正三轮摩托车车架结构整体化改造研究

论文摘要

正三轮摩托车因适应中国的国情,得到了蓬勃发展。作为其主要部件的车架,因传统结构缺陷造成大量车架断裂,车架结构的改进研究已成为产业发展急需解决的课题。车架结构的整体化改造是三轮摩托车车架结构的重要发展趋势。本文在车架整体化改造研究中运用采用计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助工程分析(CAE)相结合,在三轮车车架结构设计和改进方面作了一些有益的探索和尝试,对提高设计质量、缩短开发周期、降低设计成本,推动摩托车生产企业的自主开发水平能起到一定的促进作用。论文的主要研究内容如下:①以分段式龙骨车架为基础,使用CATIA V5软件的三维建模功能建立车架的三维模型,建立了一种切实有效的车架有限元模型;②对车架的有限元模型进行弯曲工况、纯扭转工况、弯曲和扭转联合作用工况分析计算,得到车架相应工况的应力及节点位移分布值,找出了车架的薄弱环节。③在对车架的薄弱环节进行分析的基础上,提出结构整体化改造的具体方案,建立了整体车架的三维模型和有限元模型。车架结构整体化改造并采用“穿榫”的结构,整体车架在同等载荷和分析模式下,其弯曲应力、扭转应力及变形都相对大幅下降。在同等载荷和分析模式下进行弯曲、纯扭转工况和弯曲和扭转联合作用工况的分析计算,得到整体车架的应力及节点位移分布值。实践证明,车架整体化改造在降低车架应力水平,减小变形,根治车架早期断裂,在提高整车的安全性、舒适性和产品附加值等方面,都取得了显著效果。④对比改进前后车架的计算结果,结合车架的实际运行状况,评估结构整体化改造的有效性,指出车架结构改造的方向和趋势。

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摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 本研究进行的产业背景

1.2 正三轮摩托车车架的国内设计制造现状

1.3 研究意义

1.3.1 学术意义

1.3.2 实用价值

1.4 主要研究内容

2 正三轮摩托车车架结构改进的计算方法

2.1 有限元分析法综述

2.2 有限元分析法中四节点四面体常应变单元基本理论

2.2.1 四节点四面体常应变单元位移模式

2.2.2 四节点四面体单元的应变

2.2.3 四节点四面体单元的应力

2.2.4 四节点四面体单元的平衡方程

2.3 车架结构分析的计算环境

2.4 小结

3 分段式龙骨车架的结构分析与研究

3.1 分段式龙骨车架的结构特点

3.2 建立分段式龙骨车架的三维实体模型

3.2.1 分段式龙骨车架实体测量

3.2.2 分段式龙骨车架的三维实体模型建立

3.3 建立分段式龙骨车架有限元模型

3.3.1 材料赋予

3.3.2 单元划分

3.4 弯曲工况分析

3.4.1 边界约束

3.4.2 分配载荷

3.4.3 计算

3.4.4 分段式龙骨车架弯曲工况计算结果的提取和分析

3.5 纯扭转工况分析

3.5.1 边界约束

3.5.2 分配载荷

3.5.3 计算

3.5.4 分段式龙骨车架纯扭转工况计算结果的提取和分析

3.6 弯扭联合工况分析

3.6.1 边界约束

3.6.2 分配载荷

3.6.3 计算

3.6.4 分段式龙骨车架弯扭联合作用工况的分析结果

3.7 小结

4 正三轮摩托车车架结构整体化改造研究

4.1 目的

4.2 分段式龙骨车架结构整体化改造的技术方案

4.2.1 龙骨构件的整体改造

4.2.2 车架主梁管的整体改造

4.2.3 龙骨构件与主梁管连接盒连接结构的改造

4.2.4 车架主梁管与后架连接结构的改造

4.2.5 对车架支撑构件-板簧吊耳座结构的改造

4.3 小结

5 整体车架的结构特性研究

5.1 简述

5.2 建立整体车架三维实体模型

5.2.1 尺寸确定与测量

5.2.2 建立整体车架三维实体模型

5.3 建立整体车架三维分析模型

5.3.1 确定材料

5.3.2 单元划分

5.4 整体车架弯曲工况分析

5.4.1 边界约束

5.4.2 分配载荷

5.4.3 计算

5.4.4 整体车架弯曲工况结果分析

5.5 整体车架纯扭转工况分析

5.5.1 边界约束

5.5.2 载荷分配

5.5.3 计算

5.5.4 整体车架纯扭转工况结果分析

5.6 整体车架弯扭联合工况分析

5.6.1 边界约束

5.6.2 载荷分配

5.6.3 计算

5.6.4 整体车架弯扭工况计算结果分析

5.7 小结

6 分段式龙骨车架结构进行整体化改造的评估

6.1 改进前后计算结果对比分析

6.2 车架结构整体化改造的评估

6.2.1 车架结构整体化改造的理论评估

6.2.2 车架结构整体化改造的实际效果评估

7 结论

致谢

参考文献

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