重型商用汽车车架优化设计研究

论文摘要

车架是汽车的主要承载构件,其功用是承担来自车辆内外的各种载荷,连接汽车的各大总成及各种车用设备,结构型式主要取决于汽车的总布置要求。深入了解车架的承载特性是进行车架结构设计改进和优化的基础,也是保证整车性能的关键。本文以SX4257NT324重型牵引车车架为研究对象,运用Pro/E软件建立了该车架的三维几何模型；在分析车架结构特点的基础上,应用HyperMesh软件建立了车架有限元分析模型；通过该车架模态试验,将其结果与仿真结果进行了对比分析,验证了有限元模型的正确性；根据重型牵引车的承载特点和行驶工况,对该车架在满载弯曲工况和满载扭转工况进行静态应力分析,考察SX4257NT324重型牵引车车架在典型工况下的应力分布,以此评价车架设计的合理性。在以上分析的基础上,本文对车架的连接横梁进行了结构优化,并对改进方案进行了有限元分析,通过与原结构动态性能的对比分析,确定了结构改进的可行性。通过车架动态性能的分析、结构优化设计及工程实践,可以看出利用有限元法进行车架的设计和分析,不仅精确可靠,而且周期短、费用低,具有广泛的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景和课题来源
• 1.2 国内外车架有限元研究现状
• 1.3 课题的目的及意义
• 1.4 本文的主要内容
• 第二章 有限单元法
• 2.1 有限单元法的基本原理
• 2.2 有限单元法的解题步骤
• 2.2.1 离散化
• 2.2.2 单元分析
• 2.2.3 整体分析
• 2.2.4 计算求解
• 2.3 有限元软件Hyperworks软件功能简介
• 第三章 车架的有限元模型及静强度分析
• 3.1 牵引车运行工况及车架总成简介
• 3.2 有限元模型建立和分析
• 3.3 有限元模型数据准备
• 3.4 模态分析的基本原理
• 3.4.1 模态分析的作用
• 3.4.2 模态分析的有限元法
• 3.4.3 基于RADIOSS模态计算方法
• 3.5 车架模态分析步骤
• 3.5.1 有限元建模
• 3.5.2 施加边界条件求解
• 3.5.3 扩展模态
• 3.5.4 查看结果
• 3.6 模态试验/仿真计算结果对比分析
• 3.6.1 自由模态试验/仿真结果云图对比（Normal Modal）
• 3.6.2 自由模态试验/计算结果（频率）对比（Normal Modal）
• 3.6.3 模态结果分析
• 3.7 静强度分析
• 3.7.1 车架垂直静态受力工况（2.5g Vertical Down）
• 3.7.2 转向静态受力工况
• 3.7.3 满载静态扭转工况
• 3.7.4 满载制动工况
• 第四章 结构优化和设计改进
• 4.1 车架横梁实际断裂部位分析和解决方案
• 4.1.1 横梁实际断裂位置跟有限元计算结果对比
• 4.1.2 解决方案
• 4.2 结构优化前后模态结果对比
• 4.3 结构优化前后应力结果对比
• 4.3.1 车架垂直静态受力工况（2.5g Vertical Down）
• 4.3.2 转向静态受力工况
• 4.3.3 扭转静态工况
• 4.3.4 满载制动工况
• 4.4 DOE数据分析
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 详细摘要