商用客车车身三维造型及分析----毕业设计方案.docVIP

毕业设计方案 题 目 学 院 专 业 班 级 学 生 学 号 指导教师 二〇一六年月日 学院 机械工程学院 专业 机械设计制造及其自动化 学生 刘明 学号 20120421217 设计题目 商用客车的车身三维造型及分析 一、选题背景与意义 客车车身结构一般分为应力蒙皮和骨架承载式两种型式。欧洲一般采用无车架式底盘与骨架结构车身相结合的结构形式。这种结构的侧窗开口可以很大，立柱很细，质量很轻，车身外观华丽，且便于进行结构计算，缺点是改型困难，设备投资大，焊接工艺复杂。 国外高档大客车对于车身的设计、制造工艺、下料以及防腐蚀方面都做到了细致入微，因而生产出世界一流产品。 （1）欧洲高档大客车不仅重视车身外观造型美观大方，而且在车身设计方面特别重视刚度与强度，采用CAD、CAM技术进行车身设计制造，对车身骨架进行有限元计算与分析以达到最佳的刚度与强度。 （2）采用激光或等离子自动切割机下料，一些主要框架和结构体采用机器人焊接车门、前围、前底板框架等。有的在调试夹具上将保证构件总成尺寸的主要焊接点焊好后，再用手工焊接其它次要部位。 （3）桁架式车身大量采用型材及各种异型材。为了减少异型材的品种规格，有的部位采用局部加强办法，如门框、轮胎罩等部位，这种趋势在BENZ公司最为明显。 （4）特别注意车身零件的防锈、防蚀能力，如BENZ厂采用整体底漆电泳涂漆工艺，而MAN厂的一些座椅支架、扶手等管状零件采用涂塑工艺，一般桁架车身框架总成焊接后采用向管腔内注入发泡聚氨酯塑料使其空间填满，防止车身从内部锈蚀，所有油管、其管均经过防锈处理，大大提高了使用寿命。 2.选题的目的及意义 车架将各总成零部件结合为一体，是汽车各个系统的承载基体，又是功能单元。作为承载单元，由车身骨架与底架或车架组成的车身结构，在客车行驶中承受着车内外的各种载荷。作为功能单元，车身应该为驾驶员提供便利的工作环境，为乘客提供舒适的乘坐环境，保护他们免受车辆行驶时产生的振动噪声和废气等的侵袭，以及外界恶劣天气的影响；同时在交通事故中，可靠的车身结构和乘客保护系统有助于减轻对乘客和行人造成伤害。车架的静态特性和动态特性直接影响整车的安全系数、平顺性、操纵稳定性和乘客舒适性；此外，合理的车身外部形状，能有效的引导客车行驶时周围的气流，提高车辆的动力性、燃油经济性和行驶稳定性，并改善发动机的冷却条件和车内通风。通过仿真分析车架在各种工况下的静、动态特性，验证车架在给定的载荷下是否符合国标要求，对于车架结构的进一步优化设计，提高整车性能是非常重要的。 二、设计内容 客车类型 I级 II级、III级 车长L/m L≤10 10＞L≤13.7 L＞13.7 L≤12 L＞12 乘客门最少数量 1 2 3 1 2 （3）轴距及前后悬的确定 前悬、轴距和后悬是车身长度方向上单三个重要尺寸，首先确定的是后悬的长度，然后确定轴距，最后是前悬。客车的后悬值不允许超过轴距的65%，且机动车的后悬绝对值不能大于3.5m，设计时应尽量缩短后悬长度，以获得更大的乘坐空间以及改善轴荷分配。 2.有限元分析 有限元法是一种数值计算方法，它的基本思想是：将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数，近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的插值函数来表达，从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。 汽车车身作为汽车的主要部件之一，对车身进行有限元分析是十分重要的一步，对整车的重量、强度、成本等性能具有十分重要的作用。 对车身进行有限元分析是首先要建立车身的有限元模型，而车辆结构的有限元模型一般采用板壳单元并辅以少量实体单元。 3.优化设计 优化设计是从许多方案中选出符合设计要求的最好的设计方案的设计方法，根据有限元分析所得结果，找出车身受力的集中点和变形较大的点，对这些点进行加固设计，并将车身上一些多余结构进行简化，减轻车身重量。 三、设计方案 1.右侧围骨架 2.后围骨架 3.顶盖骨架 4.左侧围骨架 5.前围骨架 图1.车身简图 图2.底盘简图 有限元分析 根据Solidworks做出的三维模型，将模型代入Solidworks，对其进行有限元分析，分别从正面和侧面施加作用力，模仿在实际情况中可能受到的撞击。 分析的目的是： （1）找到受力时