【精品】车架分析报告

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1、随着旅游事业的发展，出门旅行人员不断增加，人们所携带的行李也随Z增多，这就客观地要求整车制造厂提供一些具有大行李仓结构的高档次大客车，而布置大行李仓就需要有全承载式或带有中部桁架结构的半承载式底盘。本分析报告就基于XXXX客车底盘厂新近开发的XXXX型桁架式底盘，分析了其在不同使用条件下的强度和刚度及结构的动态特性，并据此对其进行结构改进优化设计。2有限元模型介绍及简化方法2.1结构型式该底盘车架主要是由钏焊等方式连接而成的复杂空间结构。主要分三段，前后段采用槽型截面的大梁，中段采用矩形管组焊方

2、法构成桁架结构，其构件主耍是由梁、板组成。因没有完整的车架图纸，由顾客授权按第一次提供的前后段车架图纸及第二次提供的中部桁架图纸组合成用于分析的车架模型，由于这三段车架局部存在干涉，在建模时将前板簧后吊耳上端横梁前移10mm；后板簧前吊耳上端连接板前端截掉60mmo具体结构见图2.1三维实体模型。图2.1三维结构模型2.2简化方法因前后段车架为成熟结构，本次优化主要是针对屮部桁架结构进行分析和优化，而且尽可能保证对原结构不做太大的改动，同时根据常规分析方法本次分析只考虑悬架上部结构，对悬架下部结

3、构不予考虑，并确定了如下几点原则进行模型简化：①、为比较准确地模拟有关应力集中问题，本次采用板壳单元建模，同时也便于对结构进行细化处理；在划分单元时主要采用四边形单元，局部也采用少量三角形单元。②、在建模过程屮略去了一些对分析结果影响很小的工艺孔，以方便网格的划分。③、对于焊接结构，本文采用两种方法模拟：比结点重合，即各构件连接处通过单元平滑过渡。这种方法计算结果连续性好，但建模工作量非常人，且连接部件的单元人小有一定差异，这些均给采用结点重合工作带来了许多不便，本项目在尽可能的情况下使用了此种

4、方法；b.使用MPC单元模拟焊接处，考虑到建模效率,此方法也在局部采用。2.3有限元模型通过以上简化方法,本次分析共使用了50671个节点，共48873个单元，其中48636个四边形单元，237个三角形单元，另外还有1188个MPC焊接单元。有限元模型见图2.2。图2.2有限元模型图2.4模型所用材料参数及力学性能模型所用材料参数及力学性能见表2.1表2.1模型所用材料的力学性能材料名称弹性模量（GPa）屈服极限（MPa）强度极限（MPa）16MnReL210353510-61008TiL210

5、294390-5103载荷处理及边界条件3.1载荷处理方法本次分析采用集中载荷和均布载荷两种方式加载，即将已知的设备载荷（见表3.1）按集中载荷加载。根据本底盘的承载能力将其它未知的簧载质量（按7吨计算）按均布载荷加载。表3.1各种设备质量（Kg）发动机变速箱离合器电瓶方向机备胎水箱油箱50015016202342831683.2加载方式车架自重通过软件计算直接均布加到各有限元网格节点上;集中载荷按具体安装位置加到有限元网格的相应节点上；均布载荷按质量采用分摊质量法均布加到各有限元网格节点上。3

6、.3边界条件按常规将约束条件放在前后板簧的前后悬置点上，前后板簧悬置点X方向的坐标列于表3.2之中。表3.2板簧悬置点的X方向坐标前板簧前悬点-698.5mm后板簧前悬点3235.6mm后悬点682mm后悬点4701.9mm3.4计算工况分类在计算工况选择上参照相关试验标准（GB/T6792-1996）和常用计算方法确定边界条件和计算工况。根据本项目特点，本文还提出了与以往传统计算方法不一样的地方，传统计算方法计算扭转工况时均考虑的是前轮悬空，然而本项目组认为对于后置发动机的客车来说，后轮悬空更

7、加危险,因此本项目组对于这种工况进行了重点分析。具体工况及边界条件描述如图3.1-3.9o图3.2弯曲工况弯曲载荷R=KoXFz,其中:Ko为动载系数，本文选取K0=2.5oFz为弯曲载荷，包括乘员、货物、设备及其它载荷。重力加速度g取9.8m/s2o边界条件：将板簧的支座处节点口由度全部约束。图3.4启动工况启动载荷R=FX+Fz,其中：Fx为纵向载荷，加速度取0.4goFz为弯曲载荷，同图3.2。边界条件同图3.2。边界条件同图3.2。图3.5转弯工况转弯载荷R二Fy+Fz,其中：Fy为侧向

8、载荷，加速度取0.4goFz为弯曲载荷，同图3.2。载荷条件同图3.2中F加边界条件：将右后板簧前后支架处的节点口由度放开，其余同图3.2。图3.9扭转工况（右后轮悬空）4优化方案根据原模型的计算结果和对原模型的结构进行分析，拟订如下优化改进方案。图4.1原模型YM1前后段车架与中段桁架组成一体，第四横梁不在前板簧后支座上方。（模型骨架质量：662.3kg）图4・2原模型YM2前后段车架与屮段桁架组成一体，第四横梁在前板簧后支座上方。（模型骨架质量：662.3kg）图4.3优化方案YH1YM2增