某10米公路客车车身轻量化研究

发布时间：2017-08-31 05:40

  本文关键词：某10米公路客车车身轻量化研究

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【摘要】：现有一款10米级公路客车车体骨架重量为3282kg,与国内同类车型相比重量较大,没有竞争优势,不利于节能环保。本文就结合此10米公路客车进行车身轻量化方面的研究,目标是降重7%。首先对原始车身结构的强度和刚度进行CAE分析,分析中发现车身整体扭转刚度低于同类车型的扭转刚度参考范围;在三种典型工况下车身结构的最大应力均超出了杆件材料的屈服极限,高应力杆件主要集中右侧围后部立柱与舱门上横梁连接处、侧围后悬处腰梁与侧围立柱连接处、前悬前部地板贯通横梁与车架纵梁之间的连接处,该些不合理结构有待改进;但整车结构平均应力值偏低,故该车身结构有较大轻量化空间。为提高客车结构安全性的同时实现车身轻量化,我们进行了全承载方案研究,对车身骨架封闭环的排布、底架和地板骨架的结构进行相应的方案改进,使该车型满足性能要求后又对该车身结构进行了全面的轻量化研究。为实现轻量化我们主要从以下四个方面着手:车身骨架主受力杆件的结构和断面优化、车身其他杆件结构优化、板材支架类零部件轻量化和轻量化材料的选取。其中对车身主受力杆件的结构和断面优化减重161.8kg,车身其他骨架杆件结构优化减重53.16kg,板材支架类零部件方案优化降重11kg,轻量化材料的采用降重16.68kg。综上,10米级公路客车轻量化方案改进实现减重共计242.64kg,降重7.39%,满足设定的目标。接下来对改进后的结构进行有限元分析验证,整车强度及刚度均满足轻量化车体骨架性能目标要求。同时,各工况杆件的最大应力降到屈服极限以下,车身结构杆件布置形式更加合理。通过此项研究,我们实现开发10米全承载客车轻量化的车体骨架,全面满足设定的目标要求,进一步推动大型公路客车商品化工作;通过结构优化,全承载骨架完全可以采用小截面矩管,截面尺寸不大于60x50x4;掌握了全承载公路客车车体骨架轻量化典型结构特点、开发方式及流程,为其它客车车体骨架轻量化设计开发提供可以参考和借鉴的经验;明确各类矩管使用区域,减少了矩管使用规格,形成客车矩管设计规范。
【关键词】：轻量化 客车车身骨架 有限元 全承载
【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10-14
• 1.1 立项依据和研究意义10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 本文主要内容12-14
• 第2章 几何模型和有限元模型的建立14-22
• 2.1 车身骨架几何模型建立14-17
• 2.2 车身骨架有限元模型建立17-18
• 2.3 有效载荷模拟18-22
• 第3章 CAE有限元模型分析22-32
• 3.1 原始车身结构整体刚度分析计算22-25
• 3.2 原始车身结构典型工况分析25-30
• 3.2.1 满载弯曲工况下车身结构强度分析25-26
• 3.2.2 转弯工况下车身结构强度分析26-28
• 3.2.3 制动工况下车身结构强度分析28-30
• 3.3 原始车身结构性能分析综述30-32
• 第4章 车身结构改进32-52
• 4.1 车身结构全承载方案改进32-39
• 4.1.1 车体骨架焊接总成结构改进32-33
• 4.1.2 底架总成结构改进33-38
• 4.1.3 地板骨架焊接总成结构改进38-39
• 4.2 车身轻量化改进39-46
• 4.2.1 车身杆件断面优化改进39-41
• 4.2.2 车身骨架结构轻量化设计41-43
• 4.2.3 板材支架类零部件轻量化43-45
• 4.2.4 轻量化材料的选用45
• 4.2.5 车身轻量化小结45-46
• 4.3 改进后车身结构基本性能参数分析46-49
• 4.4 车身结构方案改进前后对比总结49-52
• 第5章 总结与展望52-56
• 5.1 客车轻量化车身骨架典型结构52-54
• 5.2 客车车身矩管设计规范54
• 5.3 客车车身骨架设计流程54-56
• 参考文献56-59
• 致谢59

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本文编号：763780