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节能、环保与安全是汽车技术发展的趋势,其中减小汽车自重是汽车降低燃油消耗及减少排放的最有效措施之一。国内开发和引进的长途高速大客车,豪华大客车、旅游车等,大部分都采用三段式车架结构。三段式车架分别由前、中、后三段槽钢大梁焊接而成,作为整车的主要受力部件,底盘槽型纵梁按轴矩设计要求从中间断开,车架中段用空心型钢组焊成格栅结构,然后分别与前、后段槽型大梁组焊成一体,中段格栅式底架设置了贯通式行李舱。这种三段式车架具有结构简单、强度高、刚度大等特点。通过有限元模型受力分析表明,在实际工况中,对于三段式车架,几乎每一根梁都要承受弯矩和扭矩的联合作用,车架纵梁承受弯矩和扭矩均较大,而中段的格栅结构则主要承受弯矩。三段式车架结构其优点是生产工艺性良好,但车架自身重量过大,总重量达到1360kg,结构受力不合理。因此,有必要对原有三段式车架进行结构优化设计及减重设计,减少车架重量,并使其受力更加合理,更加均匀,使客车整车更符合节能、环保、安全的要求。本论文以宇通ZK6117客车的三段式车架作为对象进行强度、刚度、可靠性、模态的分析。另对可替代槽钢结构的几种新型结构进行刚度分析与验证对比,从中选择一种最优方案。以最优方案的新型结构替代原有槽钢进行有限元受力分析验证,提出一种新型的三段式车架模型,并对其强度、刚度、模态进行分析验证,在保证刚度、强度不降低,或略有提高的前提下达到减重的目的。进行优化设计后得出的新型三段式车架模型重量是1164kg,比原来车架总重1360kg减少了196kg。本文通过采用理论研究、实验研究、软件仿真等方法,充分利用现有的CAD/CAE技术,实现车身的结构强度、刚度、模态等性能的仿真分析,达到减重约200kg的目标。并且结合以往开发经验,形成一整套车架减重的规范和标准。

关键词：客车三段式车架减重

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某新型纯电动公交车整车有限元分析

某新型纯电动公交车整车有限元分析

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作者：张波西南交通大学

学位级别：硕士

交通运输行业的蓬勃发展带来的能耗和环境问题是可持续发展的重要挑战,优先发展公共交通是缓解矛盾的主要方式,但公交车仍然是城市污染的一个重要源头。近期快速发展的新能源汽车为解决汽车的排放和污染问题提供了一个良好的解决方案,... 详细信息

交通运输行业的蓬勃发展带来的能耗和环境问题是可持续发展的重要挑战,优先发展公共交通是缓解矛盾的主要方式,但公交车仍然是城市污染的一个重要源头。近期快速发展的新能源汽车为解决汽车的排放和污染问题提供了一个良好的解决方案,基于电驱动技术现有特点,电动公交车是所有新能源方案中较易实现的一种。本课题研究对象就是某公司的一款新型电动公交车,该客车在前期成熟车型基础上衍变而来,采用三段式车架,全承载车身结构。该客车相对于原车型做了大量的改变,因此有必要研究客车是否仍然满足要求,是否存在强度不足的位置。客车的固有频率是否会与激励频率范围重叠引起共振,影响客车乘坐舒适性也是本课题的研究内容。由于现在电动车存在普遍续驶里程短的问题,因此本课题也将对该客车的轻量化做初步探索。本论文的主要研究内容如下：(1)客车静力学分析。静力学分析是本次客车有限元分析的重要内容,先研究了客车有限元建模过程中的各个主要步骤,对单元类型的选择、焊缝的模拟、质量的加载、工况的选择等做出详细分析,建立有限元模型;再通过对各个工况的分析得到客车行驶过程中各个状态下的应力分布,最大应力位置及大小,然后判断客车强度是否满足要求。(2)客车模态分析。进行模态分析得到客车前十阶固有频率及其振型,根据路面情况和发动机参数得到路面激励和发动机激励的频率范围,通过对比判断客车是否存在共振可能。(3)客车轻量化研究。探索用铝合金制造车身对客车进行减重,增加客车的续驶里程。用铝合金替代原来的型钢后,重新对客车进行静力学分析,确保客车强度能够满足要求。

关键词：全承载客车三段式车架有限元分析模态分析轻量化

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