U-12m客車車架結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析
U-12m客車車架結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析,12,十二,客車,車架,結(jié)構(gòu)設(shè)計,分析
畢業(yè)設(shè)計(畢業(yè)論文)任務(wù)書學(xué) 院汽車工程學(xué)院專 業(yè)班級學(xué)號學(xué) 生指導(dǎo)教師 題 目12m客車車架結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析任務(wù)規(guī)定進行日期 自 2015 年 3 月 4 日起,至 2015 年 7 月 3 日止一、題目來源、目的、意義本畢業(yè)設(shè)計課題來自企業(yè)的生產(chǎn)實踐課題。隨著我國城市交通網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展,公交客車已成為市民出行首選的交通工具之一,隨之引發(fā)的公交客車市場的競爭也日趨激烈。由于公交客車具有發(fā)動機功率大、通過性能好、車身造型美觀、舒適性良好、方便快捷等優(yōu)點,深受廣大市民歡迎,具有比較大的市場前景。目前國內(nèi)公交客車市場主要都是與國外的汽車大公司合資。為了提高我國汽車工業(yè)的自主開發(fā)能力,并改善公交客車的客流運輸能力,開發(fā)質(zhì)優(yōu)舒適的公交客車具有重要的戰(zhàn)略意義。學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計課題,可以結(jié)合所學(xué)的專業(yè),認(rèn)真參加企業(yè)的開發(fā)活動, 提高客車及其零部件的自主開發(fā)能力。二、主要工作內(nèi)容1)以GB13094-2007為主,熟悉相關(guān)的國家法規(guī)條例。2)查閱相關(guān)資料,熟悉客車車架中的各種結(jié)構(gòu)布置,熟悉各種車架布置的運用條件和場合,熟悉車架的加工工藝。3)分析載荷的分布情況,考慮各種運行工況下車架的受力情況。4)利用UG等繪圖軟件繪制車架三維模型。5)對車架結(jié)構(gòu)進行有限元分析,并根據(jù)分析結(jié)果改進車架結(jié)構(gòu)。6)對最后的車架結(jié)構(gòu)出二維圖紙。7)做畢業(yè)設(shè)計論文。三、主要技術(shù)指標(biāo)(或主要論點)1、12m客車的車架型式為全承載桁架式型式。2、12m客車車軸距為6100mm ,前懸為2550mm,后懸為3330mm。3、12m客車的接近角應(yīng)大于等于7.5,離去角應(yīng)大于等于7.5。4、客車車長為12000mm,車寬為2520mm,車高為3200mm。5、地板高度小于等于630mm,一級踏步高度小于等于380mm。6、12m客車的整備質(zhì)量為11640 Kg。四、進度計劃第1周-第3周 市場調(diào)研,搜集資料,完成開題報告及外語文獻翻譯。第4周-第6周 查閱資料,熟悉客車車架結(jié)構(gòu)布置,熟悉各種車架布置的運用條件和場合, 熟悉車架的加工工藝。第7周-第9周 分析載荷的分布情況,考慮各種運行工況下車架的受力情況。第10周-第12周 利用UG等繪圖軟件繪制車架三維模型。第13周-第16周 對車架結(jié)構(gòu)進行有限元分析,并根據(jù)分析結(jié)果改進車架結(jié)構(gòu)。對最后的車架結(jié)構(gòu)出二維圖紙。第17周-第18周 完成論文初稿,論文定稿,準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。五、主要參考資料(外文資料至少一篇)1 陳家瑞.汽車構(gòu)造(第五版)(下冊)M.北京:人民交通出版社,2005.2 周中堅,盧耀祖.機械與汽車結(jié)構(gòu)的有限元分析M.上海:同濟大學(xué)出版社,1997.3 余志生.汽車?yán)碚?第四版)M.北京:機械工業(yè)出版社,2003.4 王望予.汽車設(shè)計(第四版)M.北京:機械工業(yè)出版社,2006.5 鐘志華,曹立波.汽車碰撞安全技術(shù)M.北京:機械工業(yè)出版社,2003.6 Fenton J.Trunk Chassis design.Automotive Engineer.1978,3(4):26-31.7 Carver G.C. Application of Variable Depth Sideral to Heavy Truck Frames.SAE-paper, 690174.六、系審批意見 系主任(簽名): 七、院領(lǐng)導(dǎo)審核意見 院領(lǐng)導(dǎo)(簽名): 八、學(xué)生實際完成日期 九、同組設(shè)計(論文)者 4根據(jù)情況填寫,你若沒要求可不寫設(shè)計課題名稱:12m客車車架結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析開題報告交稿時間要求(做的寫,不做不寫)說明書交稿時間要求:圖紙交稿時間要求(詳細說明,交什么圖紙,幾號交)整套設(shè)計交稿時間(不分期交稿的請?zhí)顚懀?015年5月28號其他要求:圖紙要車架總體結(jié)構(gòu)及縱橫梁結(jié)構(gòu)總共兩張A0的圖紙量,用UG或CATIA設(shè)計,有限元分析用ansys。查重量為知網(wǎng)30% 填寫完請把此表和其他所有設(shè)計相關(guān)文件放入文件夾并打包并修改成課題名傳給我例如: 摘要在客車整體結(jié)構(gòu)中,車身既是承受各方向受力的承載受力單元,又是為乘客提供舒適服務(wù)的功能單元。作為承載受力單元,車身在客車行駛過程中要承受著來自道路,乘客,車身自重及其它各種復(fù)雜載荷的共同作用??蛙囀竭@種車身結(jié)構(gòu),它的顯著特征是地板骨架和底盤車架焊接為一個整體。通過在底盤車架左右縱梁上焊接支撐牛腿、連接板等底架構(gòu)件,將車架和地板骨架通過焊接連接在一起,然后再與左/右側(cè)車身骨架、前/后圍車身骨架和頂蓋骨架組焊成一個完整的車身六面體。地板骨架和車架共同承關(guān)鍵詞:公路客車,客車式車身,設(shè)計,有限元分析AbstractIn the bus structure, the body is bearing unit and functional unit. As bearingunit, body in the passenger car driving to pressure from roads and other variouscomplex load role. Car many important assembly components are body for thecarrier, so the body in the whole bus system occupies very important position, thestrength and stiffness of the direct influence on the bus service life and security.As a functional unit, the body should provide the driver with convenient workingenvironment, for the crew to provide comfortable riding environment, protectthem from bus when exercising vibration, noise, exhaust gas invasion and outsideharsh climate; in the traffic accident, reliable body structure and occupantprotection system helps to reduce the crew and pedestrian injuries caused by. Inrecent years, with the development of society and the improvement of economicKey Words:analysis Coach bus, Semi-integral body, Design, Finite element目錄第1章緒論51.1研究背景51.2研究意義61.3 UG技術(shù)的發(fā)展概況61.4客車車身技術(shù)的研究現(xiàn)狀71.5本論文的研究內(nèi)容及目標(biāo)8第2章車身的總體設(shè)計92.1車身的總體設(shè)計方案92.2車輛布置形式102.3車身主要尺寸的確定102.4車輛質(zhì)量參數(shù)的確定11第3章客車車身UG建模133.1客車式長途客車車身底架建模133.2左側(cè)骨架總成建模18第四章車身結(jié)構(gòu)有限元分析184.1車身模型的簡化184.2車輛載荷工況分析194.2.1水平彎曲工況分析194.2.2緊急制動工況分析214.2.3極限扭轉(zhuǎn)工況(右前輪懸空)分析224.2.4極限扭轉(zhuǎn)工況(左前輪懸空)分析23第5章24論文總結(jié)25第1章緒論1.1研究背景 中國客車行業(yè)從上世紀(jì)70年代中期開始起步,經(jīng)過40年的不斷發(fā)展和國家汽車產(chǎn)業(yè)重點改造,通過引進國外先進技術(shù)和合資汽車企業(yè),目前擁有自主研發(fā)新車型的能力。隨著我國經(jīng)濟的快速增長,中國汽車市場規(guī)模越來越大。己形成高,中,低各種類型和檔次的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。但總體上,我們與歐美先進水平相比仍有差距。這主要表現(xiàn)在車輛首次故障時間,平均故障率和使用壽命,底盤,電器和其他方面的指數(shù)明顯低于歐美水平。從上個世紀(jì)90年代后半期,我國的大中型客車企業(yè)開始走出低谷,快速發(fā)展。特別是在2000年后,各大客車公司得到快速發(fā)展。經(jīng)過10年的發(fā)展,到2010年客車生產(chǎn)和銷售突破40萬輛。目前,我國客車不僅能滿足我國道路和客運條件,而且還針對不同的國外市場開發(fā)出相應(yīng)的車型,并且在1987年首次出口,之后客車出口不斷增加,到2003我國國內(nèi)客車實現(xiàn)批量出口。但此時出口行為仍然只有少數(shù)個體企業(yè)和小批量的行為。從2004到2005的出口市場似乎正在積蓄能量,從2006開始,我國客車出口顯示完整的爆炸性增長,從2006至2007年客車出口總量保持2位數(shù)增長。出口金額超過2004年近10倍,單車出口價格也實現(xiàn)了翻番。在2008和2009年客車市場因全球宏觀經(jīng)濟的影響有所下滑,但出口市場的絕對數(shù)量的影響比較小。2008全球金融危機后,隨著國外穩(wěn)定的高端客戶不斷增加,產(chǎn)品附加值的不斷增加,中國客車出口己經(jīng)進入了良陛發(fā)展的軌道。2010年,中國客車出口的20194輛,出口金額達到187959. 4萬元。如今,我國國產(chǎn)客車的檔次、配置水平不斷提高,很多客車上采用了許多轎車上的技術(shù)。例如在動力總成方面采用大功率低排放發(fā)動機1.2研究意義研究中所取得的數(shù)據(jù)為我廠以后車輛的設(shè)計提供了理論依據(jù),對我公司以后產(chǎn)品的開發(fā)有很大的幫助作用。研究中所使用的設(shè)計方法和模型簡化方法可為客車企業(yè)的現(xiàn)代化設(shè)計的規(guī)范化提供一定的參考,對提高我國國產(chǎn)客車的設(shè)計水平、縮短開發(fā)周期和節(jié)約設(shè)計成本具有積極的意義。本課題研究所取得的成果己經(jīng)被我廠采用,對我廠提高產(chǎn)品的設(shè)計水平,降低成本,增強市場競爭力起到了很好的促進作用。1.3 UG技術(shù)的發(fā)展概況UG技術(shù)即計算機輔助設(shè)計,是使用計算機和圖形設(shè)備幫助設(shè)計師工作?,F(xiàn)在,國內(nèi)大型制造型企業(yè)己普遍實施了UG系統(tǒng),取代手工作業(yè),一些大型汽車企業(yè)的UG應(yīng)用水平也接近國際先進水平。但由于我國UG軟件自主研發(fā)術(shù)水平與發(fā)達國家之間存在巨大的差距,國內(nèi)一些研究機構(gòu)和公司推出的UG系列軟件得不到更廣泛的應(yīng)用,市場占有率低,尤其在UG系統(tǒng)集成方面還是剛剛起步。隨著我國市場化程度的加深,市場競爭的加劇,迫使汽車企業(yè)必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計、制造、管理、銷售模式,來提升企業(yè)競爭力和市場應(yīng)變能力。可以說,實施UG系統(tǒng)是最有效的方式之一。我國從上世紀(jì)70年代開始研究推廣計算機輔助設(shè)計技術(shù),并取得了良好的經(jīng)濟效益。UG技術(shù)在車身開發(fā)中的應(yīng)用,使原來的舊模式有了徹底的改觀。設(shè)計人員通過與UG系統(tǒng)的交互,將自己腦中的概念模式轉(zhuǎn)化為清晰的視覺模式幾何實體,易于優(yōu)化和改進,提高了工作效率和設(shè)計質(zhì)量。1.4客車車身技術(shù)的研究現(xiàn)狀大型客車按車身承載形式不同分類共有三種:一種是非承載式車身,第二種是本課題研究的客車車身,第三種是全承載車身。全承載式車身的主要問題是:由于底架是由很多直線小型矩形管構(gòu)成格柵式結(jié)構(gòu),工藝復(fù)雜,工裝投入大,企業(yè)的生產(chǎn)工藝必須作重大調(diào)整,生產(chǎn)過程焊接工作量巨大,生產(chǎn)效率低,增加成本,較適用于豪華大客車。歐洲大型客車檔次高,生產(chǎn)批量很小,售價昂貴,此種析架式全承載車身對他們來說是比較合適的,而現(xiàn)階段在國內(nèi)卻很難普及推廣。在客車行業(yè)發(fā)展初期,客車生產(chǎn)廠家將客車車身用緊固螺栓通過非金屬墊板和貨車底盤連接在一起,這種車身結(jié)構(gòu)稱為非承載式結(jié)構(gòu)。這種非承載式結(jié)構(gòu)的好處是可以在同一個底盤上面安裝不同的客車車身,但此種結(jié)構(gòu)沒能很好的利用客車車身骨架的承載作用,因此這種形式的客車整備質(zhì)量比較較大,油耗也比較高。為了客車車身的輕量化設(shè)計,并兼顧客車車身與底盤的匹配,我們將底盤車架橫梁加寬并與客車車身側(cè)圍骨架焊接在一起,使底盤和車身骨架組合成一個完整的整體,車身骨架也承擔(dān)一部分車輛載荷,此種結(jié)構(gòu)稱為客車式結(jié)構(gòu)。現(xiàn)階段,我國絕大部分客車為此種客車式結(jié)構(gòu)。但這種客車式結(jié)構(gòu)仍保留了重量比較大的底盤車架,這使車輛輕量化設(shè)計受到了很大限制。為了進一步減輕客車車身自重以及使車身結(jié)構(gòu)更合理,我們可改用重量較小,而剛度卻比較大的全承載式客車車身來取代笨重的車架。這種車架具有兩貫通式縱梁和一些與客車車身等寬的橫梁,這與車身骨架形成一個剛性的空間全承載系統(tǒng)。從而使客車車身的各部件都參與承載,使各部件承載時相互關(guān)聯(lián)、協(xié)調(diào)。這能充分發(fā)揮材料的最大強度,使整車車身重量比較小而剛度、強度比較大。1.5本論文的研究內(nèi)容及目標(biāo)1、進行客車式車身的總體方案設(shè)計。2,應(yīng)用UG三維軟件對此款車身骨架進行三維建模。3、按照總布置方案,建立前后橋軸荷受力模型,進行此款車輛的前后橋軸荷分配的計算。并對此款客車式車身在理論上進行受力分析和強度校核。4、對此款車身骨架進行有限元分析。5、對此款樣車進行各項性能試驗,通過檢驗證明了此款樣車滿足了我國相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。通過這一課題的研究,我們利用客車式車身技術(shù)構(gòu)建了一種12米客車車身,并對車此身進行有限元分析。通過理論計算分析此車身是否滿足強度剛度要求。并通過試驗檢驗此款客車式客車車身的可靠性。第2章車身的總體設(shè)計2.1車身的總體設(shè)計方案本車型車身的設(shè)計方案為:一種三段式底架的長途大客車客車車身。他包括:底架、地板骨架、左側(cè)骨架、右側(cè)骨架、前圍骨架、后圍骨架和頂蓋骨架七部分組成此款客車式車身的骨架結(jié)構(gòu)如下:底架和地板骨架,前后圍骨架,左右側(cè)骨架及頂骨架形成一個整體承載載荷的框架。通過各個連結(jié)點,整車骨架形成若干個封閉環(huán)結(jié)構(gòu)“一。車身骨架結(jié)構(gòu)布置圖見圖2. l o圖2. 1車身骨架結(jié)構(gòu)布置方案2.2車輛布置形式本車型的布置形式如下表2. 1所示:表2. 1車型布置形式2.3車身主要尺寸的確定1、車身長度本車型是一款12米級長度車型,考慮到制造誤差,整車完成后長度不大于12米,此車車身長度設(shè)計為12000mm o2、軸距、前懸和后懸根據(jù)本車型軸荷分配的要求,以及GB7258-2004機動車運行安全技術(shù)條件的規(guī)定,確定本車型軸距為6100mm。根據(jù)法規(guī)要求及本車運行環(huán)境所需的接近角和離去角以及前后軸荷分配的要求,確定本車型的前懸為1940mm,后懸為2755mm。3、車高、車寬和前后輪輪距根據(jù)GB 1589-2004道路外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值(客車最高不超過3200mm最寬不超過2500mm,并考慮到車身外形的協(xié)調(diào)美觀;車輛總高設(shè)計為2500mm。車輛總寬設(shè)計為2520mm(確定車寬時,應(yīng)在滿足法規(guī)要求的前提下,盡量加大,從而使座椅在滿足寬度440的情況下,有足夠的過道寬度。還應(yīng)考慮到制造誤差,使車輛制作出來后車寬不大于法規(guī)要求。)。此車型的車身主要尺寸見下表2. 2 02.4車輛質(zhì)量參數(shù)的確定車輛質(zhì)量參數(shù)確定時首先要考慮能滿足國家法規(guī)要求,因法規(guī)要求比較低容易滿足。車輛質(zhì)量參數(shù)確定時還要參考其他廠家同類產(chǎn)品質(zhì)量參數(shù)以及本廠其他相同長度車型。為了滿足載客量,同時又要降低燃油消耗量,所以車輛的最大總質(zhì)量盡量加大,但車輛自重盡量減小。1、車輛的總質(zhì)量Ma和前后橋的選擇根據(jù)此車乘客區(qū)長度尺寸可以計算出此車最大載客量為39人(具體計算方法見后面章節(jié))。乘客每人按65千克計算,乘客重量為65X39=2535千克。車輛整備質(zhì)量的估算:根據(jù)底盤上自制件以及所選各總成件和電器件等所有部件質(zhì)量的總和約為4000千克;綜合考慮我廠的工藝保障能力及技術(shù)突破水平,車身部分的總質(zhì)量可控制在4550千克內(nèi);可以確定車輛整備質(zhì)量Mo=8550千克。2535千克+8550千克=11085千克根據(jù)以上計算進行前后橋的選擇。前橋:選用東風(fēng)4.2T車橋,其型號為30JS20E-00005,其理論承載重量為4200千克,因此可以確定此車前橋的承載能力為MI 4200千克,我們?nèi)?800千克。后橋:選用東風(fēng)8T后橋,其型號為24BRS 15M-00005,其理論承載重量為8000千克,我們?nèi)?800千克。由以上可以得出此車輛最大總質(zhì)量11600千克。2、輪胎的選擇根據(jù)車輛最大總質(zhì)量以及所選的車橋,我們選用佳通9822.5輪胎,此輪胎理論承載能力單胎時每胎為2240千克,雙胎時每胎為2120千克。此車輪胎總的承載能力為12960千克。綜合以上所述,此款車輛最大總質(zhì)量確定為Ma=11600千克。2.5車輛主要性能參數(shù)的確定1、動力性能參數(shù)見下表2. 32、燃油經(jīng)濟性參數(shù)等速90km/h百公里油耗毛18L/100km;3、制動性能參數(shù)見下表2. 4表2. 4制動性能參數(shù)4,最小轉(zhuǎn)彎直徑Dmin本車最小轉(zhuǎn)彎直徑Dmin -14米。5、通過性參數(shù)此車最小離地間隙在后橋中間位置處,最小離地間隙為現(xiàn)在大部分客車接近角在8-13。之間,離去角在7140220mm。第3章 客車車身UG建模UG是法國達索公司大型高端計算機輔助設(shè)計/制造/工程集成應(yīng)用軟件,在全球計算機輔助設(shè)計/制造/工程領(lǐng)導(dǎo)。隨著產(chǎn)品生命周期管理(產(chǎn)品生命周期管理)協(xié)作解決方案,是一個非常重要的組成部分,它可以幫助制造商設(shè)計自己的新產(chǎn)品,它可以支持從生產(chǎn)項目的早期階段,具體的設(shè)計,分析,仿真,組件保持在所有的工業(yè)設(shè)計過程。UG是汽車工業(yè)的事實標(biāo)準(zhǔn),在歐洲,亞洲和北美國最大汽車制造商的核心設(shè)計系統(tǒng)。在造型,車身和發(fā)動機設(shè)計具有獨特的優(yōu)勢,適合各種車輛設(shè)計和制造提供了一個端到端解決方案。3.1客車式長途客車車身底架建模本車型底架建模共分為三個設(shè)計單元即:C1)前段底架總成;C 2中段底架總成(行李艙區(qū),析架結(jié)構(gòu));C3)后段底架總成具體布置見下圖3. l o這種三段式底架的前段為槽形的兩大梁,中間部分為析架結(jié)構(gòu)(此處為行李艙區(qū)),后段也為槽形的兩大梁,因后端安裝發(fā)動機,載荷較大,所以此處大梁斷面比前段大梁尺寸大。根據(jù)客車車型和承載情況的不同,中間析架結(jié)構(gòu)部分采用不同截面尺寸的型鋼組焊成一個框架結(jié)構(gòu)。這個框架結(jié)構(gòu)通過鉚接或焊接同前后段大梁固定在一起。如果是鋼板彈簧懸架,中間析架部分一般不會超過懸架安裝區(qū)域;但如果是氣囊懸架,為了盡量增大行李艙容積,部分底盤的中間析架可能超出懸架安裝區(qū)域。只有駕駛員操縱區(qū)域和發(fā)動機安裝區(qū)域采用比較短的槽形大梁。這種結(jié)構(gòu)被普遍用于長途大客車和旅游客車。國內(nèi)引進和開發(fā)的豪華客車大部分都采用這種結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)便于設(shè)計制造,并且增大了行李艙的容積,但這種結(jié)構(gòu)前后段縱梁與中間析架的連接比較復(fù)雜,工藝難度比較大。1、前段底架總成建模前段底架的左右縱梁采用截面為190x70x6的槽形16Mn鋼。由于本車型采用前2后4空氣懸架,因此前段底架總成設(shè)計不僅要考慮底架和前橋的裝配關(guān)系,還要考慮此車轉(zhuǎn)向機和兩個前氣囊的的安裝。前段底架第一橫梁位置(底架前懸)由整車前懸尺寸,儀表臺尺寸和轉(zhuǎn)向管柱位置確定。前段底架左右縱梁之間由三個橫梁相連。左右縱梁與三個橫梁組成兩個封閉方框。第一橫梁在前段底架最前端,為拖車橫梁。由于位置所限,此車型拖車橫梁與左右縱梁的連接方式為用螺栓與左右縱梁上下翼面連接在一起。這種連接方式可以增加左右縱梁的抗扭剛度,但同時也容易產(chǎn)生約束扭轉(zhuǎn)集中應(yīng)力,造成左右縱梁的上下翼面出現(xiàn)比較大集中應(yīng)力。但因此款車型為客車式車身,底架與車身骨架共同承受車身載荷,所以可以采用。第二橫梁和左右兩縱梁的下翼面和腹板同時連接在一起。這種橫梁與左右縱梁的連接方式同時具有剛性抗彎和柔性抗扭的這兩種特點,是這種客車底架橫梁和左右縱梁的所有連接方式中最好的一種。橫梁與左右縱梁連接時,橫梁與左右縱梁的連接部分產(chǎn)生最大的應(yīng)力,因此為了避免橫梁兩端局部區(qū)域產(chǎn)生很大的連接負荷應(yīng)力,第二橫梁兩端與縱梁連接部分的斷面尺寸很大,以增大連接區(qū)域減小連接負荷應(yīng)力集中。第三橫梁與左右縱梁的連接方式與前面所講第二橫梁相同。因為此車為前2后4空氣氣囊懸架。懸架處為高負荷區(qū)。為增加此處縱梁強度,通過連接型鋼將此處前段底架縱梁與中段底架縱梁連接起來,并在連接型鋼外面增加加強鋼板。連接型鋼和加強鋼板與縱梁的連接方式為塞焊。兩縱梁的最后端為車輛倉體的前端。底架前段模型見圖3. 2 02、中段底架建模中段底架是用橫截面為160x60x5的型鋼作為兩縱梁,用橫截面70x40x3,40x40x3,40x30x3,40x40x2等型鋼組焊成析架結(jié)構(gòu)。用以增加此析架結(jié)構(gòu)的強度和剛度在矩形方框的各個角部位設(shè)計有加強角兩縱梁的前端為車內(nèi)乘客過道前端臺階處,兩縱梁的后端為車內(nèi)后排五人椅前臺階處。中段底架具體布置見圖3. 3 03、后段底架總成建模后段底架總成分為兩部分:一部分是后橋處底架,另一部分是發(fā)動機處底架。后橋處底架左右縱梁采用橫截面為180x70x6的槽形16Mn鋼。因為此車為前2后4空氣氣囊懸架。懸架處為高負荷區(qū)。為增加此處縱梁強度,通過連接型鋼將此處前段底架縱梁與中段底架縱梁連接起來,并在連接型鋼外面增加加強鋼板。后橋處第一橫梁在空氣懸架前方靠近空氣懸架處,第二橫梁在空氣懸架后方靠近空氣懸架處。第一橫梁,第二橫梁與左右側(cè)縱梁組成一個封閉的方框結(jié)構(gòu),增加了后橋處底架的強度。本車型地板骨架建模分為1、前懸地板骨架建模前懸段地板骨架由40x40x2.0,40x40x3.0; 40x30x1.5等截面的型鋼焊接而成。第一格柵與第二格柵前后位置由乘客門位置確定。第一格柵與乘客門前立柱對齊并焊接在一起。第二格柵與乘客門后立柱對齊并焊接在一起。在第一格柵上有三根連接梁與前圍骨架焊接在一起。第二格柵與乘客門后立柱和司機窗后立柱及頂骨架上此處的橫梁組成一個封閉環(huán)以增加客車整體強度。此車裝壁掛式導(dǎo)游椅。因此需在乘客門后立面上預(yù)留導(dǎo)游椅固定板。為了使導(dǎo)游椅不影響乘客上下車,我們在乘客門后立面上預(yù)留導(dǎo)游椅凹臺,在凹臺后立面上預(yù)留固定板,使導(dǎo)游椅安裝后盡量不占用乘客過道。第三格柵為駕駛區(qū)與乘客區(qū)分界處。第三格柵前為駕駛區(qū),第三格柵后為乘客區(qū)。在左右側(cè)乘客區(qū)前端分別焊接乘客隔欄固定板以固定隔欄。前懸地板骨架建模見下圖3. 7。2、中間地板骨架建模中間地板骨架在前后兩車橋之間,他由四個格柵和其他連接梁組成。四個格柵分別是前橋后格柵,后橋前格柵以及中間兩個行李倉的前橋后格柵的位置由輪胎到擋泥板的距離確定。此格柵位置要求既要盡量向前靠用以增大行李倉容積又要保證車輛行駛時輪胎不與此格柵干涉?;谝陨蟽牲c要求,此格柵位置定在與前橋中心相距610mm處。后橋前格柵的位置確定方法與前橋后格柵的位置確定方法一樣。因此后橋前格柵的位置定在與后橋中心相距610mm處。中間行李倉前格柵位置的確定。因此車油箱放在前輪后第一個倉中,因此中間行李倉前格柵位置只要保證此格柵前的空間能放開油箱即可。中間行李倉后格柵位置的確定。因此格柵前后都為行李倉,因此此格柵位置確定時,考慮此格柵前后兩個行李倉門大小的統(tǒng)一性。己利于車間工人的施工。中間兩個格柵與底架上的格柵前后位置一致,形成封閉析架結(jié)構(gòu),此種結(jié)構(gòu)既降低骨架重量,又能保證骨架強度。在兩格柵之間,上部用縱向小截面型鋼連接,下部用小型鋼組成的三角框連接,此框同時與底架連接在一起,這使車身整個下部骨架組成一個完整的空間框,增加了骨架的強度。中間地3、后段地板骨架建模后段地板骨架建模時需注意骨架不與發(fā)動機干涉,注意預(yù)留變速箱和發(fā)動機檢修口。后段地板骨架建模見下圖3. 9 03.2左側(cè)骨架總成建模左側(cè)骨架位于車身左側(cè),它由邊窗立柱,兩根貫通縱梁,倉門立柱和若干斜支撐以及連接型鋼組焊而成。左側(cè)骨架厚度分為兩部分,分界點為側(cè)窗下60X40X2P異型材貫通縱梁。此縱梁以下骨架厚度SOmm,此縱梁以上骨架厚度為40mm。在側(cè)窗下貫通縱梁下方,行李倉上部是一SOXSOX2P的異型材貫通縱梁,此貫通縱梁與地板骨架上格柵焊接在一起。為了便于施工與采購,邊窗中間三塊玻璃尺寸大小一樣。同時為了骨架的良好承載性,邊窗立柱與地板骨架在前后輪處的格柵位置盡量對齊以形成封閉環(huán)。在邊窗下縱梁與行李倉上縱梁之間用立柱與斜撐連接兩縱梁。左側(cè)骨架總成建模見下圖3. 10。圖3. 11為左側(cè)骨架和底架及地板骨架配合在一起時位置關(guān)系。第四章車身結(jié)構(gòu)有限元分析4.1車身模型的簡化客車式客車的骨架主要是由矩形梁構(gòu)成,另外還有一部分異形梁,槽鋼梁和鋼板等構(gòu)成。各個梁之間大多采用焊接的方式連接在一起。在不影響應(yīng)力和變形的條件下,在建模的過程中我們采取了一些簡化措施1、將空間中的曲面梁簡化為直梁,例如將前后圍左右側(cè)及頂蓋骨架上曲面立柱簡化為若干個直梁,這種簡化對整個車身結(jié)構(gòu)的計算影響很小。2、將有厚度的梁簡化為無厚度的梁,在計算時再約束梁的厚度。3、忽略車身蒙皮。車身蒙皮大多數(shù)是焊接在骨架上,少數(shù)是鉚接在骨架上,因此他對車身骨架的強度具有加強作用。這樣計算的結(jié)果將更加安全可靠。4.2車輛載荷工況分析4.2.1水平彎曲工況分析水平彎曲工況下,此款客車式客車車身骨架所承受的載荷主要是由車身骨架、底架、底盤、座椅、乘員、空調(diào)系統(tǒng)及車身各種附件的重量產(chǎn)生的。根據(jù)車輛上各總成的質(zhì)量的分布的空間位置將他們換算成為節(jié)點載荷,放置在其所在位置的薄壁梁的節(jié)點位置上.17王智明,崔穎,盧華濤,張冠棋.UG VS實體建模全局觀研究.現(xiàn)代制造工程,2008,10: 50-53.18于英華,郎國軍.UG VS在汽車數(shù)字化工程中的應(yīng)用.制造業(yè)自動化,2007,29(10):97一100.19 LI Wenzhe,SUN Yong,F(xiàn)U Tianzhi,ZHANG Hongqiong. Modelingand Kinematics Simulation of Hydro-mechanical Split Path Steering Device ofTracked Vehicle Based on UGJ.Journal of Northeast AgriculturalUniversity,2008,15(1):75一78.20張文建,張琦.基于UG VS的汽車車身逆向設(shè)計.計算機應(yīng)用技術(shù),2010,37(7):48一50.
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十二
客車
車架
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U-12m客車車架結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析,12,十二,客車,車架,結(jié)構(gòu)設(shè)計,分析
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