载重货车车架设计及有限元分析【独家课程毕业设计含UG三维1张CAD图纸+带开题报告+外文翻译】
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载重货车车架设计及有限元分析【独家课程毕业设计含UG三维1张CAD图纸+带开题报告+外文翻译】
载重货车车架设计及有限元分析
摘要
汽车车架是整个汽车的基体，是汽车设计中一个重要的环节。车架支撑着发动机离合器、变速器、转向器、非承载式车身和货箱等所有簧上质量的重要机件，承受着传给它的各种力和力矩。因此，车架必须要有足够的弯曲刚度，也要有足够的强度，以保证其有足够的可靠性与寿命。同时，随着现在汽车的发展，载重货车的乘坐舒适性，操控性能也在不断提高，因此车架的设计还应同时兼顾舒适性和操控性。
本文以商用载重货车为研究目标，结合货车的各项参数，对车架进行设计。确定了车架总成以及纵梁横梁的各项参数。运用solidworks软件做出了车架的三维模型图。同时利用ANSYS WORKBENCH有限元分析软件对车架的四种典型工况做出静力分析，得到各种工况下的变形情况和应力分布情况，同时对车架进行了模态分析。最后根据分析结果对车架做出优化建议。
关键词: 载重货车；车架；结构设计；有限元分析
目录
摘要 I
ABSTRACT II
1 绪论 1
1.1车架总成概述 1
1.2国内外研究情况及其发展 2
2 车架总成设计 6
2.1参考车型及其参数 6
2.2车架类型的选择 6
2.3车架设计的技术要求 11
2.4车架的轻量化 13
2.5车架的参数设计 13
3 车架的有限元静力学分析 19
3.1车架几何模型的建立 19
3.2车架有限元模型的建立 19
3.3车架的静力学分析 21
3.4 基于静力分析的车架轻量化 35
4 车架的模态分析 37
4.1车架模态分析的基本理论 37
4.2车架有限元模态分析结果 39
4.3车架外部激励分析 43
5 总结与展望 46
5.1总结 46
5.2工作展望 46
参考文献 48
致谢 50
【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】
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载重货车车架设计及有限元分析开题报告.doc
- 内容简介：
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载重货车车架设计及有限元分析 学生： 学号： 指导老师： 选题背景 车架是汽车的装配基体和承载基体，支承连接汽车的各总成或零部件，下面与轮毂板簧连接。车架不仅承担质量载荷，还承受汽车行驶过程中产生的各种力和力矩。因此在设计过程中，保证车架足够的强度和刚度是很有必要的。 车架的设计方法目前主要是经验设计法，同时结合有限元分析法对其进行静力分析、模态分析和疲劳分析。 本文基于福田奥铃 对其进行静力分析和模态分析 主要内容 车架类型选择及总成参数设计 建立车架的三维模型 静力分析 模态分析 车架类型选择及总成参数设计 车架的结构形式可以分为边梁式、中梁式和综合式。边梁式车架由两根纵梁和若干根横梁组成，其优点是弯曲刚度较大，便于安装，易于改装，因此被广泛应用。 中梁式车架只有一根位于中央而贯穿汽车全长的纵梁 ，优点是有较好的抗扭转刚度和较大的前轮转向角，但是制造工艺复杂，精度要求高，故目前应用较少。 综合式车架是由边梁式和中梁式车架联合构成的。此种结构在轿车上使用较多。 综合考虑本次设计采用边梁式车架。纵梁上、下表面为平直，断面呈槽形。 车架总成参数的确定 本次设计车架的长度为整车的长度减去保险杠最前端到车架最前端的距离确定总长为 8400架前悬为 1150距为 4700架后悬为 2550架宽度根据我国（汽 132定“车架宽度标准为 865 5毫米”。根据汽车设计取车架宽 860 本次设计中共采用六根横梁，其中第二根横梁用来支撑发动机采用元宝梁，其他梁均采用断面为槽型的梁。横梁与纵梁之间的连接方式采用铆接加焊接的方式。横梁铆接在直角钢上，直角钢通过螺栓连接在纵梁腹板上。 建立车架的三维实体模型 本文用 建立车架的有限元模型 在 模型转化为 件所识别的 *分网格，生成有限元模型。 加载方式 车架在静止时只承受悬架以上部分的载荷，包括驾驶室，发动机变速箱以及满载油箱等。这些载荷分布在车架结构上，有的做均布载荷处理，平均分配到纵梁上；有的做集中力处理，作用在相应的节点上。 满载弯曲工况 满载弯曲工况是模拟汽车在满载状态下，四轮着地在良好路面上匀速行驶时车架对其所承受的重量的响应。 满载弯曲工况内部应力云图 满载弯曲工况下位移云图 30%超载弯曲工况 与满载相比，后车架货箱位置多施加 30%负载 ，把货箱载重增加 30%,是车架的一种极限工况。 30%超载位移云图 30%超载 应力云图 最大应力出现在后轮后支撑处 满载扭转工况 扭转工况主要是模拟汽车一侧轮胎驶入凹坑或是遇到凸起障碍物时，车架发生最为严重扭曲，此时车架受到的应力及变形情况最为恶劣。给右前轮强制施加一个 10余三个轮按固定位移处理。 满载扭转工况下的位移云图 满载扭转工况下应力云图 满载制动工况 模拟车辆遇到紧急情况进行制动时的情况，本文研究的是满载紧急制动工况，制动工况考虑前后车轮完全抱死的情况下，取附着系数 =车制动时的最大减速度为 s。 满载制动工况下位移云图 满载制动应力云图 满载转弯工况 汽车在行驶过程中，有时会遇到急转弯的情况，因此离心力的作用，车架将受到侧向加速度。按紧急右转的极限状态。转弯状况下车速按 20km/弯半径按 10 根据 a= 计算出侧向加速度 满载转弯应力云图 满载转弯工况下位移云图 分析小结 通过对车架四种典型工况静态分析可以看出，货车在除扭转工况外，其余各种工况下，安全系数均大于 1，就算在超载 30%以后，车架的安全系数仍然大于 有在扭转工况时车架与悬架连接处的内部应力超过材料的屈服强度，因此可以通过强度更高强度的材料来替换悬架与车架连接处的材料，达到更安全的目的。 同时还可以通过增大横梁上的圆孔直径来减少材料用量，已达到轻量化的目的。从经济方面考虑，也可以换用价格更低廉的材料。 模态分析 在汽车行驶时，所受的载荷大部分为动载荷。尤其是凹凸不平的路面，它对车辆产生随机激励。再加上发动机转动产生激振频率。如果这几种激振频率与车架的固有频率相同或是接近，产生共振。因此我们有必要通过模态分析可以得到车架的固有频率和主要振型。避免共振的发生。 车架外部激励分析 根据发动机激励计算公式 F=20（ z 为发动机缸数； 为发动机冲程数）和厂家提供的发动机数据，货车发动机怠速激振频率为 2026大功率激振频率为 86大转矩激振频率为 43 路面对车架激励的频率，不仅与路面状况有关，还与车速有关。根据路面激励频率计算公式 f= ）重型货车主要行驶的 3种路面产生的激振频率 模态分析与激励总结 根据上述分析可知，发动机怠速时发出的激振频率为 20 26低于车架的一阶模态频率，不会与车架发生共振。发动机最大功率转速时的激振频率为 86于四阶模态频率和五阶模态频率之间，也不会与车架发生共振，发动机最大转矩转速时的激振频率为 43车架三阶模态频率 架可能发生共振。此时可以通过增加配重或是
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