一种客车车架结构的有限元分析

Dynamic analysis and optimization design of the frame

第27卷第4期2010年4月

机 电 工 程

JournalofMechanical&ElectricalEngineeringVo.l27No.4Apr.2010

一种客车车架结构的有限元分析

刘素红,李 芳

(浙江工业大学机械工程学院,浙江杭州310014)

摘要:为了得到某种客车车架的静态和动态特性,运用有限元软件建立了该种车架的模型,并对该车型车架进行了静力学分析及模态分析,从而得到了车架的变形、应力分布及其固有频率和振型。据此,提出了几种该种车架机构上的改进方案。研究分析结果表明,该方法为进一步改善该车架的结构提供参考。关键词:车架;有限元;静力学分析;模态分析中图分类号:U463.32 文献标识码:A

文章编号:1001-4551(2010)04-0020-04

Finiteelementanalysisofthestructureofabusframe

LIUSu hong,LIFang

(CollegeofMechanicalEngineering,ZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou310014,China)

Abstract:Aimingatgettingthestaticanddynamiccharacteristicsofabusframe,themodelwasfirstlyinvestigatedbythemeansoffiniteel ementsoftware.Theframe sdisplacementdistributionandstressdistributionandtheinherentfrequenciesandvibrationmodeswerereportedafterbeinganalyzed.Basedonthese,someimprovementswereproposed.Theanalysisresultsshowthatitcanprovidethereferenceofopti mizingtheframe sstructure.

Keywords:frame;finiteelement;staticanalysis;modalanalysis

[2]

0 引 言

车架是汽车的骨架。它处于车身和车桥之间,也是乘员、车身、水箱、发动机、变速器和离合器等的承载体。车架静态和动态性能的好坏不但影响到乘员的舒适性、整车的振动特性,还直接影响到汽车的行驶安全性(车架的损坏往往会引起重大事故)。此外对车架性能分析还为汽车车架的结构优化设计提供了参考

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力是静弯曲压力的3~4倍; 扭转力,当车辆在崎

岖路面上行驶时,如果左右车轮不在同一平面内(如一侧车轮在凸台上或是陷入凹坑),车架就会受扭转力。

基于此,本研究运用有限元软件对某客车车架进行建模,并进行有限元分析。

1 车架有限元模型的建立

分析车架的结构可知,车架大部分结构属于薄板或薄壳。建立有限元模型可以选用shell单元或是beam单元。但是由于beam单元不能很好地反映车架纵梁和边梁连接处的应力变化,所以选用shell单元进行建模分析。

已知车架由2根纵梁和9根横梁和19根边梁组成,如图1所示。横梁和边梁中左侧第4、5、8和右侧第4、7为箱型梁,其它均为槽型梁。车架除受如图1

。因此,对车架的静力学分析和模态分析具有重车架所承受的载荷可以分为静载荷和动载荷两

要的指导意义。

类。静载荷是车辆在静止时所承受的载荷,主要是静弯曲应力。它是由安装在车架上的发动机、变速器、离合器等总成和部件的重量,乘客或是所载货物的重量,车架自身重量等引起的。动载荷是车辆在行驶过程中车架承受的载荷,主要包括: 动弯曲应力,一般此应

收稿日期:2009-09-14

),女,山东菏泽人,.E mai:l126.co

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