汽车车架的轻量化设计.pdf

西华大学硕士学位弦论文研究生指导教师:培养单位:论文起止日期巢凯年淌汽车陛能测试与分析年轮月题目:汽车车架的轻量化设计专、№研究方向:曲昌荣车辆工程!年
汽车车架轻量化设计掏望车辆工程专业研究生曲昌荣指导教师巢凯年淌汽车工业随着国民经济发展和交通运输体系的全面建立得到了飞速发展。汽车车架作为汽车总成的一部分,承受着来自道路和装载的各种复杂载荷作用,并且汽车上许多重要总成件都是以车架为载体,因而车架的强度和刚度在汽车总体设计中起了非常重要的作用。本文利用有限元分析软件阅吃鼗跗党导芙辛朔治龊脱究。分别讨论了该车架静态时在纯弯曲工况和扭转工况下的静强度分析,进行了静态时的刚度分析;分析了车架在弯曲工况、扭转工况、搓板路工况和紧急转弯情况下的静态动强度分析。分析结果表明,该车架的应力值小于材料的强度极限,满足设计的要求,但是强度偏大,所以经济性比较差。本文还进行了车架的动态分析,主要是模态分析,它是结构动态设计的核心,克服了静态方法的局限性,强调从结构的整体考虑问题。通过对车架进行模态分析,计算出车架的模态振型与相应的固有频率,通过固有频率与振型从整体上考虑车架的局部强度问题。根据该货车车架的这一特点,论文提出了几种方案对车架进行了轻量化设计,优化的结果使得车架自身重量减少,节约了原材料,降低了生产的成本,提高了汽车的燃油经济性,并且有利于环保。关键词:车架,有限元,静态分析,动态分析,轻量化西华大学硕士学位论文
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第滦髀论文选题背景导苡邢拊5姆⒄褂胂肿论文的研究目的和意义技术的发展,有限元分析在车架结构设计中得到了广泛的应用叱采用有汽车工业随着国民经济发展和交通运输体系的全面建立得到了飞速的发展。汽车车架作为汽车总成的一部分,承受着来自道路和装载的各种复杂载荷的作用,并且汽车上许多重要总成件都是以车架为载体,因而车架的强度和刚度在汽车总体设计中起了非常重要的作用。汽车车架是汽车上的一个重要承载部件,国内外关于车架的研究已经实现了全方位综台发展。车架的设计是一项严谨而细致的工作,这不仅需要设计人员不断探索车架在整车工作过程中的具体状况,寻求更符合车架实际工作状况的设计方法,还需要工程技术部门不断积累已有技术能力和设计经验,形成自己小而准确的设计程序。车架的设计工作常常围绕以下几个方面开展:车架的静态、动态设计计算:车架性能的实验验证;车架及整车的成本预算;车架对整车性能的预测与实验仿真。车身结构的轻量化对汽车节能和环保具有重要意义。据统计客车、轿车和多数专用汽车车身的质量约占整车自身品质的%.%。随着计算机限元法对车架进行静态与动态的强度分析,设计出满足强度和刚度的质量又轻的车架。这样不仅节约了原材料,降低了汽车的生产成本,还降低了燃油消耗,有利于环保,并且用有限元法进行分析设计,可以节省开支,缩短开发周期,提高精度。有限元法是随着计算机的出现而发展起来的一种新兴的数值计算方法,它能对工程实际中几何形状不规则、载荷支撑情况复杂的各种结构及西华大学硕士学位论文
零部件进行变形计算和应力分析,而车身、车架不论形状,还是载荷都很复杂,所以有限元法是计算车身、车架的一种有效而实用的工具。就有限元法来说,近多年来,它的应用范围已从杆、梁类结构分析扩到了对弹性力学平面问题、空间问题以及板壳问题的分析,由分析静态问题扩展到分析动态问题、波动问题和稳定问题,分析对象也从弹性介质材料到粘弹性、塑性等复合材料。由此可见,有限元法已经获得了前所未有的巨大发展S捎谟邢拊S凶盼蘅杀饶獾挠旁叫裕邢拊7ㄔ诜苫船舶、汽车和拖拉机等机械设计中都得到了广泛的应用。有限元法给车架设计提供了先进的发计手段。通过有限元计算,可以找到设计中存在的问题,为今后的车架设计提供了重要的理沦依据。由于车架结构的复杂性和载荷的复杂性,优化设计与有限元分析程序相结合,将会获得更好的效果,这也是我们今后进行车架设计的方向随着计算机的出现和飞速发展,车架作为一个大型复杂结构对其进行有限元分析计算已经广为应用。早期的车架强度计算是将车架简化为简支梁,只作车架弯曲状态下的强度校核。随着有限元的发展和推广,国内汽车行业将有限元法应用于汽车车架的动、静态计算,但采用梁单元模拟车架建立车架强度分析的有限元模型,对于一些低台金钢板冲压成型或槽钢,工字钢等型材制作的车架,这种模拟方法存在很多的不足之处。例如,,因而梁单元模拟变节面形状的构件时,计算精度较低。仅采用梁单元,无法反映车架纵梁和横粱的连接情况,难以准确计算车架构件结合部的应力,计算结果只是各节点的应力情况,不能得到构件截面应力分布,因而不能为截面形状设计