12m客車(chē)車(chē)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析

12m客車(chē)車(chē)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析,12,十二,客車(chē),車(chē)架,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),分析 畢業(yè)設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文）任務(wù)書(shū)學(xué) 院汽車(chē)工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)學(xué) 生指導(dǎo)教師 題 目12m客車(chē)車(chē)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析任務(wù)規(guī)定進(jìn)行日期 自 2015 年 3 月 4 日起，至 2015 年 7 月 3 日止一、題目來(lái)源、目的、意義本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題來(lái)自企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐課題。隨著我國(guó)城市交通網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，公交客車(chē)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(chē)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也日趨激烈。由于公交客車(chē)具有發(fā)動(dòng)機(jī)功率大、通過(guò)性能好、車(chē)身造型美觀、舒適性良好、方便快捷等優(yōu)點(diǎn)，深受廣大市民歡迎，具有比較大的市場(chǎng)前景。目前國(guó)內(nèi)公交客車(chē)市場(chǎng)主要都是與國(guó)外的汽車(chē)大公司合資。為了提高我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的自主開(kāi)發(fā)能力，并改善公交客車(chē)的客流運(yùn)輸能力，開(kāi)發(fā)質(zhì)優(yōu)舒適的公交客車(chē)具有重要的戰(zhàn)略意義。學(xué)生通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，可以結(jié)合所學(xué)的專(zhuān)業(yè)，認(rèn)真參加企業(yè)的開(kāi)發(fā)活動(dòng)， 提高客車(chē)及其零部件的自主開(kāi)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(guó)家法規(guī)條例。2）查閱相關(guān)資料，熟悉客車(chē)車(chē)架中的各種結(jié)構(gòu)布置，熟悉各種車(chē)架布置的運(yùn)用條件和場(chǎng)合，熟悉車(chē)架的加工工藝。3）分析載荷的分布情況，考慮各種運(yùn)行工況下車(chē)架的受力情況。4）利用UG等繪圖軟件繪制車(chē)架三維模型。5）對(duì)車(chē)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，并根據(jù)分析結(jié)果改進(jìn)車(chē)架結(jié)構(gòu)。6）對(duì)最后的車(chē)架結(jié)構(gòu)出二維圖紙。7）做畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。三、主要技術(shù)指標(biāo)（或主要論點(diǎn)）1、12m客車(chē)的車(chē)架型式為全承載桁架式型式。2、12m客車(chē)車(chē)軸距為6100mm ，前懸為2550mm，后懸為3330mm。3、12m客車(chē)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(chē)車(chē)長(zhǎng)為12000mm，車(chē)寬為2520mm，車(chē)高為3200mm。5、地板高度小于等于630mm，一級(jí)踏步高度小于等于380mm。6、12m客車(chē)的整備質(zhì)量為11640 Kg。四、進(jìn)度計(jì)劃第1周-第3周 市場(chǎng)調(diào)研，搜集資料，完成開(kāi)題報(bào)告及外語(yǔ)文獻(xiàn)翻譯。第4周-第6周 查閱資料，熟悉客車(chē)車(chē)架結(jié)構(gòu)布置，熟悉各種車(chē)架布置的運(yùn)用條件和場(chǎng)合, 熟悉車(chē)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(yùn)行工況下車(chē)架的受力情況。第10周-第12周 利用UG等繪圖軟件繪制車(chē)架三維模型。第13周-第16周 對(duì)車(chē)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，并根據(jù)分析結(jié)果改進(jìn)車(chē)架結(jié)構(gòu)。對(duì)最后的車(chē)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(chē)構(gòu)造(第五版)(下冊(cè))M.北京:人民交通出版社,2005.2 周中堅(jiān),盧耀祖.機(jī)械與汽車(chē)結(jié)構(gòu)的有限元分析M.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1997.3 余志生.汽車(chē)?yán)碚?第四版)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.4 王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì)(第四版)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.5 鐘志華,曹立波.汽車(chē)碰撞安全技術(shù)M.北京:機(jī)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(jiàn) 系主任（簽名）: 七、院領(lǐng)導(dǎo)審核意見(jiàn) 院領(lǐng)導(dǎo)（簽名）: 八、學(xué)生實(shí)際完成日期 九、同組設(shè)計(jì)（論文）者 4根據(jù)情況填寫(xiě)，你若沒(méi)要求可不寫(xiě)設(shè)計(jì)課題名稱(chēng)：12m客車(chē)車(chē)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析開(kāi)題報(bào)告交稿時(shí)間要求（做的寫(xiě)，不做不寫(xiě)）說(shuō)明書(shū)交稿時(shí)間要求：圖紙交稿時(shí)間要求（詳細(xì)說(shuō)明，交什么圖紙，幾號(hào)交）整套設(shè)計(jì)交稿時(shí)間（不分期交稿的請(qǐng)?zhí)顚?xiě)）2015年5月28號(hào)其他要求：圖紙要車(chē)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(jì)，有限元分析用ansys。查重量為知網(wǎng)30% 填寫(xiě)完請(qǐng)把此表和其他所有設(shè)計(jì)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(chē)整體結(jié)構(gòu)中，車(chē)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(chē)身在客車(chē)行駛過(guò)程中要承受著來(lái)自道路，乘客，車(chē)身自重及其它各種復(fù)雜載荷的共同作用?？蛙?chē)式這種車(chē)身結(jié)構(gòu)，它的顯著特征是地板骨架和底盤(pán)車(chē)架焊接為一個(gè)整體。通過(guò)在底盤(pán)車(chē)架左右縱梁上焊接支撐牛腿、連接板等底架構(gòu)件，將車(chē)架和地板骨架通過(guò)焊接連接在一起，然后再與左/右側(cè)車(chē)身骨架、前/后圍車(chē)身骨架和頂蓋骨架組焊成一個(gè)完整的車(chē)身六面體。地板骨架和車(chē)架共同承關(guān)鍵詞:公路客車(chē)，客車(chē)式車(chē)身，設(shè)計(jì)，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(chē)車(chē)身技術(shù)的研究現(xiàn)狀71.5本論文的研究?jī)?nèi)容及目標(biāo)8第2章車(chē)身的總體設(shè)計(jì)92.1車(chē)身的總體設(shè)計(jì)方案92.2車(chē)輛布置形式102.3車(chē)身主要尺寸的確定102.4車(chē)輛質(zhì)量參數(shù)的確定11第3章客車(chē)車(chē)身UG建模133.1客車(chē)式長(zhǎng)途客車(chē)車(chē)身底架建模133.2左側(cè)骨架總成建模18第四章車(chē)身結(jié)構(gòu)有限元分析184.1車(chē)身模型的簡(jiǎn)化184.2車(chē)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(dòng)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(guó)客車(chē)行業(yè)從上世紀(jì)70年代中期開(kāi)始起步，經(jīng)過(guò)40年的不斷發(fā)展和國(guó)家汽車(chē)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)改造，通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和合資汽車(chē)企業(yè)，目前擁有自主研發(fā)新車(chē)型的能力。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)規(guī)模越來(lái)越大。己形成高，中，低各種類(lèi)型和檔次的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。但總體上，我們與歐美先進(jìn)水平相比仍有差距。這主要表現(xiàn)在車(chē)輛首次故障時(shí)間，平均故障率和使用壽命，底盤(pán)，電器和其他方面的指數(shù)明顯低于歐美水平。從上個(gè)世紀(jì)90年代后半期，我國(guó)的大中型客車(chē)企業(yè)開(kāi)始走出低谷，快速發(fā)展。特別是在2000年后，各大客車(chē)公司得到快速發(fā)展。經(jīng)過(guò)10年的發(fā)展，到2010年客車(chē)生產(chǎn)和銷(xiāo)售突破40萬(wàn)輛。目前，我國(guó)客車(chē)不僅能滿(mǎn)足我國(guó)道路和客運(yùn)條件，而且還針對(duì)不同的國(guó)外市場(chǎng)開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的車(chē)型，并且在1987年首次出口，之后客車(chē)出口不斷增加，到2003我國(guó)國(guó)內(nèi)客車(chē)實(shí)現(xiàn)批量出口。但此時(shí)出口行為仍然只有少數(shù)個(gè)體企業(yè)和小批量的行為。從2004到2005的出口市場(chǎng)似乎正在積蓄能量，從2006開(kāi)始，我國(guó)客車(chē)出口顯示完整的爆炸性增長(zhǎng)，從2006至2007年客車(chē)出口總量保持2位數(shù)增長(zhǎng)。出口金額超過(guò)2004年近10倍，單車(chē)出口價(jià)格也實(shí)現(xiàn)了翻番。在2008和2009年客車(chē)市場(chǎng)因全球宏觀經(jīng)濟(jì)的影響有所下滑，但出口市場(chǎng)的絕對(duì)數(shù)量的影響比較小。2008全球金融危機(jī)后，隨著國(guó)外穩(wěn)定的高端客戶(hù)不斷增加，產(chǎn)品附加值的不斷增加，中國(guó)客車(chē)出口己經(jīng)進(jìn)入了良陛發(fā)展的軌道。2010年，中國(guó)客車(chē)出口的20194輛，出口金額達(dá)到187959. 4萬(wàn)元。如今，我國(guó)國(guó)產(chǎn)客車(chē)的檔次、配置水平不斷提高，很多客車(chē)上采用了許多轎車(chē)上的技術(shù)。例如在動(dòng)力總成方面采用大功率低排放發(fā)動(dòng)機(jī)1.2研究意義研究中所取得的數(shù)據(jù)為我廠以后車(chē)輛的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)，對(duì)我公司以后產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)有很大的幫助作用。研究中所使用的設(shè)計(jì)方法和模型簡(jiǎn)化方法可為客車(chē)企業(yè)的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)的規(guī)范化提供一定的參考，對(duì)提高我國(guó)國(guó)產(chǎn)客車(chē)的設(shè)計(jì)水平、縮短開(kāi)發(fā)周期和節(jié)約設(shè)計(jì)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(duì)我廠提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平，降低成本，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力起到了很好的促進(jìn)作用。1.3 UG技術(shù)的發(fā)展概況UG技術(shù)即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，是使用計(jì)算機(jī)和圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)師工作?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)大型制造型企業(yè)己普遍實(shí)施了UG系統(tǒng)，取代手工作業(yè)，一些大型汽車(chē)企業(yè)的UG應(yīng)用水平也接近國(guó)際先進(jìn)水平。但由于我國(guó)UG軟件自主研發(fā)術(shù)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家之間存在巨大的差距，國(guó)內(nèi)一些研究機(jī)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(chǎng)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(guó)市場(chǎng)化程度的加深，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，迫使汽車(chē)企業(yè)必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、管理、銷(xiāo)售模式，來(lái)提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)應(yīng)變能力?？梢哉f(shuō)，實(shí)施UG系統(tǒng)是最有效的方式之一。我國(guó)從上世紀(jì)70年代開(kāi)始研究推廣計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。UG技術(shù)在車(chē)身開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用，使原來(lái)的舊模式有了徹底的改觀。設(shè)計(jì)人員通過(guò)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(jué)模式幾何實(shí)體，易于優(yōu)化和改進(jìn)，提高了工作效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。1.4客車(chē)車(chē)身技術(shù)的研究現(xiàn)狀大型客車(chē)按車(chē)身承載形式不同分類(lèi)共有三種:一種是非承載式車(chē)身，第二種是本課題研究的客車(chē)車(chē)身，第三種是全承載車(chē)身。全承載式車(chē)身的主要問(wèn)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(guò)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(chē)。歐洲大型客車(chē)檔次高，生產(chǎn)批量很小，售價(jià)昂貴，此種析架式全承載車(chē)身對(duì)他們來(lái)說(shuō)是比較合適的，而現(xiàn)階段在國(guó)內(nèi)卻很難普及推廣。在客車(chē)行業(yè)發(fā)展初期，客車(chē)生產(chǎn)廠家將客車(chē)車(chē)身用緊固螺栓通過(guò)非金屬墊板和貨車(chē)底盤(pán)連接在一起，這種車(chē)身結(jié)構(gòu)稱(chēng)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(gè)底盤(pán)上面安裝不同的客車(chē)車(chē)身，但此種結(jié)構(gòu)沒(méi)能很好的利用客車(chē)車(chē)身骨架的承載作用，因此這種形式的客車(chē)整備質(zhì)量比較較大，油耗也比較高。為了客車(chē)車(chē)身的輕量化設(shè)計(jì)，并兼顧客車(chē)車(chē)身與底盤(pán)的匹配，我們將底盤(pán)車(chē)架橫梁加寬并與客車(chē)車(chē)身側(cè)圍骨架焊接在一起，使底盤(pán)和車(chē)身骨架組合成一個(gè)完整的整體，車(chē)身骨架也承擔(dān)一部分車(chē)輛載荷，此種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為客車(chē)式結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)階段，我國(guó)絕大部分客車(chē)為此種客車(chē)式結(jié)構(gòu)。但這種客車(chē)式結(jié)構(gòu)仍保留了重量比較大的底盤(pán)車(chē)架，這使車(chē)輛輕量化設(shè)計(jì)受到了很大限制。為了進(jìn)一步減輕客車(chē)車(chē)身自重以及使車(chē)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(chē)車(chē)身來(lái)取代笨重的車(chē)架。這種車(chē)架具有兩貫通式縱梁和一些與客車(chē)車(chē)身等寬的橫梁，這與車(chē)身骨架形成一個(gè)剛性的空間全承載系統(tǒng)。從而使客車(chē)車(chē)身的各部件都參與承載，使各部件承載時(shí)相互關(guān)聯(lián)、協(xié)調(diào)。這能充分發(fā)揮材料的最大強(qiáng)度，使整車(chē)車(chē)身重量比較小而剛度、強(qiáng)度比較大。1.5本論文的研究?jī)?nèi)容及目標(biāo)1、進(jìn)行客車(chē)式車(chē)身的總體方案設(shè)計(jì)。2,應(yīng)用UG三維軟件對(duì)此款車(chē)身骨架進(jìn)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(jìn)行此款車(chē)輛的前后橋軸荷分配的計(jì)算。并對(duì)此款客車(chē)式車(chē)身在理論上進(jìn)行受力分析和強(qiáng)度校核。4、對(duì)此款車(chē)身骨架進(jìn)行有限元分析。5、對(duì)此款樣車(chē)進(jìn)行各項(xiàng)性能試驗(yàn)，通過(guò)檢驗(yàn)證明了此款樣車(chē)滿(mǎn)足了我國(guó)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)這一課題的研究，我們利用客車(chē)式車(chē)身技術(shù)構(gòu)建了一種12米客車(chē)車(chē)身，并對(duì)車(chē)此身進(jìn)行有限元分析。通過(guò)理論計(jì)算分析此車(chē)身是否滿(mǎn)足強(qiáng)度剛度要求。并通過(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)此款客車(chē)式客車(chē)車(chē)身的可靠性。第2章車(chē)身的總體設(shè)計(jì)2.1車(chē)身的總體設(shè)計(jì)方案本車(chē)型車(chē)身的設(shè)計(jì)方案為:一種三段式底架的長(zhǎng)途大客車(chē)客車(chē)車(chē)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(chē)式車(chē)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(gè)整體承載載荷的框架。通過(guò)各個(gè)連結(jié)點(diǎn)，整車(chē)骨架形成若干個(gè)封閉環(huán)結(jié)構(gòu)“一。車(chē)身骨架結(jié)構(gòu)布置圖見(jiàn)圖2. l o圖2. 1車(chē)身骨架結(jié)構(gòu)布置方案2.2車(chē)輛布置形式本車(chē)型的布置形式如下表2. 1所示:表2. 1車(chē)型布置形式2.3車(chē)身主要尺寸的確定1、車(chē)身長(zhǎng)度本車(chē)型是一款12米級(jí)長(zhǎng)度車(chē)型，考慮到制造誤差，整車(chē)完成后長(zhǎng)度不大于12米，此車(chē)車(chē)身長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為12000mm o2、軸距、前懸和后懸根據(jù)本車(chē)型軸荷分配的要求，以及GB7258-2004機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件的規(guī)定，確定本車(chē)型軸距為6100mm。根據(jù)法規(guī)要求及本車(chē)運(yùn)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(chē)型的前懸為1940mm，后懸為2755mm。3、車(chē)高、車(chē)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(chē)最高不超過(guò)3200mm最寬不超過(guò)2500mm，并考慮到車(chē)身外形的協(xié)調(diào)美觀;車(chē)輛總高設(shè)計(jì)為2500mm。車(chē)輛總寬設(shè)計(jì)為2520mm(確定車(chē)寬時(shí)，應(yīng)在滿(mǎn)足法規(guī)要求的前提下，盡量加大，從而使座椅在滿(mǎn)足寬度440的情況下，有足夠的過(guò)道寬度。還應(yīng)考慮到制造誤差，使車(chē)輛制作出來(lái)后車(chē)寬不大于法規(guī)要求。)。此車(chē)型的車(chē)身主要尺寸見(jiàn)下表2. 2 02.4車(chē)輛質(zhì)量參數(shù)的確定車(chē)輛質(zhì)量參數(shù)確定時(shí)首先要考慮能滿(mǎn)足國(guó)家法規(guī)要求，因法規(guī)要求比較低容易滿(mǎn)足。車(chē)輛質(zhì)量參數(shù)確定時(shí)還要參考其他廠家同類(lèi)產(chǎn)品質(zhì)量參數(shù)以及本廠其他相同長(zhǎng)度車(chē)型。為了滿(mǎn)足載客量，同時(shí)又要降低燃油消耗量，所以車(chē)輛的最大總質(zhì)量盡量加大，但車(chē)輛自重盡量減小。1、車(chē)輛的總質(zhì)量Ma和前后橋的選擇根據(jù)此車(chē)乘客區(qū)長(zhǎng)度尺寸可以計(jì)算出此車(chē)最大載客量為39人(具體計(jì)算方法見(jiàn)后面章節(jié))。乘客每人按65千克計(jì)算，乘客重量為65X39=2535千克。車(chē)輛整備質(zhì)量的估算:根據(jù)底盤(pán)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(chē)身部分的總質(zhì)量可控制在4550千克內(nèi);可以確定車(chē)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(jì)算進(jìn)行前后橋的選擇。前橋:選用東風(fēng)4.2T車(chē)橋，其型號(hào)為30JS20E-00005，其理論承載重量為4200千克，因此可以確定此車(chē)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(hào)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(chē)輛最大總質(zhì)量11600千克。2、輪胎的選擇根據(jù)車(chē)輛最大總質(zhì)量以及所選的車(chē)橋，我們選用佳通9822.5輪胎，此輪胎理論承載能力單胎時(shí)每胎為2240千克，雙胎時(shí)每胎為2120千克。此車(chē)輪胎總的承載能力為12960千克。綜合以上所述，此款車(chē)輛最大總質(zhì)量確定為Ma=11600千克。2.5車(chē)輛主要性能參數(shù)的確定1、動(dòng)力性能參數(shù)見(jiàn)下表2. 32、燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù)等速90km/h百公里油耗毛18L/100km;3、制動(dòng)性能參數(shù)見(jiàn)下表2. 4表2. 4制動(dòng)性能參數(shù)4,最小轉(zhuǎn)彎直徑Dmin本車(chē)最小轉(zhuǎn)彎直徑Dmin -14米。5、通過(guò)性參數(shù)此車(chē)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(chē)接近角在8-13。之間，離去角在7140220mm。第3章 客車(chē)車(chē)身UG建模UG是法國(guó)達(dá)索公司大型高端計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/制造/工程集成應(yīng)用軟件，在全球計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/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(gè)非常重要的組成部分，它可以幫助制造商設(shè)計(jì)自己的新產(chǎn)品，它可以支持從生產(chǎn)項(xiàng)目的早期階段，具體的設(shè)計(jì)，分析，仿真，組件保持在所有的工業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程。UG是汽車(chē)工業(yè)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，在歐洲，亞洲和北美國(guó)最大汽車(chē)制造商的核心設(shè)計(jì)系統(tǒng)。在造型，車(chē)身和發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，適合各種車(chē)輛設(shè)計(jì)和制造提供了一個(gè)端到端解決方案。3.1客車(chē)式長(zhǎng)途客車(chē)車(chē)身底架建模本車(chē)型底架建模共分為三個(gè)設(shè)計(jì)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(jiàn)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(dòng)機(jī)，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(chē)車(chē)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(gè)框架結(jié)構(gòu)。這個(gè)框架結(jié)構(gòu)通過(guò)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(huì)超過(guò)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(pán)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(dòng)機(jī)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(zhǎng)途大客車(chē)和旅游客車(chē)。國(guó)內(nèi)引進(jìn)和開(kāi)發(fā)的豪華客車(chē)大部分都采用這種結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)便于設(shè)計(jì)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(chē)型采用前2后4空氣懸架，因此前段底架總成設(shè)計(jì)不僅要考慮底架和前橋的裝配關(guān)系，還要考慮此車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)和兩個(gè)前氣囊的的安裝。前段底架第一橫梁位置(底架前懸)由整車(chē)前懸尺寸，儀表臺(tái)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(gè)橫梁相連。左右縱梁與三個(gè)橫梁組成兩個(gè)封閉方框。第一橫梁在前段底架最前端，為拖車(chē)橫梁。由于位置所限，此車(chē)型拖車(chē)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(shí)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(chē)型為客車(chē)式車(chē)身，底架與車(chē)身骨架共同承受車(chē)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(shí)連接在一起。這種橫梁與左右縱梁的連接方式同時(shí)具有剛性抗彎和柔性抗扭的這兩種特點(diǎn)，是這種客車(chē)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(shí)，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(fù)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(fù)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?yàn)榇塑?chē)為前2后4空氣氣囊懸架。懸架處為高負(fù)荷區(qū)。為增加此處縱梁強(qiáng)度，通過(guò)連接型鋼將此處前段底架縱梁與中段底架縱梁連接起來(lái)，并在連接型鋼外面增加加強(qiáng)鋼板。連接型鋼和加強(qiáng)鋼板與縱梁的連接方式為塞焊。兩縱梁的最后端為車(chē)輛倉(cāng)體的前端。底架前段模型見(jiàn)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(qiáng)度和剛度在矩形方框的各個(gè)角部位設(shè)計(jì)有加強(qiáng)角兩縱梁的前端為車(chē)內(nèi)乘客過(guò)道前端臺(tái)階處，兩縱梁的后端為車(chē)內(nèi)后排五人椅前臺(tái)階處。中段底架具體布置見(jiàn)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(dòng)機(jī)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?yàn)榇塑?chē)為前2后4空氣氣囊懸架。懸架處為高負(fù)荷區(qū)。為增加此處縱梁強(qiáng)度，通過(guò)連接型鋼將此處前段底架縱梁與中段底架縱梁連接起來(lái)，并在連接型鋼外面增加加強(qiáng)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(gè)封閉的方框結(jié)構(gòu)，增加了后橋處底架的強(qiáng)度。本車(chē)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(mén)位置確定。第一格柵與乘客門(mén)前立柱對(duì)齊并焊接在一起。第二格柵與乘客門(mén)后立柱對(duì)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(mén)后立柱和司機(jī)窗后立柱及頂骨架上此處的橫梁組成一個(gè)封閉環(huán)以增加客車(chē)整體強(qiáng)度。此車(chē)裝壁掛式導(dǎo)游椅。因此需在乘客門(mén)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(chē)，我們?cè)诔丝烷T(mén)后立面上預(yù)留導(dǎo)游椅凹臺(tái)，在凹臺(tái)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(guò)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(jiàn)下圖3. 7。2、中間地板骨架建模中間地板骨架在前后兩車(chē)橋之間，他由四個(gè)格柵和其他連接梁組成。四個(gè)格柵分別是前橋后格柵，后橋前格柵以及中間兩個(gè)行李倉(cāng)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(cāng)容積又要保證車(chē)輛行駛時(shí)輪胎不與此格柵干涉?；谝陨蟽牲c(diǎn)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(cāng)前格柵位置的確定。因此車(chē)油箱放在前輪后第一個(gè)倉(cāng)中，因此中間行李倉(cāng)前格柵位置只要保證此格柵前的空間能放開(kāi)油箱即可。中間行李倉(cāng)后格柵位置的確定。因此格柵前后都為行李倉(cāng)，因此此格柵位置確定時(shí)，考慮此格柵前后兩個(gè)行李倉(cāng)門(mén)大小的統(tǒng)一性。己利于車(chē)間工人的施工。中間兩個(gè)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(qiáng)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(shí)與底架連接在一起，這使車(chē)身整個(gè)下部骨架組成一個(gè)完整的空間框，增加了骨架的強(qiáng)度。中間地3、后段地板骨架建模后段地板骨架建模時(shí)需注意骨架不與發(fā)動(dòng)機(jī)干涉，注意預(yù)留變速箱和發(fā)動(dòng)機(jī)檢修口。后段地板骨架建模見(jiàn)下圖3. 9 03.2左側(cè)骨架總成建模左側(cè)骨架位于車(chē)身左側(cè)，它由邊窗立柱，兩根貫通縱梁，倉(cāng)門(mén)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(diǎn)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(cāng)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(gòu)，邊窗中間三塊玻璃尺寸大小一樣。同時(shí)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(duì)齊以形成封閉環(huán)。在邊窗下縱梁與行李倉(cāng)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(jiàn)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(shí)位置關(guān)系。第四章車(chē)身結(jié)構(gòu)有限元分析4.1車(chē)身模型的簡(jiǎn)化客車(chē)式客車(chē)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(gè)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(guò)程中我們采取了一些簡(jiǎn)化措施1、將空間中的曲面梁簡(jiǎn)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(jiǎn)化為若干個(gè)直梁，這種簡(jiǎn)化對(duì)整個(gè)車(chē)身結(jié)構(gòu)的計(jì)算影響很小。2、將有厚度的梁簡(jiǎn)化為無(wú)厚度的梁，在計(jì)算時(shí)再約束梁的厚度。3、忽略車(chē)身蒙皮。車(chē)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(duì)車(chē)身骨架的強(qiáng)度具有加強(qiáng)作用。這樣計(jì)算的結(jié)果將更加安全可靠。4.2車(chē)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(chē)式客車(chē)車(chē)身骨架所承受的載荷主要是由車(chē)身骨架、底架、底盤(pán)、座椅、乘員、空調(diào)系統(tǒng)及車(chē)身各種附件的重量產(chǎn)生的。根據(jù)車(chē)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(diǎn)載荷，放置在其所在位置的薄壁梁的節(jié)點(diǎn)位置上.17王智明，崔穎，盧華濤，張冠棋.UG VS實(shí)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(guó)軍.UG VS在汽車(chē)數(shù)字化工程中的應(yīng)用.制造業(yè)自動(dòng)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(chē)車(chē)身逆向設(shè)計(jì).計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，2010，37(7):48一50.