- 在力学实验平台上搭建车架模型，模拟不同工况下的受力情况；- 利用数据采集系统，测量车架在不同工况下的受力数据。
3. 车架强度计算：- 根据受力数据和车架结构参数，利用力学计算软件计算车架的强度指标； - 分析计算结果，评估车架的强度是否满足设计要求。
4. 车架刚度分析：- 在力学实验平台上进行车架刚度测试，测量车架的弯曲刚度和扭转刚度； - 分析测试结果，评估车架的刚度特性。
六、实验结果与分析1. 车架结构特点：- 车架采用梯形结构，具有良好的承载能力和稳定性；- 车架主要采用焊接连接，连接强度高，可靠性好。
2. 车架受力分析：- 在直线行驶工况下，车架主要承受垂直载荷和横向载荷；- 在转弯工况下，车架还承受纵向载荷和侧向载荷；- 在制动工况下，车架主要承受纵向载荷。
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第２９卷第７期２００７年７月北Ｊ佣ｍａＩ京科技大学学报ＶｏＩ．２９Ｎｏ．７ｏｆＵｎｉｖｅ玮ｉｔｙｏｆｓｃｉｅｎ傥ａｎｄＴ∞ｈｎｏｌｏ科ＢｅｉｊｉｎｇＪｕｌ．２００７ＳＧＡ９２１５０型半挂车车架的结构设计与强度和刚度分析张国芬１’张文明１’剥、玉亮１’董翠燕２）１）北京科技大学土木与环境工程学院，北京１０００８３２）北京首钢重型汽车制造厂，北京１０００４３摘要对渊２１５０型半挂车车架的总体布置、纵梁、横梁、纵梁与横梁的连接等进行了设计．利用有限元软件Ａｎｓｙｓｗｏｒｋｂｅｎｃｈ对车架进行应力和变形计算，利用Ｍａｔｌａｂ软件采用传统方法对纵梁进行受力分析和应力计算．结果表明车架强度和刚度均满足要求．关键词半挂车；车架；结构设计；强度分析；刚度分析；有限元法；实体单元分类号ＴＤ４０２；Ｕ４６９．５＋３；Ｕ４６３．３２ＳＧＡ９２１５０型半挂车是笔者设计、北京首钢重型汽车制造厂２００５年生产的重型运输车辆，它是迄今为止国内载重量最大的半挂车，具有以下四大特点：（１）属非公路平板运输车，适用于露天矿山运输大型设备，工作条件恶劣；（２）载重量大，额定载重质量１５０ｔ；（３）半挂车车架纵梁长（２３ｍ），支点跨距大（１８．８ｍ），货箱面积大（１７ｍ×６ｍ）；（４）半挂车车架采用变截面梁，质量轻（总质量３１ｔ）．因而，半挂车车架的设计与普通车辆不同，需要考虑每部分应力和变形，而且尽可能减轻自身重量．由于车架结构复杂，用经典力学方法分析其强度和刚度不可能得到精确的结果．有限元法以离鹅颈式．为了具有足够的强度和刚度，所设计车架材料选用１６Ｍｎ钢板，采用焊接式结构．１．１总体布置ｓＧＡ９２１５０型半挂车车架总体布置如图１所示，这里总体布置的几个总成是按照焊接次序分层的，牵引销座属于前部鹅颈总成，轮轴座属于后部轮轴座总成，牵引车通过牵引销与车架的牵引销座相连，车轮通过轮轴与车架轮轴座相连，在后面车架的强度和刚度计算中这两个位置是约束点．本车架纵梁共有２根、横梁共有１９根．散、逼近的灵活算法广泛地运用于结构强度和刚度分析，已成为一种常用的效果最好的结构强度和刚度分析方法…．本文先利用有限元法计算车架的应力和变形，然后用传统方法进行受力分析和应力计算，并与实际使用情况对比分析车架的强度和刚度．１ＢＬ夕——心＼＿＿！ＩＪ｜０１．ｕ］厂＼㈨＼ＪＢｈ．１＼结构设计半挂车车架按纵梁形式，可分为平板式、鹅颈式１一前部鹅颈总成；２一前部横梁总成；３一纵梁总成；４一加强板；５一后部轮轴座总成；６一后部横梁总成；７一尾座总成；８一尾部支撑板；９一后部支撑板；１０一轮轴座；１１一前部支撑板；１２一上盖板；１３一牵引销座图ｌＦｊｇ．１（阶梯式）和凹梁式（桥式）［２］．平板式承载面大、强度高，但车架重心高，对道路要求高；凹梁式车架重心低，但需要一套起吊设备把物件放到半挂车上，所ｓＧＡ９２１５０型半挂车车架总体布置图ＳＧＡ９２１５０辩ｍｉ．ｔｍｉｌ盯’ｓＬａｙｏｕｔｓｋｅｔｃｈｏｆｆｒａＩ眦以成本较高；鹅颈式具有两者的优点，可以兼顾重心和道路两方面的要求．因为车架在矿山上运行，道路标准低，所以采用收稿日期：２００６一０２一１２修回日期：２００６－０９一１２１．２纵梁纵梁是车架的主要承载部件，在半挂车行驶中受弯曲应力．为了满足半挂车非公路运输、道路条件差等使用性能的要求，纵梁采用具有很好抗弯性能的箱形结构，纵梁断面如图２所示．上盖板是一块覆盖整个车架的大板，图中只截取一部分．为了作者简介：张国芬（１９７５一），女，博士研究生；张文明（１９５５一），男教授．博士生导师万方数据第７期张国芬等：ｓＧＡ９２１５０型半挂车车架的结构设计与强度和刚度分析保证牵引装置足够的活动空间，此车架纵梁的前段较高，且鹅颈处设计成变截面；而后段的货箱较低，便于装卸货物，增加半挂车的稳定性．为了减轻车架的重量，纵梁后段下翼板也采用变截面．＼。
１／２：、、＼，’＼‘、＼、、、、＼＼＼＼＼＼、＼、＼、、、ｊ●ｖｌ一外腹板；２一下翼板；３一内腹板；４一上盖板图２纵梁截面示意图ｎｇ．２Ｓｃ蛔ｍｔｉｃｓｋｅｔｃｈｏｆｔｈｅＩ蚰ｇｉｔｕｄｉ衄ｌｇＩｒｄｅｒ’ｓｃｒｏ踟ｓｅｃｔｉ∞纵梁鹅颈形状有平鹅颈和弧形（上翘）鹅颈两种．平鹅颈结构适合普通公路的半挂车；而对于非公路用的半挂车，因道路条件差，半挂车相对牵引车有较大的纵向俯仰，采用弧形鹅颈较好［３］．根据半挂车的整体布局、强度和刚度计算和校核，车架采用弧形鹅颈结构，在鹅颈下方设置了牵引板和专用的牵引销．鹅颈形状如图３所示，上翘角ｙ＝６。
和过渡圆弧Ｒ＝５００ｍｍ比一般非公路用半挂车的ｙ＝４。
和Ｒ＝２５０ｍｍ要大，从而可以保证车架有较大的俯仰和减小应力集中．美国ＭＥＧＡ公司生产的ｔ）和Ｅ配５０（载重量２５０ｔ）都是采用平鹅颈，纵梁采用等截面，质量大；美国ｔ）半挂车是目前世界上载重量最大的半挂车，采用凹梁式，鹅颈上翘弧度大，纵梁采用变截面，质量小；国内１２０ｔ凹式伸缩挂车采用凹梁式，在鹅颈与货台之间复杂［４］．总之，本车架采用变截面的鹅颈式纵梁，与国内外同类车型相比，具有重量轻、结构简单等优点．图３纵梁鹅颈示意图｝Ｆｉｇ．３ＳｃｈｅｍａｔｉｃｓｋｅｔｃｈＯｆｔｈｅ１０ｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｇｉｒｄｅｒ’ｓ９００ｓｅｎｅｃｋ为了保证纵梁具有足够的强度，在牵引销座附万方数据近增加了加强板；为减小局部应力集中，在一些拐角处采用圆弧过渡．在轮轴座附近也增加了加强板（图１中轮轴座附近）．由于半挂车较宽，为防止中间局部变形过大，车架的中间增加了倒Ｔ形的纵梁加强板（图１中的加强板４）．同时还在每侧纵梁的外侧与横梁位置对应的位置设置１６对带通孔的立板以便于穿绳固定货箱上的物品（图４（ａ），（ｂ）），在两对立板之间以及车尾的纵梁外腹板与上盖板之间增加了图４（ｃ）和（ｄ）所示的两类加强板．所有加强板都采用点焊，以减小对纵梁和横梁的影响．咽咀匹吁锵（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）圉４部分加强板不意图。
ｎｇ．４ｓｃｈｅ撇ｎｃｓｋｅｔｃｈｏｆ∞ｍｅ№ｉｎｆｏｍｄｐＩａｔ嚣在纵梁尾部采用图５所示的１：５斜面，并在横梁焊接两对带有夺１００ｍｍ通孔的连接板，这样就可以在斜面搭接与之配合的专用搭接板，在圆柱销定位车架和搭接板后，车辆等可以运动的物件就可以通过尾部直接运动到货箱上，而不必另外使用起吊设备．图５纵梁尾部示意图Ｆｔｇ．５ｓｃｈｅ呦ｔｉｃｓｋｅｔｃｈｏｆｔｈｅｌ∞ｇＩｔｕｄｉ弛ｌｇｉｒｄｅｒ’ｓ蚰ｄ呻ｎ１．３横梁横梁是车架中用来连接左右纵梁，构成车架的主要构件．横梁本身的抗扭性能及其分布直接影响着纵梁的内应力大小及其分布．由于ＳＧＡ９２１５０型半挂车在采场运输道路上运行，路面为砾石路面，所以必须考虑车架的抗扭能力．在车架扭转结构中，横梁是最主要的元件，采用轻而密的横梁，不但可以增加车架的扭转刚度，而且还可以降低与横梁连接处的纵梁扭转应力［５］．本车架的１９根横梁，主要分为两种结构形状，如图６所示．在鹅颈处采用箱形结构（图６（ａ）），与鹅颈处纵梁对齐焊接；而其他的横梁采用倒Ｔ形的结构（图６（ｂ））．在轮轴座周围的横梁虽然形状与其他部分一样都是倒Ｔ形，由于此处作用力大，所以立板高度增大到与纵梁腹板一样．而且在轮轴座附Ｅ配００（载重量２００ＴｏｗＨＡＬ公司生产的ＲＧＴ一５５０（载重量５５０安装一对升降液压缸，实现货台的升高和降低，结构北京科技大学学报第２９卷近的两根横梁之间增加一块蝶形加强板（图４（ｅ）），从而轮轴座周围的应力也得到了改善．图６横梁截面示意图Ｆｉｇ．６ｓｃｈｅｍｎｃｓｋｅｔｃｈｏｆｔｈｅｃ删ｒｄｅｒ’ｓｃｒ惦ｓ．姥ｃｔｉｏｎ１．４纵梁与横梁的连接纵梁与横梁的连接方式有分段焊接式和整体贯穿式．分段焊接式结构对纵梁的强度影响不大［６｜．本车架有图７所示的两种分段焊接方式：横梁和纵梁的腹板连接（图７（ａ））；横梁与纵梁腹板下翼板连接（图７（ｂ））．在轮轴座前后各两根横梁采用图７（ｂ）的连接方式来提高车架的扭转刚度；其他处采用图７（ａ）的连接方式．因为采用横梁仅与纵梁的腹板相连接，允许纵梁截面产生自由翘曲，不产生约束扭转＂Ｊ，满足该车架中部变形较大的要求．图７横梁与纵梁的连接．（ａＪ横梁与腹板；《ｂ）横梁与下翼板ｎｇ．７Ｊｏｉｎｔｏｆｔｈｅｃｒｏ豁ｇｉｒｄｅｒａ硼ｌｏｎｇｉｔｕｄｉ矾ｌｇｉｒｄ盯：（ａ）ｃｒｏ踟ｇＩｒｄｅｒａｎｄｗｅｂ；（ｂ）ｃｒｏｓｓｇｊｒｄｅｒａｎｄｗｉｎｇｐｌａｔｅ２有限元计算和分析车架有限元计算大多采用梁单元和板单元［８｜，这种模型规模小，但计算结果不全面，也不精确，无法得到构件截面的压力分布．随着计算机性能的提高及有限元软件的改进，利用三维实体单元（Ｓｏｌｉｄ）对车架进行全面精确的分析成为可能［９｜．本文采用Ｓｏｌｉｄ单元，对ＳＧＡ９２１５０型半挂车进行分析。
计算出各部件的应力情况，找出薄弱环节，为车架设计提供参考．２．１结构离散及有限元模型的建立由于ＳＧＡ９２１５０型半挂车车架结构左右对称，为了减小计算规模，取一半作为计算对象．首先用Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｃｓ建立实体模型，然后将此模型导入到Ａｎｓｙｓｗｏｒｋｂｅｎｃｈ中建立有限元模型．由于车架的万方数据形状复杂，尺寸变化大，如果采用八面体或者其他精度较高的实体单元，计算开销太大，也无法适应模型的复杂程度，而采用曲棱四面体不仅能较好适合不规则形状而且满足精度要求【ｌｏ｜．本车架采用１０节点二阶单元的Ｓｏｌｉｄｌ８７，单元网格大小指定，此模型共有２０７１５１个节点，１１６６６５个单元，鹅颈部分有限元模型如图８所示．图８ｓＧＡ９２１５０型半挂车有限元模型Ｆｉｇ．８ＦＥＡｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅＳＧＡ９２１５０辩ｍｌ・ｔｎｉｌ盯２．２载荷和边界条件由于半挂车在正常使用时，前面部分经过支撑在牵引销座上的牵引销和前端快换接头连接板上的三根弹簧与牵引车相连，后面部分通过轮轴、车轮支撑在路面上，所以对纵梁约束为：车架在对称面上采用对称效应约束，在牵引销座孔和轮轴座孔均采用圆柱约束．货物通过上盖板作用在车架上，因而采用上盖板中部（即鹅颈与尾部斜面之间的部分）承受均匀载荷的加载方式，由于整车额定载重量为１５０ｔ，所以此模型所承受的载荷为额定载重的１／２，方向垂直向下．２．３计算结果与分析分析结果包括等效应力和总变形的最大最小值以及其他部分点的值．对于１６Ｍｎ钢，屈服极限盯。
＝３６０ＭＰａ，强度极限ａｒｂ＝６２０ＭＰａ．根据文献［２］取安全系数愚＝１．４，所以车架的许用应力［ｄ］＝孚≈２５７ＭＰａ．定图９是满载时车架的应力分布俯视图。
图１０是应力分布仰视图．从图中可以看到，有限元计算得到的最大应力为２２９．１０６ＭＰａ，小于材料的许用应力，位置处于半挂车车架前部牵引销座附近纵梁下翼板拐角处，而其他绝大部分的应力都小于１００ＭＰａ，车架强度满足要求．最大应力出现在牵引销座附近，是因为模型省略了牵引销，而模型受到扭转作用，在实际使用中此处应力会小一些．第７期张国芬等：ｓＧＡ９２１５０型半挂车车架的结构设计与强度和刚度分析图９车架应力分布俯视圉（单位：ＭＰａ）Ｆｉｇ．９ｕｐｖｉｅｗｏｆｔｈｅｆｒａⅡ”’ｓｓｔｒ签ｓｄｉｓｔｒｉｂⅡｔｉｏｎ（ｕＩＩｉｔ：ＭＰａ）图１０车架应力分布仰视图（单位：ＭＰａＪＦｉｇ．１０Ｂｏｌｔｏｍｖｊｅｗｏｆ也ｅｆｈｍｅ’ｓｓｔｒ嘲ｄｊｓｔｒｌｂｕｔｉ蚰（咖ｉｔ：ＭＰａｌ图１１车架位移变形分布俯视图（单位：咖）Ｈｇ．１ｌＵｐｖｉｗｏｆｔｈｅｆｒａ腓’ｓｔｏｔａｌｄｅｆｏｎ眦ｔｉｏｎｄｉｓｔｍｕｔｉ吣（ｕ－ｎｉｔ：ｍｍ）图１２车架位移变形分布仰视图Ｆｉｇ．１２ＢｏｔｔｏｍｖｉｅｗｏｆｔＩＩｅｆ啪ｌｅ’ｓｔｏｔａＩｄｅｆｏ哪ａｔｉ蚰ｍｓｔｒｉｂｕｔｉ蚰图１１是满载时车架的位移变形分布俯视图，图１２是位移变形分布仰视图．半挂车车架纵梁的弯曲变形，取决于纵梁刚度．此车架轴距Ｌ＝１８８００ｍｍ，在静载情况下，根据文献［３］允许纵梁的最大变形量为ｙ。