轻型载货汽车车架总成结构的分析与优化

发布时间：2017-07-21 02:09

  本文关键词：轻型载货汽车车架总成结构的分析与优化

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【摘要】：轻型载货汽车属于货车的一个重要的细分领域,其需求将长期保持在一个比较稳定的水平。车架总成作为轻型载货汽车的关键部件,对车辆的制造成本和使用成本影响较大。随着整车要求的提高,需要对现车架总成作进一步的结构优化,减小质量,降低成本。主要研究内容为:(1)简述了轻型载货汽车车架总成的结构和工作特点,分别对车架总成进行了线性静力分析,包括满载弯曲工况、满载扭曲工况、紧急制动工况和紧急转弯四种工况,及疲劳受力分析和模态分析,并对工况条件进行了适当简化,以满足有限元计算的基本要求。(2)确立了车架零部件建模简化原则,使用Solid Works软件建立了车架零部件和装配总成的三维实体模型。利用ANSYS Workbench软件,建立了车架总成有限元模型,首先,对车架总成的进行了线性静力分析,得到了满载弯曲工况、满载扭曲工况、紧急制动工况和紧急转弯四种工况下的最大变形量、最大变形量位置、最大应力、最大应力点;然后,进行标载疲劳工况分析,计算出了车架总成的寿命以及等效交变应力。现有轻型载货汽车车架总成的线性静力分析、疲劳分析均符合要求。最后,进行了模态分析,得出了车架总成的三阶模态云图,为整车振动控制提供了依据。(3)对轻型载货汽车车架总成进行拓扑优化分析,确定出了轻量化设计的车架位置,对整车装配以及车厢装配的车架总成设计进行了优化,并对优化后车架总成分别进行线性静力分析、疲劳分析以及模态分析。优化后轻型载货汽车车架总成的线性静力分析、疲劳分析均符合要求。经过优化,车架自重减重5%;线性静力分析中,最大应力降低20.5%,最大变形量降低38%;疲劳分析中,等效交变应力降低52%。本论文的研究工作对企业载货汽车的车架总成轻量化设计以及结构优化方面提供了重要的参考意义,为后续工作的开展奠定了基础。
【关键词】：轻型载货汽车 车架 有限元分析 拓扑优化 轻量化 结构优化
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.32
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 本文研究的主要内容14-15
• 第2章 轻型载货汽车车架总成的结构及受力特点分析15-18
• 2.1 轻型载货汽车车架总成的结构和工作特点15-16
• 2.2 轻型载货汽车车架总成的线性静力受力分析16-17
• 2.3 轻型载货汽车车架总成的疲劳受力分析17
• 2.4 轻型载货汽车车架总成的线性模态分析17
• 2.5 本章小结17-18
• 第3章 轻型载货汽车车架总成的有限元模型建立及分析18-38
• 3.1 建模软件Solid Works和有限元分析软件ANSYS简介18
• 3.2 基于Solid Works的轻型载货汽车车架总成三维实体模型的建立18-22
• 3.3 基于ANSYS Workbench的轻型载货汽车车架总成有限元模型的建立22-29
• 3.4 轻型载货汽车车架总成线性静力分析29-33
• 3.4.1 满载弯曲工况结果计算29-30
• 3.4.2 满载扭曲工况结果计算30-31
• 3.4.3 紧急制动工况结果计算31-32
• 3.4.4 紧急转弯工况结果计算32-33
• 3.5 轻型载货汽车车架总成疲劳分析33
• 3.5.1 疲劳寿命分析结果计算33
• 3.5.2 等效交变应力分析结果计算33
• 3.6 轻型载货汽车车架总成模态分析33-35
• 3.6.1 第一阶模态分析结果计算33-34
• 3.6.2 第二阶模态分析结果计算34
• 3.6.3 第三阶模态分析结果计算34-35
• 3.7 计算结果汇总35-37
• 3.8 本章小结37-38
• 第4章 轻型载货汽车车架总成的优化设计及分析38-53
• 4.1 概述38
• 4.2 拓扑分析与优化38-40
• 4.2.1 各工况负载及边界条件设置39
• 4.2.2 拓扑优化分析39
• 4.2.3 拓扑优化分析结果39-40
• 4.3 轻型载货汽车车架总成优化设计方案40-41
• 4.4 优化后轻型载货汽车车架总成三维实体模型的建立41-42
• 4.4.1 建立优化后三维实体模型41
• 4.4.2 优化前后重量对比41-42
• 4.5 优化后轻型载货汽车车架总成有限元模型的建立42-43
• 4.6 优化后轻型载货汽车车架总成线性静力分析43-48
• 4.6.1 满载弯曲工况结果计算43-44
• 4.6.2 满载扭曲工况结果计算44-45
• 4.6.3 紧急制动工况结果计算45-46
• 4.6.4 紧急转弯工况结果计算46-47
• 4.6.5 优化前后线性静力分析数据对比47-48
• 4.7 优化后轻型载货汽车车架总成疲劳分析48-50
• 4.7.1 疲劳寿命分析结果计算48
• 4.7.2 等效交变应力分析结果计算48-49
• 4.7.3 优化前后疲劳分析数据对比49-50
• 4.8 优化后轻型载货汽车车架总成模态分析50-52
• 4.8.1 第一阶模态分析结果计算50
• 4.8.2 第二阶模态分析结果计算50
• 4.8.3 第三阶模态分析结果计算50-51
• 4.8.4 优化前后模态分析数据对比51-52
• 4.9 本章小结52-53
• 第5章 结论与展望53-54
• 5.1 结论53
• 5.2 展望53-54
• 参考文献54-57
• 致谢57

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本文编号：570967