輕型貨車車架畢業(yè)設(shè)計及有限元分析【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 車架作為汽車的承載集體，安裝著 發(fā)動機(jī)、轉(zhuǎn)向系、懸架、 駕駛室、貨廂等有關(guān)部件和總成，承受著傳遞給它的各種力和力矩。車架 工作狀態(tài)十分復(fù)雜，根 本無法用簡單的數(shù)學(xué)方法對其進(jìn)行準(zhǔn)確的分析計算 ,而 采用有限元方法可以對車架 的靜態(tài)特征進(jìn)行較為準(zhǔn)確的分析， 從 而 經(jīng)驗設(shè)計進(jìn)入到科學(xué)設(shè)計階段。 本文對該 輕型貨車車架進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并運(yùn)用有限元方法對其進(jìn)行靜態(tài)分析。 首先通過 計算，對車架的材料、主要參數(shù)、結(jié)構(gòu)形式等進(jìn)行選擇，并根據(jù)車架的主要技術(shù)參數(shù)，計算車架的剛度、撓度、扭轉(zhuǎn)角等。其次，針對該車架運(yùn)用 軟件進(jìn)行有 限元模型的建立。在忠于主要力學(xué)特性的前提下，對車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的簡化。建立有限元模型時考慮了若干問題，比如：結(jié)構(gòu)簡化的處理，單元的選取，單元數(shù)量的控制，單元質(zhì)量的檢查，網(wǎng)格的布局，還有連接方式的模擬等。對車架有限元模型進(jìn)行靜態(tài)分析，并從中得出結(jié)論。 文中闡述了車架結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本方法及建立車架有限元模型 的基本原則。通過對車架進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計、有限元分析，從而使車架的承載能力提高，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化。 關(guān)鍵詞 ：車架 ；結(jié)構(gòu)設(shè)計 ； ；有限元模型；有限元分析 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 he as a of as of of is is it is to of be to of so of go on to on to it is in to on to of of so on in of is to on to so on to At of is of so as to of ； 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 摘要 I 1 章 緒論 1 究背景 1 車研究的目的和意義 1 架國內(nèi)外研究狀況 2 要研究內(nèi)容 3 第 2 章 輕型貨車的車架設(shè)計 4 架概述 4 架的設(shè)計要求 4 架的類型 4 架的制造工藝及材料 7 架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 8 架的撓度計算 9 架的彎矩及彎應(yīng)力計算 10 架的扭矩及扭轉(zhuǎn)角計算 12 章小結(jié) 13 第 3 章 車架三維模型的建立 14 軟件介紹 14 維模型的建立 15 章小結(jié) 20 第 4 章 車架 有限元分析 21 21 型貨車有限元模型的處理 26 架幾何數(shù)據(jù)處理 27 格劃分的基 本原則 27 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 格的質(zhì)量控制 27 架彎曲工況分析 29 曲工況下的約束與載荷 29 曲工況結(jié)果分析 29 架扭 轉(zhuǎn)工況分析 31 轉(zhuǎn)工況下約束與載荷 31 轉(zhuǎn)工況結(jié)果分析 31 架制動工況分析 32 架制動工況下約束與載荷 32 動工況結(jié)果分析 32 章小結(jié) 33 結(jié)論 34 參考文獻(xiàn) 35 致謝 36 附錄 37 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 緒 論 究背景 汽車作為交通 運(yùn)輸工具之一 ,發(fā)揮著非常重要的作用。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 ,汽車工業(yè)得到了飛速發(fā)展 ,因此要求提供更多更好的結(jié)構(gòu)輕、性能好、質(zhì)量高、用途廣、安全可靠的汽車。 車架作為汽車的承載基體， 為貨車、中型及以下的客車、中高級和高級轎車所采用，支承著發(fā)動機(jī)、離合器、變速器、轉(zhuǎn)向器、非承載式車身和貨箱等所有簧上質(zhì)量的有關(guān)機(jī)件，承受著傳給它的各種力和力矩 1。 因而 ,車架的強(qiáng)度和剛度在汽車總體設(shè)計中顯得非常重要。 但同時也應(yīng)該考慮以下幾點(diǎn)： （ 1）機(jī)構(gòu)之間的相對位置及車身變形； （ 2）可靠性和使用壽命； （ 3）振動和噪聲； （ 4）乘坐舒適性、操縱穩(wěn)定性和通過性 2。 車架工作狀態(tài)十分復(fù)雜，根本無法用簡單的數(shù)學(xué)方法對其進(jìn)行準(zhǔn)確的分析計算，以往設(shè)計時大多采用經(jīng)驗公式進(jìn)行驗算 ,不能準(zhǔn)確地計算出車架各個部件的應(yīng)力和變形 ,而以樣車進(jìn)行試驗并根據(jù)試驗結(jié)果進(jìn)行修正成本較高 。隨著計算機(jī)的出現(xiàn)與飛速發(fā)展，車架作為一個大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)對其進(jìn)行有限元分析計算已廣為應(yīng)用。有限元法的基本思路就是將復(fù)雜結(jié)構(gòu)視為由簡單的基本的有限元單元所組成，是一種離散化數(shù)值計算方法，借助于矩陣方法與計算機(jī)相結(jié)合，可以進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分析 3?，F(xiàn)今階段多采用 軟件 進(jìn)行模型建立，再通過 件對其進(jìn)行分析，這樣大大的節(jié)省了車架設(shè)計所需要的時間，方便了車架設(shè)計者。 采用有限元方法可以對車架靜態(tài)特性進(jìn)行較為準(zhǔn)確的分析， 因而 使車架設(shè)計提升到了一個新的高度，從經(jīng)驗設(shè)計進(jìn)入到科學(xué)設(shè)計階段。 車 研究的目的和意義 車架是一種復(fù)雜的超靜定結(jié)構(gòu)。車架不僅要承擔(dān)安裝在其上面的部件和運(yùn)載貨物的載荷，而且還要承受行駛時路面不平帶來的隨機(jī)激勵，以及動力傳動系扭轉(zhuǎn)振動的影響，這給車架的結(jié)構(gòu)分析帶來很大的困難。而對于載貨汽車來說，增大車輛承載能力，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化，提高車輛的使用壽命 ，是載貨車輛設(shè)計的首要任務(wù) 4。車架作買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 為整個車輛的核心總成，其結(jié)構(gòu)性能對車輛的整體性能有著很大的影響。 早在五六十年代，車架剛強(qiáng)度設(shè)計是經(jīng)驗設(shè)計方法，即利用材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和彈性力學(xué)的經(jīng)驗公式對簡化的車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析設(shè)計。這種根據(jù)組合梁的剛強(qiáng)度理論來實現(xiàn)的方法簡單易行但是對結(jié)構(gòu)做了大量的簡化。因此不可避免的會造成車架各部分強(qiáng)度不合理的現(xiàn)象。 隨著現(xiàn)代汽車設(shè)計要求的日益提高，將有限元法運(yùn)用于車架設(shè)計已經(jīng)成為必然的趨勢，主要體現(xiàn)在： （ 1） 運(yùn)用有限元法對初步設(shè)計的車架進(jìn)行 輔助分析將大大提高車架開發(fā)、設(shè)計、分 析和制造的效能和車架的性能； （ 2） 車架在各種載荷作用下，將發(fā)生彎曲、偏心扭轉(zhuǎn)和整體扭轉(zhuǎn)等變形。傳統(tǒng)的車架設(shè)計方法很難綜合考慮汽車 的復(fù)雜受力及變形情況，有限元法能夠很好的解決這一問題； （ 3） 通過對車架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，可以進(jìn)一步降低車架的重量，在保證車架性能的前提下充分的節(jié)省材料，對降低車架的成本具有重要的意義 5。 綜上所述，有限元法已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車設(shè)計的重要工具之一，在汽車產(chǎn)品更新速度快，設(shè)計成本低、輕量化和舒適性要求越來越高的今天，對于提高汽車產(chǎn)品的質(zhì)量、降低產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)制造成本，提高汽車產(chǎn)品在市 場上的競爭能力具有重要意義 6。 架國內(nèi)外研究狀 況 在國外，從 60 年代起就開始運(yùn)用有限元法進(jìn)行汽車車架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的計算。1970 年美國宇航局將 限元分析程序引入汽車結(jié)構(gòu)分析中，對車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜強(qiáng)度有限元分析，減輕了車架的自重，是最早進(jìn)行車架輕量化的分析。當(dāng)前，國外各大汽車公司利用有限元軟件進(jìn)行車架結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析、模態(tài)分析的技術(shù)已非常成熟，其工作重心已轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)分析、噪聲分析、碰撞分析等領(lǐng)域。特別是隨機(jī)激勵響應(yīng)分析備受青睞，主要 是因為它可用來進(jìn)行車的強(qiáng)度、剛度、振動舒適 性和噪聲等方面的分析 7。 國外將有限元法引入到車架強(qiáng)度計算比較早，而我國大約是在七十年代末才把有限元法應(yīng)用于車架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計分析中。在有限元法對汽車車架結(jié)構(gòu)的分析中，早期多采用梁單元進(jìn)行結(jié)構(gòu)離散化。分析的初步結(jié)果是令人滿意的，但由于梁單元本身的缺陷，例如梁單元不能很好的描述結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的車架結(jié)構(gòu)，不能很好的反映車架橫梁與縱梁接頭區(qū)域的應(yīng)力分布，而且它還忽略了扭轉(zhuǎn)時截面的翹曲變形，因此梁單元分析的結(jié)果是比較粗糙的。而板殼單元克服了梁單元在車架建模和應(yīng)力分析時的局限，基本上可以作為一種完全的強(qiáng)度預(yù)測手段。 近十年來，由于計算機(jī)軟件與硬件的買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 飛速發(fā)展，板殼單元逐漸被應(yīng)用到汽車車架結(jié)構(gòu)分析中，使分析精度大為提高，由過去的定性或半定量的分析過度到定量階段 8。隨著計算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，特別是微機(jī)性能的大幅提高及普及，在微機(jī)上進(jìn)行有限元分析已不再是很困難的事，同時有限元分析的應(yīng)用得以向廣度和深度發(fā)展。 綜合分析這些文獻(xiàn)可知，當(dāng)前國內(nèi)對于有限元法應(yīng)用于車架結(jié)構(gòu)分析的研究只是限于對車架或車架結(jié)構(gòu)在靜態(tài)扭轉(zhuǎn)、彎曲載荷以及幾種極限工況載荷作用下的分析，得出車架結(jié)構(gòu)的靜態(tài)應(yīng)力分布，并對其進(jìn)行了局部的修改，由于軟硬件對計算模 型規(guī)模的限制，模型的細(xì)化程度不夠，因而結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度分析的結(jié)構(gòu)還比較粗略，計算結(jié)果多用來進(jìn)行結(jié)構(gòu)的方案比較，離虛擬試驗的要求還有相當(dāng)大的差距。 要 研究內(nèi)容 結(jié)合相關(guān)參考文獻(xiàn)和實際設(shè)計要求，再參考以往的研究成果以及國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀，確定主要研究內(nèi)容如下： （ 1） 針對輕型貨車車架為 研究對象，進(jìn)行簡單的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及剛度、撓度、扭轉(zhuǎn)角等校核計算； （ 2） 研究應(yīng)用有限元法靜態(tài)分析所用軟件基礎(chǔ)； （ 3） 以該輕型貨車車架為研究對象利用 軟件建立車架有限元模型； （ 4） 以該車架有限元模型為研究對象導(dǎo)入 用 件 對車架有限 元模 型進(jìn)行靜態(tài)有限元分析。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 第 2 章 輕型貨車的車架 設(shè)計 架概述 車架是汽車各總成的安裝基體，它將發(fā)動機(jī)和車身等總成連成一個有機(jī)的整體，即將各總成組成一輛完整的汽車。同時，還承受汽車各總成的質(zhì)量和有效載荷，并承受汽車行駛時所產(chǎn)生的各種力和力矩，以及各種靜載荷和動載荷 4。 架的設(shè)計要求 （ 1） 有足夠的強(qiáng)度。保證在各種復(fù)雜受力的情況下車架不受破壞。要 求有足夠的疲勞強(qiáng)度，保證汽車大修里程內(nèi)，不至于有嚴(yán)重的疲勞損傷； （ 2） 有足夠的彎曲剛度。保證汽車在各種復(fù)雜受力的使用條件下， 固定在車架上的各總成不至因為變形而早期損壞或失去正常的工作能力； （ 3） 有適當(dāng)?shù)呐まD(zhuǎn)剛度。當(dāng)汽車行駛于不平路面時，為了保證汽車對路面的不平度的適應(yīng)性，提高汽車的平順性和通過能力，要求具有合適的扭轉(zhuǎn)剛度 。通常要求車架兩端的扭轉(zhuǎn)剛度大些，而中間部分的扭轉(zhuǎn)剛度適當(dāng)小些； （ 4） 盡量減輕質(zhì)量。由于車架較重，對于鋼板的消耗量相當(dāng)大。因此，車架應(yīng)該按照等強(qiáng)度的原則進(jìn)行設(shè)計，以減輕汽車的自重和降低材料消耗量。在保證強(qiáng)度的條件下，盡量減輕車架的質(zhì)量。 架 的類型 車架是按照結(jié)構(gòu)的不同來分類的，主要結(jié)構(gòu)型式有框式、脊梁式和綜合式。其中框式又可分為周邊式、 x 形和邊梁式。 1、 周邊式車架 這種車架是從邊梁式車架派生出來的，前后兩端縱梁變窄，中部縱梁加寬。中部寬度取決于車門檻梁的內(nèi)壁寬；前端寬度取決于前輪距及前輪最大轉(zhuǎn)角；后端寬度則由后輪距確定。左右相關(guān)縱梁由橫梁連接。其最大特點(diǎn)是前后兩段縱梁系經(jīng)所謂的緩沖臂或抗扭盒與中部縱梁焊接相連。前緩沖臂位于車廂前圍板下部傾斜踏板前方；后緩沖臂位于后座下方。其結(jié)構(gòu)形狀容許緩沖臂有一定的彈性變形，可吸收來自不平路面的沖擊和降低車 內(nèi)噪聲。此外車架中部加寬既有利于提高汽車的橫向穩(wěn)定性，又減短了車架縱梁外側(cè)裝置件的懸伸長度。在前后車輪縱梁向上彎曲以讓出前后獨(dú)立懸架或非斷開式后橋的運(yùn)動空間。采用這種車架時車身地板上的傳動軸通道所形成的鼓包買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 不大，但門檻較寬，因此多用于中級以上的轎車。 2、 X 形車架 這種車架為一些轎車所采用。車架的中部位于汽車縱向?qū)ΨQ平面上的一根矩形斷面的空心脊梁，其前后端焊以叉形梁，形成 端的叉形梁用于支承動力 后端則用于安裝后橋。傳動軸經(jīng)過中部管梁向后方。中部管梁的扭轉(zhuǎn)剛度很大。前后叉形邊梁由一些橫梁 相連，后這還用于加強(qiáng)前、后懸架的支承。管梁部分位于乘客的腳下位置且在車寬的中間，因此不妨礙在其兩側(cè)的車身地板的降低，但地板中間有較大的縱向鼓包。門檻的寬度不大。 3、 邊梁式車架 又稱梯形車架，是由兩根相互平行的縱梁和若干根橫梁組成。其彎曲剛度較大，而當(dāng)承受扭矩時，各部分同時產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)，其特點(diǎn)是便于安裝車身、車箱和布置其他總成，易于汽車的改裝和變形，因此被廣泛應(yīng)用在載貨汽車、越野汽車、特種車輛和用貨車底盤改裝的大客車上。 載貨汽車梯形車架有兩根相互平行開口朝內(nèi)、沖壓制成的槽型縱梁及一些沖壓制成的開口槽型橫 梁組合而成。通常，縱梁的上表面沿全長不變或局部降低，而兩端的下表面則可根據(jù)應(yīng)力情況，適當(dāng)?shù)南蛏鲜湛s。即縱梁中部相當(dāng)長的范圍內(nèi)具有最大高度和寬度，而兩端可根據(jù)應(yīng)力情況相應(yīng)的縮小。車架寬度多為全長等寬。 4、 脊梁式車架 這種車架主要由一根位于中央且貫穿汽車全長的較粗縱梁和若干根懸伸托架組成。中央縱梁可以是圓管狀，也可以是箱形斷面。這種車架的扭轉(zhuǎn)剛度合適，容許車輪跳動的空間大，適合采用獨(dú)立懸架，但制造工藝復(fù)雜。 (a) 周邊式車架 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 （ b） X 形車架 (c) 梯形車架 圖 架 圖 貨汽車的梯形車架 5、 綜合式車架 這種車架的前后部分相似于邊梁式車架，以便分別安裝發(fā)動機(jī)和驅(qū)動橋，中部為一短脊梁管，傳動軸從短管內(nèi)通過。是邊梁式和脊梁式 9的綜合，中部的抗扭剛度合適，但中部地板凸包較大， 制造工藝復(fù)雜。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 圖 梁式車架 圖 合式車架 架的制造工藝及材料 車架縱橫梁的其 他零件的制造，多采用鋼板的冷沖壓工藝在大型壓力機(jī)上沖孔及成型， 也有采用槽鋼、工字鋼、管料等型材制造的。貨車車架的組裝多采用冷鉚工藝，必要時也可采用特制的防松螺栓連接。為保證車架的裝配尺寸，組裝時必須有可靠的定位和夾緊，特別應(yīng) 保證有關(guān)總成在車架上的定位尺寸及支承點(diǎn)的相對位置的精度。 車架材料應(yīng)具有足夠高的屈服極限和疲勞極限，低的應(yīng)力集中敏感性，良好的冷沖壓性能和焊接性能。低碳和中碳低合金鋼能滿足這些要求。車架材料與所選定的制造工藝密切相關(guān)。拉伸尺寸較大或形狀復(fù)雜的沖壓件需采用沖壓性能好的低碳鋼或低碳合金鋼 08， 0909鋼板制造；拉伸尺寸不大、形狀又不復(fù)雜的沖壓件常采用強(qiáng)度稍高的 20、 25、 160910鋼板制造。強(qiáng)度更高的鋼板在冷沖壓時易開裂且沖壓回彈較大，故不宜采用。有的重型貨車、自卸 車、越野車為了提高車架強(qiáng)度，減小質(zhì)量而采用中碳合金鋼熱壓成形，再經(jīng)熱處理，例如采用 30 450高到 480 620用30板制造縱橫梁也可采用冷沖壓工藝。 鋼板經(jīng)冷沖成形后，其疲勞強(qiáng)度要降低，靜強(qiáng)度高、延伸率小的材料的降低幅度更大。常用的車架材料在成形后的疲勞強(qiáng)度約為 140 160 貨車根據(jù)其裝載質(zhì)量的不同，輕、中型貨車沖壓縱梁的鋼板厚度為 5 0 7 0型貨車沖壓縱梁的鋼板厚度為 7 0 9 0型斷面縱梁上、 下翼緣的寬度尺寸買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 約為其腹板高度尺寸的 35 40 。 架的 結(jié)構(gòu)設(shè)計 車架應(yīng)有足夠的彎曲剛度，以使裝在其上的有關(guān)機(jī)構(gòu)之間的相對位置在汽車行駛過程中保持不變并使車身的變形最??；車架也應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，以保證其有足夠的可靠性與壽命，縱梁等主要零件在使用期內(nèi)不應(yīng)有嚴(yán)重變形和開裂 10。 縱梁作為車架的主要承載元件，也是車架中最大的加工件，其形狀應(yīng)力求簡單。其中載貨汽車的車架縱梁延全長多取平直且斷面也不變或少變，以簡化工藝 。因此載貨汽車的斷面多采用開口朝內(nèi)的槽形，槽形斷面梁的彎曲剛度大、強(qiáng)度高、工藝性好，零件 的安裝與緊固方便。同 時由若干根橫梁將左右縱梁聯(lián)在一起，構(gòu)成一完整的車架，其中橫梁起 支承某些總成， 保證車架有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度，限制其變形和降低某些部位的應(yīng)力 的作用 11。 （ 1）垂直載荷 車身、車架的自重、裝在車架上個總成的載重和有效載荷（乘員和貨物），該載荷使車架產(chǎn)生彎曲變形。 （ 2）對稱垂直動載荷 車輛在水平道路上高速行使時產(chǎn)生，其值取決于垂直靜載荷和加速度，使車架產(chǎn)生彎曲變形。 （ 3）斜對稱動載荷 在不平道路上行使時產(chǎn)生的。前后車輪不在同一平面上，車架和車身一起歪斜，使車架發(fā)生扭轉(zhuǎn)變 形。其大小與道路情況，車身、車架及車架的剛度有關(guān)。 因此這些因素都應(yīng)該考慮在內(nèi)，盡量使其都滿足條件。 根據(jù)前面部分所述，選擇等寬的梯形車架， 車架寬度主要由前后輪距確定的，確定車架寬度按以下原則進(jìn)行： （ 1）車架前部寬度主要考慮前輪的最大轉(zhuǎn)角，選 用成型的發(fā)動機(jī)要考慮發(fā)動 機(jī)的安裝，有時結(jié)合駕駛室的安裝統(tǒng)一考慮； （ 2） 車架 中部的寬度要考慮發(fā)動機(jī)及發(fā)動機(jī)附件（排氣管、變速操縱桿）的安裝； （ 3） 為 考慮高速車的穩(wěn)定性，希望增加車架后部寬度，以便能加大后簧托距； （ 4） 對雙胎車，車架后部寬度取決于輪胎、板簧、車架三者 的間隙； （ 5）從簡 化工藝的角度看，最好做成前后等寬，對低價位的產(chǎn)品，這一點(diǎn)很重要 ； （ 6） 考慮標(biāo)準(zhǔn)的要求，我國汽車專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定輕 型載貨車邊梁式車架的寬度 為7405m。 因此確定車架寬度為 740并根據(jù)現(xiàn)有資料參考確定軸距 3800架長度 為 6200梁采用槽型鋼結(jié)構(gòu) ，槽型鋼型號： 12 *（ ），橫梁鋼板厚度買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 都采用 架材料采用 根據(jù)現(xiàn)有資料參考確定車架第一橫梁 的 位置，選取槽型鋼結(jié)構(gòu)。根據(jù)所選取的發(fā)動機(jī)（云內(nèi) 4100的外型尺寸及同類車型的參考，確定發(fā)動機(jī)安裝孔位置。同時根據(jù)發(fā)動機(jī)安裝位置到油底殼的距離確定車架第二橫梁的位置，第二橫梁下凹，鋼板厚度 據(jù)發(fā)動機(jī)（長 800、 離合器（長 230和變速器（ 00外型尺寸 以及傳動軸長度 和駕駛室外型尺寸 確定車架第三橫梁的位置 和車架第四橫梁的位置， 為了便于變速器安裝及各種總成的布置，第三和第四橫梁采用帽型結(jié)構(gòu)（上凸），寬度 200中傳動軸采用兩根。根據(jù) 發(fā)動機(jī)安裝位置及現(xiàn)有資料，確定前橋鋼板彈簧位置，再根據(jù)軸距（ 3800和備胎安裝位置（第六橫梁中部）及尺寸（外徑 810確定后驅(qū)動橋和鋼板彈簧位置，繼而確定車架第五和第六橫梁的位置，第五和第六橫梁采用槽型鋼結(jié)構(gòu)。第七橫梁位于車架末端，采用槽型鋼結(jié)構(gòu)。所有槽型鋼結(jié)構(gòu)的橫梁寬度 均 為 53油箱位置位于車架左側(cè)第三橫梁稍后一點(diǎn)，油箱支架型號 寸 120420320 R （油箱代號： 1101寸 1 2 03 0 04 0 06 0 0 R ）。蓄電池位于車架右側(cè)第三橫梁稍后一點(diǎn)，蓄電池安裝架尺寸 2 3 52 1 01 7 54 1 0 （蓄電池型號： 6寸 2 2 52 0 21 7 04 0 3 ）。 由于條件和自身水平的限制 ，根據(jù)前面 確定 的 車架的具體結(jié)構(gòu)如下 ： 圖 架結(jié)構(gòu)圖 架的撓度計算 為了保證整車及有關(guān)機(jī)機(jī)件的正常工作，對縱梁的最大撓度應(yīng)予以限制。這就要求對縱梁的彎曲剛度進(jìn)行校核。如果把縱梁看成支承跨度 l 為軸距的簡支梁，根據(jù)材料買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 力學(xué)給出的截 面極慣性矩 J 的簡支梁在其跨度 l 的中間承受集中載荷 P 時，撓度 f 與剛度 關(guān)系式如下： 83 （ 可知 8/ 3 （ 根據(jù)德國對各種汽車車架的實驗結(jié)果表明，當(dāng)軸距 l 的單位為 m， J 的單位為 使縱梁在滿載時的撓度在容許值以內(nèi)，則應(yīng)使 12/ 3 或應(yīng)使 312 。大多數(shù)汽車的 3/在 20，日本一些 4t 平頭載貨汽車甚至達(dá)到 由此，取 3/為 30 ，已知汽車整備質(zhì)量0載質(zhì)量 1m 6000貨重量3距 l 為 3730性模量 E 為 因此跨度 l 的中間承受的集中載荷 P 如下： 1（ P =48020N 由公式 83 0 0 01 6 1 8 8 02 0 5 同時得知 3 lJ 車架的彎矩及彎應(yīng)力計算 作用在貨車梯形車架上的彎曲力矩主要由車架縱梁承受。由于條件限制，為了計算彎曲力矩， 將車架縱梁承受載荷簡化為均布載荷，當(dāng)車架縱梁承受的是均布載荷（見圖 ，車架的簡化計算可按下述進(jìn)行，但需要一定的假設(shè)。即認(rèn)為縱梁為支承在前、后軸上的簡支梁；空車是簧上負(fù)荷24 貨車可取 3/20 s ，0均布在左、右縱梁的全長上，滿載時有效載荷略不計局部扭矩的影響。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 圖 車車架上均布載荷的分布情況 已知 c =50201c =29502c =2070a =700L 6200l 3730 b 1770將其簡化為均布載荷簡化計算如下： 3/2 0 s = N （ 2 4 5 0 0 0 在 圖 ，該圖可求的：)2()2(41 2 （ 4500)1560 在駕駛室的長度范圍內(nèi)這一段縱梁的彎矩為 2)(4 （ 駕駛室后端至后周這一段 縱梁的彎矩為： 212/ )(4)(4 （ 顯然，最大彎矩就發(fā)生在這一段縱梁內(nèi)，可用對上式中 )(/ 求導(dǎo)數(shù)并令其為零的方法求出最大彎矩發(fā)生的位置 x ，即， 0)(2)(2 1/ )/()(2 1 （ 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 )5842 x x = 5.1 m 將上式代入公式（ 即可求出縱梁承受的最大彎矩 )4500)n ，并將它們代入式（ （ 則可求出縱梁的最大彎應(yīng)力。 m a xm a x （ WM dw （ 其中 W 縱梁在計算斷面處的彎曲截面系數(shù)，對于槽型斷面系數(shù)，對于槽型斷面縱梁 6 )6( （ 式中 ： h 槽型斷面的腹板高； b 翼緣寬； t 梁斷面的厚度。 0 0 0 0 7 8 W 1 2 8 7 3 14 4 8 0 0 3 a x dM 因此最大彎應(yīng)力為： 1 4 8 1 6 4 42 1 2 8 7 3 1 w N/ 架的扭矩 及扭轉(zhuǎn)角計算 車架所受最大扭矩的最大扭矩： )(2m a （ 式中 ： n 橫梁數(shù) m 兩橫梁之間的縱梁區(qū)間數(shù) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 C 車架寬 即 a x T 于扭轉(zhuǎn)角 與扭矩 T 、扭轉(zhuǎn)剛度 ）單位為：（單位為 0(a l （ 式中 ： T 車架元件所受的扭矩， ； l 車架元件的長度， G 材料的剪切彈性模量 12， 其中 )1(2 ： ） （ 即 4108G 前面幾節(jié)得出的數(shù)據(jù)帶入式 00 000 02 章小結(jié) 本章詳細(xì)介紹了汽車車架的設(shè)計要求，車架的具體類型，通過分析，綜合考慮確定車架具體結(jié)構(gòu)。并通過 對其校核計算，進(jìn)一步檢驗車架設(shè)計合乎要求與否。為以后的章節(jié) 進(jìn)行有限元模型的建立和有限元分析打下了一個良好的基礎(chǔ)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 第 3 章 車架三維模型 的建立 軟件介紹 隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，為有限元等數(shù)值計算方法在工程實際中的應(yīng)用提供了條件。涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的 業(yè)軟件，本文中采用的軟件主要是面 介紹一下該軟件的基本情況。 件自 1988 年推出以來，廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計、機(jī)械設(shè)計、模具設(shè)計、機(jī)構(gòu)分析、有限元分析、加工制造及關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理等領(lǐng)域。該軟件由于強(qiáng)大的功能，很快被廣大用戶所接受，目前該軟件已經(jīng)成為應(yīng)用最廣泛的， 件的功能非常強(qiáng)大，它可以完成從產(chǎn)品設(shè)計到制造的全程，為工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計提供了完整的解決方案。該軟件主要包括三維實體建模、裝配模擬、加工仿真、 限元分析等常用功能模塊，還包括模具設(shè)計、鈑金設(shè)計、電路布線、裝配管路設(shè)計等專用模塊。 是最先基于特征、全參數(shù)化、全相關(guān)、單一數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)再利用等概念改變了傳統(tǒng) 械設(shè)計自動化 念。這種全新的已成觀念為當(dāng)今世界機(jī)械設(shè)計自動化領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)，并指明了機(jī)械 件的發(fā)展趨勢。 利用此概念開發(fā)的 件實行了并行工程，能夠讓多用戶同時進(jìn)行同一產(chǎn)品的設(shè)計、制造。這大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)的周期，降低了產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、產(chǎn)品測試等環(huán)節(jié)的生產(chǎn)成本。 件的主要技術(shù)特點(diǎn)如下： （ 1） 基于特征的參數(shù)化造型 將一些具有代表性的幾何形體定義為特征，并將其所有尺寸作為可變參數(shù)，例如倒圓角特征、倒直角特征等，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行更為復(fù)雜的幾何形體構(gòu)造。產(chǎn)品的生成過程其實就是多個特征的疊加過程。 （ 2） 全相關(guān)特性 件的所有模塊都是全相關(guān)的，使用同一個數(shù)據(jù)庫 產(chǎn)品開發(fā) 過程中在任何一個模塊中進(jìn)行的修改，都會擴(kuò)展到整個設(shè)計過程，系統(tǒng)會自動更新所有的買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 相關(guān)文檔，這大大縮短了修改的時間。 （ 3） 全尺寸約束 將特征的形狀與尺寸結(jié)合起來，通過尺寸約 束實現(xiàn)對幾何形狀的控制，造型必須以完整的尺寸參數(shù)為出發(fā)點(diǎn)，不能欠約束，也不能過約束。 （ 4） 尺寸驅(qū)動設(shè)計修改 通過修改尺寸參數(shù)可以很容易地進(jìn)行多次設(shè)計迭代，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。 維模型 的建立 車架三維 模型，主要采用拉伸命令，通過在各面上的草繪，繪制出截面形狀并標(biāo)記尺寸，進(jìn)而一步步拉伸得到所需要的模型。 建立模型之前首先要了解其結(jié)構(gòu)，第一、第五、第六、第七橫梁都采用槽型結(jié)構(gòu)，第二橫梁為凹梁，第三、第四橫梁為凸梁 ，并根據(jù)其相應(yīng)特點(diǎn)進(jìn)行三維模型的建立。 （ 1） 在 上根據(jù)縱梁的尺寸草繪出縱梁槽型結(jié)構(gòu)并 進(jìn)行拉伸，拉伸長度為 6200（見圖 圖 伸車架縱梁 （ 2） 根據(jù)第一橫梁位置及尺寸，拉伸出半個第一橫梁 ，長度為 370（見圖 圖 伸半個第一橫梁 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 （ 3） 創(chuàng)建基準(zhǔn)面 該面上根據(jù)第二橫梁的尺寸和位置拉伸出半個 （ 凹梁 ）第二橫梁 。 （見圖 圖 伸半個第二橫梁 （ 4） 創(chuàng)建基準(zhǔn)面 該面上根據(jù)第三橫梁尺寸及位置拉伸出半個 （ 凸梁 ）第三橫梁。 （見圖 圖 伸半個第三橫梁 （ 5） 創(chuàng)建基準(zhǔn)面 該面上根據(jù)第四橫梁位置及尺寸草繪并拉伸出半個第四橫梁。 （見圖 圖 伸半個第四橫梁 （ 6） 根據(jù)第七橫梁尺寸及位置， 拉伸 半個 第七橫梁，長 度 為 370（見圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 圖 伸半個第七橫梁 （ 7） 根據(jù)第六橫梁尺寸及位置，拉伸半個 第六 橫梁 ，長 度 為 370（見圖 圖 伸半個第六橫梁 （ 8） 根據(jù)第五橫梁尺寸及位置，拉伸半個 第五 橫梁 ，長 度 為 370（見圖 圖 伸半個第五橫梁 （ 9） 建立基準(zhǔn)平面 以 面為基準(zhǔn)面 將畫好各橫梁和縱梁的半個車架模型做鏡像，得到整個成形的車架。 （見圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 圖 個車架進(jìn)行 鏡像 （ 10） 根據(jù)所確定的發(fā)動機(jī)安裝位置，打發(fā)動機(jī)安裝孔 ，孔的 直徑 為 20（見圖 圖 發(fā)動機(jī)左側(cè)縱梁上