基于侧翻安全的10米级公路客车车身设计与优化

发布时间：2017-07-08 18:15

  本文关键词：基于侧翻安全的10米级公路客车车身设计与优化

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【摘要】：客车侧翻安全是客车车身结构设计中很重要的研究部分,GB17578-2013中规定“在每个装有成员约束装置的座椅上加载,加载质量为每个成员质量的50%”已于2015年7月1日正式实施,这对客车侧翻提出了更加严格的要求。以往在设计客车车身结构时,若结构不满足强度、刚度要求,往往就在薄弱的部分加强结构,使整车能够通过相关标准试验要求,并没有系统研究哪些因素是影响客车侧翻的关键因素。这样做不但对客车车身轻量化造成不利影响,还会给整车工艺性等其他方面带来问题。本文在设计某10米级公路客车车身结构时,通过有限元分析手段优化车身结构,旨在总结影响客车车身结构侧翻安全的关键因素,掌握客车侧翻性能设计规律及典型结构,为未来客车产品提供技术支持和设计经验。本课题针对华东地区中高档市场开发的一款全新10米级公路客车展开研究。初步确定车身结构方案为车体采用7道封闭环组成车身骨架结构,其中4道为完整封闭环,与前围和后围连接的封闭环采用双封闭环结构,封闭环矩管采用Q345材料。建立整车有限元模型,经过有限元分析,封闭环侧围立柱已侵入到生存空间,根据以往经验对此结构进行改进设计,使其满足法规要求,保证课题进度。虽然改进结构可以满足侧翻法规,但其并不是最优方案,不满足轻量化的需求。通过对比以往的客车侧翻试验可知,封闭环是影响客车侧翻性能的重要结构,因此,本文将从封闭环结构特性方面展开研究,总结其对客车结构侧翻安全的影响规律。首先,本文基于矩管弯矩转角和整车侧翻仿真方法研究矩管截面尺寸和材料对客车侧翻性能影响规律,并确定10米级公路客车侧围立柱最优的矩管截面尺寸和材料。然后,针对封闭环侧围立柱下部结构侧翻变形特点,提出了两种结构改进方案,并通过整车侧翻仿真验证两种方案有效性,分析了两种方案优缺点,确定最优侧围立柱下部结构方案。同时本文探讨了客车封闭环完整性和布置数量对侧翻性能的影响规律,结果表明:合理的设计侧围立柱下部结构,可以保证不完整封闭环结构达到完整封闭环结构侧翻性能;前、后围龙门口处采用双封闭环结构,整车侧翻能力大大提升;10米级公路客车采用6道封闭环结构可以满足侧翻法规要求。最后,将封闭环结构设计对客车侧翻安全的影响规律应用到10米级公路客车中,并通过整车侧翻、极限强度和刚度仿真验证了优化结构的有效性。同时为了满足未来法规更高的要求,提出了高强度钢材料方案,并通过侧翻仿真验证了该方案的有效性。
【关键词】：客车 侧翻安全性 车身结构设计 优化
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.82
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题的研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 主要研究内容13-16
• 第2章 原客车车身结构设计及改进16-34
• 2.1 侧翻试验方法介绍16-18
• 2.2 原结构设计方案介绍18-20
• 2.3 原结构侧翻仿真模型的建立及结果分析20-25
• 2.3.1 侧翻仿真模型的建立20-23
• 2.3.2 侧翻仿真结果分析23-25
• 2.4 原结构侧翻性能改进设计及验证25-27
• 2.5 原结构极限强度和扭转刚度分析27-32
• 2.5.1 极限强度分析27-31
• 2.5.2 扭转刚度分析31-32
• 2.6 本章小结32-34
• 第3章 基于侧翻安全的客车车身封闭环结构特性研究34-48
• 3.1 封闭环焊接矩管截面尺寸研究34-37
• 3.2 封闭环焊接矩管的材料研究37-39
• 3.3 封闭环侧围立柱下部结构研究39-41
• 3.4 封闭环完整性研究41-43
• 3.5 封闭环布置数量研究43-46
• 3.5.1 双封闭环结构研究44-45
• 3.5.2 封闭环数量研究45-46
• 3.6 本章小结46-48
• 第4章 基于封闭环侧翻特性的客车车身优化设计48-56
• 4.1 客车车身封闭环结构优化设计48-49
• 4.1.1 优化结构有限元模型的建立48-49
• 4.1.2 优化结构仿真结果分析49
• 4.2 未来侧翻法规应对措施49-51
• 4.3 优化结构极限强度和扭转刚度分析51-54
• 4.3.1 极限强度分析51-53
• 4.3.2 扭转刚度分析53-54
• 4.4 本章小结54-56
• 第5章 全文总结56-58
• 参考文献58-62
• 作者简介及科研成果62-64
• 致谢64

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本文编号：535748