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载货汽车车架设计及有限元分析 导 师: 答辩人: 班 级： 学 号： * 目 录 绪 论 载货汽车车架设计 车架有限元模型的建立 车架工况分析 1 2 3 4 * 第一章 绪论 汽车作为重要的交通运输工具，目前绝大多数汽车都是以车架为整车骨架的。汽车绝大多数部件和总成都是需要通过车架来固定位置的，?譬如发动机、传动系、转向系、驾驶室、悬架、货厢等有关部件和总成。车架需要承受来自道路和装载的各种复杂载荷，同时也要起到支撑连接汽车各零部件的作用，因此车架的刚度和强度在车辆总体设计中显得非常重要。 简单的数学方法是无法对车架进行较为准确的分析的，原因是车架的工作状态比较复杂。随着计算机的飞速发展，在设计阶段我们可以利用计算机软件建立较为精确的几何模型，然后建立有限元模型，并对其进行分析，最后获得产品较为精确的设计结果。 1.1课题的来源及意义 * 1.2 本文主要研究工作 * 第二章 车架设计 边梁式车架：边梁式车架又称梯形车架，它是由位于两边的两根纵梁和若干横梁所组成，它们之间可以通过焊接或铆接的方式连接成刚性构架。这类车架的构造便于安放驾驶室、发动机、车厢和别的总成，因此被广泛地应用在载货汽车、特种汽车、越野车和大客车上。 2.1车架的类型 * 中梁式车架 中梁式车架（或称脊梁式车架）只有一根位于中央且贯穿前后的较粗的纵梁和若干根悬伸托架组成。中间的纵梁可以是圆管状（可以称其为中梁管式车架），也可以是箱形断面。这类车架的扭转刚度合适，使车轮能有较大的运动空间，适合采用独立悬架，可以提高汽车的越野性，但制造工艺复杂。 * 综合式车架 综合式车架（又称复合式车架），这类车架的前后部分是边梁式车架和中梁式车架的组合，因此它同时具有两种车架的特点，中部为一短脊梁管，传动轴从短管内穿过，使之密封防尘。该车架的边梁可以用来安装发动机，其悬伸出来的可以固定车身，中部的抗扭刚度合适，但中部地板凸包较大。制造工艺复杂。 * 2.2车架设计要求 * 2.3车架的结构设计 纵梁是车架的主要承载部件，在汽车行驶中受较大的弯曲应力。车架纵梁根据截面形状分有工字梁和槽形梁。由于槽形梁具有强度高、工艺简单等特点，因此在载货汽车设计中选用槽形梁结构。另外为了满足低速载货汽车使用性能的要求，纵梁采用直线形结构。这样既可降低纵梁的高度，减轻整车自身重量，降低成本，又可保证强度。纵梁由P610L钢板冲压而成，车架纵梁长6000mm，最大剖面尺寸为：200×70 X 8mm(高×宽×厚)。 2.3.1纵梁形式的确定 * 2.3.2横梁形式的确定 横梁是车架中用来连接左、右纵梁，构成车架的主要构件。横梁本身的抗扭性能的好坏及其分布，直接影响着纵梁的内应力大小及其分布，所以合理设计横梁，可以保证车架具有足够的扭转刚度。 本文设计采用槽型纵梁、槽型横梁，横、纵梁间采用铆接连接，一共有五根横梁. * 2.3.3纵梁与横梁的连接 轿车车架的纵、横梁采用焊接方式连接，而货车则多以铆钉连接。铆钉连接具有一定弹性，有利于消除峰值应力，改善应力状况，这对于要求有一定扭转弹性的货车车架有重要意义。 车架铆接示意图 1—横梁；2—横梁连接板 * 2.3.4车架的三维模型建立 当今，使用SolidWorks软件建立复杂结构的三维模型是一种十分常见的方法。使用SolidWorks软件建模不仅可以有效的节省工作时间，而且还可以提高设计的工作效率。 * 车架装配模型图 * 第三章 车架有限元模型的建立 3.1有限元法的基本介绍 有限元分析是利用数学近似的方法对真实的几何或载荷工况进行模拟的一种方法。同时，利用单元这种简单而又相互作用的元素，可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实结果。 将物体(连续求解域) 离散成有限个单元，并且按照一定的方式相互联结在一起，来模拟或逼近原来的物体。物体被离散成有限个单元后，通过对这些单元求近似解，然后得到整个物体的解。 * 3.2前处理阶段3.2.1将车架几何模型导入到Nastran软件 因为Nastran软件不能直接识别SolidWorks软件形成的成文件，所以在车架的装配模型完成后，将该模型转化为Nastran软件可以识别的格式，在SolidWorks软件中可以通过文件——另存为实现这个操作。启动Nastran软件后，通过命令选项导入车架的三维几何模型文件。 * 3.2.2理想化模型的建立 为了建立优质的有限元模型，需要对几何模型进行必要的简化。因为有限元建模的主要任