多缸发动机振动激励下的油罐车车架动态特性研究

论文摘要

随着经济建设的加速发展,国内各个行业对石油产品的消耗量越来越大,对各种类型运油车、加油车的需求量也相应的在逐年增加。与此同时,一方面用户对油罐车重载化、低耗、行驶平稳、安全的要求越来越高；另一方面国内生产油罐车的改装企业虽数量众多,但相当大一部分企业是直接采用现有普通货车底盘车架来改装、生产,很少有针对具体型号油罐车的专用底盘车架设计和分析。将结构有限元动态分析与仿真应用在专用车车架的设计和改善上面,能够有效的提高产品性能,并且大大节省研发时间和费用。本文在研究国内外汽车车架有限元分析理论的基础上,以欧曼平头单桥油罐车为研究对象,对其车架结构静、动态特性进行了探讨和研究,主要工作如下：1)论述了油罐车车架动态分析的意义和目的,并介绍了国内外目前关于车架结构分析的研究现状,同时指出现阶段存在的一些问题。2)介绍了欧曼平头单桥油罐车结构特点和参数,并以结构有限元分析理论为基础,系统的探讨了油罐车车架有限元建模的方法和过程,重点对车架有限元建模的关键联接关系模拟技术展开了研究。3)介绍了车架结构静力学分析的基本理论,并且以欧曼平头单桥油罐车为例,分析和计算了其所受基本静载荷、不同工况下的实际载荷以及悬架系统参数,然后对车架有限元模型的加载和约束进行了探讨,最终计算得出该车架在弯曲、扭转、制动、转弯四种条件下的应力分布和变形情况。4)介绍了车架模态分析的基本理论和常用计算方法,并且以有预应力作用的车架静态分析结果为基础,分析了该车架在弯曲工况条件下的模态特性,得到其前八阶固有频率和振型,最后结合对应的车架模态性能指标评判标准对该车架自身的振动特性做出评价。5)分析了引起车架振动的外在振源,在着重研究汽车多缸发动机不平衡振动特性的基础上,计算出雷沃Phaser160Ti型柴油机的不平衡力的大小以及激扰频率范围,并以此为车架激振源输入参数,在ANSYS中对油罐车车架结构进行谐响应分析,从而获得该车架在发动机振动影响下的动态响应特征。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 研究现状
• 1.4 研究的主要内容
• 第2章 油罐车车架结构特征及其有限元建模
• 2.1 车架结构概述
• 2.1.1 车架的类型、材料及制造工艺
• 2.1.2 欧曼平头单桥油罐车车架结构及技术参数
• 2.2 薄板弯曲基本理论
• 2.3 欧曼平头单桥油罐车车架有限元建模
• 2.3.1 车架几何模型的建立及简化处理
• 2.3.1.1 几何模型的建立
• 2.3.1.2 模型的简化处理
• 2.3.2 车架有限元模型单元类型的确定
• 2.3.3 车架有限元模型网格划分
• 2.3.4 车架建模中关键联接关系处理
• 2.3.4.1 铆接关系模拟
• 2.3.4.2 悬架联接模拟
• 2.4 本章小结
• 第3章 车架有限元静力学分析
• 3.1 车架静力学分析基础
• 3.1.1 车架静力学分析基本理论
• 3.1.2 坐标系、单位制的确定
• 3.1.2.1 坐标系的确定
• 3.1.2.2 单位制的确定
• 3.1.3 车架纵梁、横梁材料特性
• 3.2 车架悬架及钢板弹簧刚度系数计算
• 3.3 车架载荷分析与计算
• 3.3.1 车架静载荷的确定
• 3.3.2 车架动载荷的确定
• 3.3.3 车架载荷处理
• 3.4 车架各工况条件下静态分析
• 3.4.1 车架弯曲工况分析
• 3.4.2 车架扭转工况分析
• 3.4.3 车架制动工况分析
• 3.4.4 车架转弯工况分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 车架有限元模态分析
• 4.1 车架模态分析基础
• 4.1.1 解析模态与试验模态
• 4.1.2 模态参数求解
• 4.1.3 刚体模态
• 4.2 有预应力作用的车架模态分析前处理
• 4.2.1 ANSYS模态分析计算方法
• 4.2.2 车架模态分析有限元模型及边界条件
• 4.2.3 车架模态分析相关设置
• 4.3 车架模态计算结果评价原则
• 4.4 有预应力作用的车架模态计算与分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 发动机振动影响下的车架有限元谐响应分析
• 5.1 车架的振源确定
• 5.2 发动机不平衡性分析及计算
• 5.2.1 直列多缸发动机不平衡性分析
• 5.2.2 雷沃Phaserl60Ti型柴油机不平衡力计算
• 5.2.3 不平衡惯性力激扰频率的确定
• 5.3 车架谐响应分析基础
• 5.3.1 有限元谐响应分析动力学方程
• 5.3.2 ANSYS有限元谐响应分析求解方法
• 5.4 车架对发动机振动的谐响应分析与计算
• 5.4.1 车架谐响应分析有限元模型及边界条件
• 5.4.2 车架谐响应分析计算及结果分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 全文总结及展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文