卡车车架轻量化设计

论文摘要

卡车轻量化有利于提高燃油效率、提高运输效率、降低滚动阻力,因此,车辆变轻对于整车的燃油经济性、车辆控制稳定性、碰撞安全性都大有裨益。欧洲早已开展卡车的轻量化工作。国内在2008年轻量化方面展开自主创新的联盟开始了正式的运行,是在自主品牌企业在国内市场受到重压的情况下,由整车厂、大学、科研院所和原材料生产商组成的联盟。说明国内的轻量化的工作已经进入实质研发阶段。随着汽车运输市场的规范、稳定发展,车辆超载现象日益减少,用户获取利益不再单纯依靠超载,而是转向提高运输效率方面。往日的超重、超强车架成为限制用户装载的缺陷,逐渐淡出市场,因此,十分有必要通过优化设计来降低车辆的重量。车架作为汽车上的重要承载部件,一方面承载着车辆动力总成和货物,另一方面承受来自地面的各种力和力矩,其可靠性一直是生产厂家和用户重点关注的对象,在传统的设计中,车架为了满足强度要求,消耗了大量的钢材,具有较大的重量,本文通过对车架的优化设计来降低车架的重量,同时确保性能参数满足使用需求。本文的优化设计采用有限元分析方法,主要通过学习和使用Hypermesh软件来进行分析和解决车架的静力学分析问题。通过本课题的研究,将有限元理论、基于有限元分析的优化设计方法及拓扑优化理论应用于车架及各总成结构的动、静态特性计算和分析中,对结构进行优化设计,实现在满足设计性能指标要求的前提下,结构设计的轻量化的目标。将先进的设计理论和方法应用于汽车车架及零部件的设计中,避免了以往结构设计的盲目性,有效地利用材料的力学特性,实现结构设计的合理化、轻量化。首先,建立已有的车架模型,通过有限元分析,进行车架系统的优化设计,提出轻量化改进方案;其次,利用有限元分析手段,计算车架在各种载荷作用下的结构、强度进行分析,模拟车架的静态、动态性能;再次,根据分析结论,进行样品的试制和试验,利用贴片测量车架在实际使用过程中的应力、应变情况,并与分析结论进行对比;最后,通过理论计算和试验结论的对比分析,对原计算分析过程和结论进行优化,制定车架轻量化设计的规范,作为后续产品开发的理论依据。提高产品开发的效率。通过本课题的研究,达到了降低车架自重的目的,建立了卡车车架轻量化设计的基本分析步骤,为产品开发编制出系统的工作规范,学习和利用了Hypermesh软件并演示了计算的流程,为相关产品开发奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源及背景
• 1.2 论文选题的目的与意义
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 车架形式的确定
• 2.1 车架的功用
• 2.2 现有车架结构介绍及失效模式分析
• 2.3 国内外卡车车架结构分析
• 2.4 轻量化车架的形式确定
• 第三章 有限元分析的理论基础及软件运用
• 3.1 有限元分析的理论基础
• 3.2 车架几何模型建立
• 3.3 车架节点与单元划分
• 3.4 载荷与约束添加
• 3.5 静态分析
• 第四章 有限元分析及优化设计
• 4.1 车辆的使用条件
• 4.2 车架结构的对比分析
• 4.3 加强方案论证
• 4.4 新方案的问题和改进措施
• 第五章 试验及改进
• 5.1 样车的可靠性试验
• 5.2 样车的电测试验
• 5.3 试验问题及改进方案
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢