重型卡车车架强度分析
副车架设计说明书
摘要 本文是对侧倾式自卸汽车副车架总成设计的简要说明。 本文首先对自卸车的设计特点以及国内外发展现状做了相关的概述，简要介绍了自卸汽车的历史跟发展前景。文中通过对所给参数进行分析论证，对副车架纵梁的尺寸参数、材料选择，横梁的参数设计、材料选择，纵梁与横梁之间连接结构，举升机构在副车架上的安装方式进行了设计。在设计副车架总成纵梁的的过程中，充分考虑了自卸汽车的经济性跟使用功能。在其他部件的设计过程中，充分考虑了它们之间的相互配合，使它们能够协调工作。 所设计的副车架总成能够满足预期期望。提供车厢、举升机构的安装位置，改善自卸汽车主车架的应力分布情况。 关键字：自卸汽车副车架总成，纵梁，横梁，连接结构安装位置，举升机构安装位置，设计
ABSTRACT That design specification is a simple explanation for the design of a subframe for a roll-type dump truck. In that design specification,a simple but clear view about the roll-type dump truck was given to help people understand the history of the roll-type dump truck better. To achieve that target,in this design specification,the deputy frame rails,the subframe beams,the connection of the deputy frame rails and the subframe beams,the installation location of lifting mechanism must be well designed. This subframe can achieve the expectation of the roll-type dump truck as required.And that subframe also provide some place to install the lifting mechanism and the compartment.As people expect,it also can make the roll-type dump truck have a better work situation. When design the subframe beams,the economic effect and the function was considered.And so on the others. Key words: subframe for a roll-type dump truck，deputy frame rails，subframe beams，location of connection，location of lifting mechanism，design
车身骨架强度分析
客车车身骨架疲劳强度分析 [周俊杰，严伊莉] [郑州大学化工与能源学院，郑州450001] [ 摘要] 运用有限元方法建立了某轻型客车车身骨架的有限元模型，在确定载荷的简化和施加方法后，进行了该车身骨架在满载弯曲工况下的有限元仿真，以此在ANSYS Workbench的 Fatigue（疲劳）模块对其进一步的疲劳分析，为该车车身骨架的优化设计和进一步研究 提供了理论依据。 [ 关键词] 车身骨架；有限元；疲劳分析 Fatigue strength analysis of bus body frame [ZHOU Jun-jie, YAN Yi-li] [School of Chemical and Energy, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001,China] [ Abstract ] Finite element modeling of the bus framework is established by using finite element methods. When the simplified load and load way exerting on the framework are ensured，the finite element simulation of bus framework is executed under fully loaded bending condition. And then further fatigue analysis with ANSYS Workbench Fatigue finishes. These results provide theoretical basis for optimization and further study of the bus framework. [ Keyword ] Bus framework；Finite element analysis；Fatigue analysis 1前言 车身骨架是客车的主要承载结构，车身骨架的强度、刚度及疲劳性能都直接影响着客车的使用寿命、安全性、操作稳定性等基本性能。本文运用通用有限元分析软件对某
(完整word版)半挂车设计计算书
概述 半挂车，具有机动灵活、倒车方便和适应性好的特点，这种车可以提高装载量，降低运输成本，提高运输效率。由于装载量的不同要求，对于车架的承受载荷也有不同，该半挂车的轴距较大，因而对车架的强度与刚度的要求也较高。对车架的强度与刚度进行了分析计算。 半挂车参数表 车架结构设计 本车架采用采平板式，为了具有足够的强度和刚度,所设计车架材料选用Q235钢板,采用焊接式结构。 2.1 总体布置
图1 车架总体布置图 2.2 纵梁 纵梁是车架的主要承载部件，在半挂车行驶中受弯曲应力。为了满足半挂车公路运输、道路条件差等使用性能的要求，纵梁采用具有很好抗弯性能的箱形结构，纵梁断面如图2所示。上翼板是一块覆盖整个车架的大板，图中只截取一部分。 图2 纵梁截面示意图 为了保证纵梁具有足够的强度，在牵引销座近增加了加强板；为减小局部应力集中，在一些拐角处采用圆弧过渡。在轮轴座附近也增加了加强板(图1中轮轴座附近)。由于半挂车较宽，为防止中间局部变形过大，车架的中间增加了倒T形的纵梁加强板。
图3 部分加强板示意图 2.3 横梁 横梁是车架中用来连接左右纵梁，构成车架的主要构件。横梁本身的抗扭性能及其分布直接影响着纵梁的内应力大小及其分布。本车架的19根横梁，主要结构形状为槽形。 2.4纵梁和横梁的连接 车架结构的整体刚度，除和纵梁、横梁自身的刚度有关外，还直接受节点连接刚度的影响，节点的刚度越大，车架的整体刚度也越大。因此，正确选择和合理设计横梁和纵梁的节点结构，是车架设计的重要问题，下面介绍几种节点结构。 一、 横梁和纵梁上下翼缘连接（见图4（a ））这种结构有利于提高车架的扭转刚度，但在受扭严重的情况下，易产生约束扭转，因而在纵梁翼缘处会出现较大内应力。该结构形式一般用在半挂车鹅劲区、支承装置处和后悬架支承处。 二、横梁和纵梁的腹板连接（见图4（b ））这种结构刚度较差，允许纵梁截面产生自由翘 曲，不形成约束扭转。这种结构形式多用在扭转变形较小的车架中部横梁上。 三、横梁与纵梁上翼缘和腹板连接（见图4（c ））这种结构兼有以上两种结构的特点，故应用较多。 四、横梁贯穿纵梁腹板连接（见图4（d ））这 种结构称为贯穿连接结构，是目前国内外广泛采 用的半挂车车架结构。它在贯穿出只焊接横梁腹 板，其上下翼板不焊接，并在穿孔之间留有间隙。 当纵梁产生弯曲变形时，允许纵梁相对横梁产生 微量位移，从而消除应力集中现象。但车架整体 扭转刚度较差，需要在靠近纵梁两端处加横梁来提高扭转刚度。 贯穿式横梁结构，由于采用了整体横梁，减少了焊缝，使焊接变形减少。同时还具有 （a ） （b ） （c ） 图4（d ）贯穿式横梁结构 图4 半挂车纵梁和横梁的连接
模具结构强度分析方法
模具結構強度分析方法 當我們在進行模具設計時,首先進行的動作便是結構確定.模具結構的合理性,對模具的承載能力有很大的影響,不合理的結構可能引起嚴重的應力集中或過高的工作溫度,從而惡化模具的工作條件,降低模具壽命,造成生產成本增加. 為確定合理的模具結構,以下幾點我們必須要有一些初步的了解: 一模具的失效形式及原因: 在正常情況下,模具的失效主要過程為:損傷--->局部失效--->失效 模具損傷的基本形式有五種:塑性變形,磨損,疲勞,冷熱疲勞(主要出現在熱作模具),斷裂及開裂. 1沖壓模具的結構對損傷過程的影響: 1>模具的沖裁間隙是一個重要的結構參數,對模具刃口的應力水平以及 其磨損速度有很大的影響. (1)沖裁間隙過小在沖頭的刃口和凹模刃口處易產生裂紋.此時,被 沖下的材料外形大于凹模刃口的內徑,板料上沖孔的直徑小于沖 頭的直徑.當進行沖壓工作時沖頭和凹模刃口的側面將受到劇烈 的磨擦,使磨損加劇. (2)沖裁間隙過大間隙過大時,板料變形量增大,使刃口和板料的接 觸面積減少,刃口端面的壓應力急劇增大,加速了刃口的塑性變形 (鈍化). 2>模具鋼的力學性能指標及治金質量對模具的失效形式及壽命有很大的 影響. 3>模具的熱處理是非常重要的工序,模具要通過此工序賦予其所需要的 性能,才能保障模具的壽命. 二模具結構強度分析方法: 模具結構強度分析方法到目前為止還未有統一的標準,大體上依據: (1)應力分析(塑性變形抗力,斷裂抗力,疲勞抗力,耐磨性,韌性 或沖擊韌度ak), (2)材料在復雜應力狀態下的強度分析(例如建立有限元模型, 利用速度和加速度傳感器進行模擬分析), (3)材料疲勞的工程分析; (4)工程斷裂分析; 不同的試驗研究單位有各自的試驗方法,由於試驗方法不同,結果也不相同.並且此類方法也不適應目前的模具結構強度分析, 此類試驗研究尚停留在材料或模型分析過程,無法適應現在的模具設計進度要求.但是此類的研究對設計人員預防模具早期失效有很大的幫助,對提高模具的承載能力有極大的潛力. 三模具局部結構強度改善 模具工作部份的幾何形狀,決定于沖壓產品的外形,模具非工作部份的幾何形
半挂车设计计算书样本
概述 半挂车, 具有机动灵活、倒车方便和适应性好的特点, 这种车能够提高装载量, 降低运输成本, 提高运输效率。由于装载量的不同要求, 对于车架的承受载荷也有不同, 该半挂车的轴距较大, 因而对车架的强度与刚度的要求也较高。对车架的强度与刚度进行了分析计算。 半挂车参数表 车架结构设计 本车架采用采平板式, 为了具有足够的强度和刚度,所设计车架材料选用Q235钢板,采用焊接式结构。 2.1 总体布置
图1 车架总体布置图 2.2 纵梁 纵梁是车架的主要承载部件, 在半挂车行驶中受弯曲应力。为了满足半挂车公路运输、道路条件差等使用性能的要求, 纵梁采用具有很好抗弯性能的箱形结构, 纵梁断面如图2所示。上翼板是一块覆盖整个车架的大板, 图中只截取一部分。 图2 纵梁截面示意图 为了保证纵梁具有足够的强度, 在牵引销座近增加了加强板; 为减小局部应力集中, 在一些拐角处采用圆弧过渡。在轮轴座附近也增加了加强板(图1中轮轴座附近)。由于半挂车较宽, 为防止中间局部变形过大, 车架的中间增加了倒T形的纵梁加强板。
图3 部分加强板示意图 2.3 横梁 横梁是车架中用来连接左右纵梁, 构成车架的主要构件。横梁本身的抗扭性能及其分布直接影响着纵梁的内应力大小及其分布。本车架的19根横梁, 主要结构形状为槽形。 2.4纵梁和横梁的连接 车架结构的整体刚度, 除和纵梁、横梁自身的刚度有关外, 还直接受节点连接刚度的影响, 节点的刚度越大, 车架的整体刚度也越大。因此, 正确选择和合理设计横梁和纵梁的节点结构, 是车架设计的重要问题, 下面介绍几种节点结构。 一、横梁和纵梁上下翼缘连接( 见图4( a) ) 这种结构有利于提高车架 的扭转刚度, 但在受扭严重的情况下, 易产生约束扭转, 因而在纵梁翼缘处会出现较大内应力。该结构形式一般用在半挂车鹅劲区、支承装置处和后悬架支承处。
车架计算
XXX车架强度计算报告 现根据需要，对XXXX车架结构进行调整，对比调整前后的结构状态，进行车架强度计算。根据协议要求，需保证更改后车架的强度满足安全使用要求，同时在支腿工作时，车架的变形量不大于6mm。 一、模型的建立 鉴于UG软件不但具有很强的建模能力，而且还具有很强的数值运算能力和高效的求解技术，本车架利用UGNX8.0建立物理模型后，直接从UG建模模块切换至CAE模块进行有限元网格划分、边界条件加载、NASTRAN求解器求解等工作，从而避免了不同软件模型之间传递的失真问题。 1. 车架的物理模型 整个车架由主纵梁、主横梁、支腿、座圈和支架等几部分组成。保证各个零件之间的相对位置，并且保证它们的联结关系。车架变更前后的物理模型见图1。 图1a 图1b 图1 车架更改前后物理模型 2. 车架的约束
主要考虑上装工作时车架的实际工作情况，可以假定支腿的四个端面为固定面，因此将这四个面上的所有点的自由度全部进行约束，即约束所有点的六个自由度。 3. 车架的载荷加载 根据车架各主要部件的位置，将驾驶室、发动机、变速箱、分动器、油箱等总成的载荷按实际重量加载在车架上，并将16吨的上装载荷加载在座圈三个垫块上，载荷安全系数取3，如图2所示。 图2 模型的边界条件及加载 4. 车架的网格划分 对车架进行网格划分，为提高计算精度，对座圈等关键位置网格细分，见图3.
图3 座圈位置网格细分二、计算结果 1. 更改前后车架强度 图4(a) 更改前
图4(b) 更改后 图4更改前后车架等效应力云图 局部位置应力强度对比见图5、6、7： 图5(a) 更改前
半挂车设计浅析
“半挂车设计浅析” 作者：于平，吴迎波，郭维{陕西德仕汽车部件(集团)有限责任公司, 锡诺汽车(山东)有限公司 摘要:本文介绍了半挂车技术特点及半挂车在设计过程中需注意的 一些事项,运用有限元软件ANSYS对车架模型进行静力学和模态分析,验证了该车型结构安全可靠,为设计半挂车设计提供了参考,减少了 设计中问题的发生。 前言：随着我国高速公路的快速发展,公路运输己成为货物运输的一种重要方式,半挂车以及用于城市配套服务车辆的需求量将大大增加。半挂车设计虽然技术含量较低,但不明白其设计原理的一味仿制, 制造出来的产品就有可能发生大梁断裂的事故,有的厂家为了防止大梁断裂,一味地盲目增加车架强度,设计的半挂车“粗大笨重'',费油费车,严重浪费资源,增加用户的使用成本,也会造成大量索赔的发生。所以,采用新材料、新工艺,减轻自重,提高运输效率,对于推动我国专用汽车技术进步,缩短与国外产品的差距无疑具有十分重要的意义。 内容：包括以下六方面 1.半挂车的轻量化设计 通过有限元软件进行模拟仿真后对车架结构进有行优化,纵梁尾部可采用变截面设计,同时采用贯穿梁结构的横梁设计可大大减轻整车的重量；车架、车厢、悬架等采用高强度钢板材进行设计,根据经
验法则,应用髙强度钢板的车辆重量可以减轻25%~30%，在保证车厢强度不变的情况下,高强度钢半挂车比普通半挂车降重约一吨,同时,使用高强度钢进行设计能提高了车辆使用寿命,减少了车辆的维修成本,随着车辆自重的减轻,油耗也随之减少,间接增加客户的运输利润。
图1. 50t重载条件下车架应力分布和车架变形图
2.半挂车的制动系统 当气管路漏气或牵引车在行驶中突然与半挂车脱开造成管路开脱时,半挂车可自行制动。挂车的制动不能成为一个单独、完整的体系,它必须与牵引车一起才能实现制动作用。反之,牵引车的制动虽能成为一个单独、完整的体系,但它并不能代表或反映整个汽车列车的制动性能。因而，只有将牵引车和挂车制动装置合在一起,才能统称为完整的汽车列车的制动。牵引车和挂车的制动应协调，并满足一定的制动顺序。 图2.两轴汽车气路图 半挂汽车列车的制动顺序是: 牵引车前轮--》半挂车后轮--》牵引车后轮
外文翻译---应用计算机辅助工程设计重型卡车车架
应用计算机辅助工程设计重型卡车车架 Carlos Cosme, Amir Ghasemi and Jimmy Gandevia Western Star Trucks, Inc. 摘要： 近年来，重型卡车市场变得非常的注重重量和降低成本。这对设计工程师是重大挑战，因为这些车辆被用在各种各样的公路环境，从高速公路到严重的越野环境。目前的挑战是在不牺牲耐用性和性能降低的前提下满足质量和成本。本文论述了运用计算机集成、计算机辅助设计和工程软件代码（Pro / Engineer，ADAMS软件和ANSYS）来辅助设计更改车架。 特别是，本文集中论述了一个ADAMS多体动力学模型，一个完整的卡车和拖车来模拟车辆的侧翻稳定性，平顺性，和耐久性载荷。该模型包括一个采用灵活的框架模型模态综合模式，探讨了有限元分析程序。之间的多体仿真链接与有限元程序也可以用来传输、加载应力分析有限元模型。所有代码之间紧密连结，确保新的设计并行计算可快速用于设计和分析。一个说明这是如何 已被使用的技术详细的个案研究也包括在内。 简介 最近，重卡行业经历了汽车降低成本和重量的大发展。这一直是卡车制造商的主要挑战，在不牺牲耐用性和性能的前提下，寻找好的方式来优化他们的汽车设计。 由于车架是车辆系统的重要组成部分，它经常被用于完善。本文概述了电脑辅助工程（CAE）分析更改车架以及这些变化会如何影响车辆性能。重型卡车的车架是该车辆的骨干，上面集成了主要的卡车组成系统，如车轴，悬架，动力总成，驾驶室。典型的结构框架是梯形框架，中间交叉几根横梁。纵梁的断面尺寸变化很大，根据在卡车上的受力而定。而且，需要考虑各种因素：重量，复杂性和成本。这些变化将取决于横梁的作用和位置。请参考图1插图，一辆卡车的车架。然而，横梁布置的变化带来的影响还无法看出来。例如，如果横梁的抗扭刚度降低，对汽车的侧倾稳定性和耐久性的影响是怎么的呢？设计工程师们需要对这些类型的问题给出答案以指导他们的工作。特别是，及时的设计和分析程序是必需的，这样新的设计可以快速评估。
车架计算
汽车车架是整个汽车的基体，是将汽车的主要总成和部件连接成汽车整体的金属构架，对于这种金属构架式车架，生产厂家在生产设计时应考虑结构合理，生产工艺规范，要采取一切切实可行的措施消除工艺缺陷，保证它在各种复杂的受力情况下不至于被破坏。 车架作为汽车的承载基体，为货车、中型及以下的客车、中高级和高级轿车所采用，支撑着发动机离合器、变速器、转向器、非承载式车身和货箱等所有簧上质量的有关机件，承受着传给它的各种力和力矩。为此，车架应有足够的弯曲刚度，以使装在其上的有关机构之间的相对位置在汽车行驶过程中保持不变并使车身的变形最小；车架也应有足够的强度，以保证其有足够的可靠性与寿命，纵梁等主要零件在使用期内不应有严重变形和开裂。车架刚度不足会引起振动和噪声，也使汽车的乘坐舒适性、操纵稳定性及某些机件的可靠性下降。车架受力状态极为复杂。汽车静止时，它在悬架系统的支撑下，承受着汽车各部件及载荷的重力，引起纵梁的弯曲和偏心扭转（局部扭转）。如汽车所处的路面不平，车架还将呈现整体扭转。汽车行驶时，载荷和汽车各部件的自身质量及其工作载荷（如驱动力、制动力和转向力等）将使车架各部件承受着不同方向、不同程度和随机变化的动载荷，车架的弯曲、偏心扭转和整体扭转将更严重，同时还会出现侧弯、菱形倾向，以及各种弯曲和扭转振动。同时，有些装置件还可能使车架产生较大的装置载荷。 钢板经冷冲成形后，其疲劳强度要降低，静强度高、延伸率小的材料的降低幅度更大。常用车架材料在冲压成形后的疲劳强度约为
140~160Mpa 。轻型货车冲压纵梁的钢板厚度为5.0~7.0mm ，槽型断面纵梁上下翼缘的宽度尺寸约为其腹板高度尺寸的35%~40%. 随着计算机技术的发展，在产品开发阶段，对车架静应力、刚度、振动模态以至动应力和碰撞安全等已可进行有限元分析，对其轻量化、使用寿命，以及振动和噪声特性也可以做出初步判断，为缩短产品开发周期创造了有利条件。 当车架纵梁承受的是均匀分布的载荷时，车架强度的简化计算可按下述进行，但须做一定假设。即认为纵梁为支承在前后轴上的简支梁；空车时簧上负荷Gs 均布在左右纵梁的全长上，满载时有效载荷Ge 则均布在车箱长度范围内的纵梁上；忽略不计局部扭矩的影响。 R f 为一根纵梁的前支承反力，由该图可求得： R f =)]2()2([412c c Ge b L Gs l -+- （1） 在驾驶室的长度范围内这一段纵梁的弯矩为 Mx=R f x-2)(4a x L Gs + （2） 驾驶室后端至后轴这一段纵梁的弯矩为： Mx ˊ= R f x-2)(4a x L Gs +-21)]([4x l c c Ge -- （3） 显然，最大弯矩就发生在这一段梁内。可用对上式中的弯矩 Mx ˊ=f （x ）求导数并令其为0的方法求出最大弯矩发生的位置x ，即 0)(2)(2'1=+--+-=c l x c Ge a x L Gs R dx dMx f （4） 由此求得： )(])(2[1c Ge L Gs c c l Ge L a Gs R x f +-+?- = （5）
轿车后副车架结构强度与模态分析.
轿车后副车架结构强度与模态分析 郑松林王寅毅冯金芝袁锋李丽 （上海理工大学机械工程学院） 【摘要】 根据某轿车后副车架的实际结构，运用有限元软件Ｈｙｐｅｒｗｏｒｋｓ对后副车架进行有限元建模。 由有限元模型分析后副车架的结构强度，并计算后副车架的模态。从而反映后副车架可能存在的问题。在理论上为结构的进一步改进提供了重要参考二 【主题词】模态分析后副车架汽车 ０ 引言 随着轿车技术的不断进步，人们对于轿车的 舒适程度提出了更高的要求。副车架作为底盘系 统重要的承载元件，与车身和悬架系统相连，主要作用是提高悬架系统的连接刚度，减少路面震动
的传人，从而带来良好的舒适性。目前，一些中高 档轿车均采用独立式前后悬架系统，后副车架也 应用得越来越广泛。在设计时不仅要考虑到其强度，同时，为了避免振动和噪声，还要将模态特征作为对后副车架设计的约束条件。本文以某轿车后副车架为例，运用有限元软件对后副车架进行强度分析及模态分析，为轿车后副车架的设计改进提供了理论依据。 １ 后副车架有限元模型的建立 后副车架三维模型是运用ＣＡＴＩＡＶ５建立 的。后副车架如图１所示，通过４个悬置与车身相连。 使用Ｈｙｐｅｒｗｏｒｋｓ软件的Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ模块对３Ｄ 模型进行网格划分建立有限元模型。为保证有限 元模型的准确性，尽可能采用了四边形壳单元。 收稿日期：２００９一∞一２１ ?２０?图１后副车架三维模型
考虑到模型的结构尺寸及运算效率采用以下划分标准：最小网格边长＞１０ｍｍ，最大网格边长≤ ２０ ｍｍ；四边形单元的长宽比≤５，最大角１５０。，最 小角＞３０。，雅可比＞０．６。三角单元的总数占总单元的比例不超过１０％；得到有限元模型如图２所示。 图２后副车架有限元模型 有限元模型计算所使用的普通钢的材料参数 上海汽车２００９．１１ 万方数据 为：密度７．８ ｘ １０３ ｋｇ／ｍ３；弹性模量２１０ＧＰａ；泊松 比０．３。
车架受力分析基础
车架受力分析基础 一、对车架整车的受力要求 二、车架的受力情况具体分析 三、车架的结构分析 1.车架的基本结构形式 2.车架宽度的确定 3.纵梁的形式、主参数的选择 4.车架的横梁及结构形式 5.车架的连接方式及特点 6.载货车辆采用铆接车架的优点 四、车架的计算 1.简单强度计算分析 2.简单刚度计算分析 3.CAE综合分析 五、附表 2000年7月1日
一、整车对车架的要求 车架是整车各总成的安装基体，对它有以下要求： 1.有足够的强度。要求受复杂的各种载荷而不破坏。要有足够的疲劳强度，在大修里程内不发生疲劳破坏。 2.要有足够的弯曲刚度。保证整车在复杂的受力条件下，固定在车架上的各总成不会因车架的变形而早期损坏或失去正常工作能力。 3.要有足够的扭转刚度。当汽车行使在不平的路面上时，为了保证汽车对路面不平度的适应性，提高汽车的平顺性和通过能力，要求车架具有合适的扭转刚度。对载货汽车，具体要求如下：3.1车架前端到驾驶室后围这一段车架的扭转刚度较高，因为这一段装有前悬架和方向机，如刚度弱而使车架产生扭转变形，势必会影响转向几何特性而导致操纵稳定性变坏。对独立悬架的车型这一点很重要。 3.2包括后悬架在内的车架后部一段的扭转刚度也应较高，防止由于车架产生变形而影响轴转向，侧倾稳定性等。 3.3驾驶室后围到驾驶室前吊耳以前部分车架的刚度应低一些，前后的刚度较高，而大部分的变形都集中在车架中部，还可防止因应力集中而造成局部损坏现象。 4.尽量减轻质量，按等强度要求设计。 二、车架的受力情况分析 1.垂直静载荷： 车身、车架的自重、装在车架上个总成的载重和有效载荷（乘员和货物），该载荷使车架产生弯曲变形。 2.对称垂直动载荷： 车辆在水平道路上高速行使时产生，其值取决于垂直静载荷和加速度，使车架产生弯曲变形。 3.斜对称动载荷 在不平道路上行使时产生的。前后车轮不在同一平面上，车架和车身一起歪斜，使车架发生扭转变形。其大小与道路情况，车身、车架及车架的刚度有关。 4.其它载荷 4.1汽车加速和减速时，轴荷重新分配引起垂直载荷。 4.2汽车转弯时产生的侧向力。 4.3一前轮撞在凸包上，车架水平方向上产生箭切变形。 4.4装在车架上总成（方向机、发动机、减振器）产生的作用反力。 4.5载荷作用线不通过纵梁的弯曲中心（油箱、悬架）而使纵梁产生局部受扭。 因此车架的受力是一复杂的空间力系，纵梁和横梁截面形状和连接的多变多样，使车架的受载更复杂化。车架CAE分析时一轮悬空这种极限工况，即解除一个车轮的约束，分析车架弯扭组合情况下的最大应力。
看图讲解半挂车主要结构
看完分类，我们再对挂车进行一次解剖，详细为大家介绍一下挂车的各个组成部分,上图是普通栏板半挂车的结构简图，从图中我们可以看到挂车的主要组成部分及位置，下面就是对这些部位的详细解析。 1.车架 车架主要由大梁--焊接工字钢、支撑横梁、连接横梁、边梁、锁头、牵引销连接装置、面板等组成。 边梁一般都是槽钢或者折弯件，目前大多挂车都用槽钢，轻体挂折弯件边梁会多些，因为对强度的要求不是太大。支撑横梁就是贯穿梁，现在大多都是W梁了（上图就是W梁做贯穿梁），重货时才用10#以上的槽钢。 2.上装部分
对栏板车而言，上装部分指栏板、龙门架等。栏板又分平板和竖瓦楞板，竖瓦楞板是典型用板，强度会高些。 龙门架栏板 龙门架也可以叫做“前挡”，一般不是特别要求的话厂家都会活式可拆卸的，所以常拉重货且易滑动的货物一定要把龙门架做焊死的基础上再加两道斜拉。 3.牵引销 牵引销是半挂车与牵引车连接并承受牵引力的重要构件，与牵引座相连接。一般是铬合金结构的钢锻制而成。
对于不同的载货吨位有50#牵引销、90#牵引销之分。一般以50T挂车及货物总重为限，50T以下用50#销，50T以上是90#，90T以上的话保险起见会用90#牵引销了。 4.悬挂系统 一般的半挂车悬挂都是采用非独立钢板冲压式刚性悬挂，有串联式钢板弹簧和悬挂支座组成，用来支撑载荷，减缓车货动载的冲击。 串接式钢板簧平衡悬架 单点悬架空气悬架
刚性悬架（一线两轴） 因专用车使用用途不同，对悬挂的设计也有不同的要求，悬挂常用的有4种：串接式钢板簧平衡悬架、单点悬5.行走部分
车桥 半挂车车桥为支撑桥，国内主要是广东富华桥、BPW桥、约克桥、安桥，其中广东富华桥最受欢迎，车桥通过板簧和拉杆与悬挂装置与车架相连用以在车架和车轮之间支撑和传递载荷的作用力。
汽车前副车架模态分析与参数识别
汽车前副车架模态分析与参数识别 摘要：通过了解模态分析的定义及概念，学习模态参数识别的基本方法与技术，在介绍结构模态试验方法的基础上，以汽车前副车架为研究对象，采用锤击激励法和白噪声激励法进行了模态试验，又用3种模态参数识别软件作模态参数识别，并对识别结果进行误差分析。 关键词：前副车架，模态试验，激振，模态参数识别
Modal analysis and parameters identification of car front subframe Abstract：By understanding the definitions and concepts of modal analysis, modal parameter identification of learning the basic methods and techniques, based on the introduction of structural modal test methods, automobile front subframe for the study, using a hammer and a white noise excitation method encourage a modal test method, and use three kinds of modal parameter identification software for modal parameter identification, error analysis and recognition results. Keyword: front subframe, modal test, exciting, identification modal parameters
某商用车白车身结构静强度分析
某商用车白车身结构静强度分析 本论文依据有限元的基本理论，建立某型商用车白车身有限元模型，并在通用有限元分析系统MSC.Patran/Nastran中进行白车身结构的弯曲、单边扭曲、全扭曲三种工况的静态强度分析。 0 前言 从2000年法兰克福国际商用车展到2009年第37届美国中部卡车展，商用车（尤其是重型卡车）在国际主流车市上凸显强劲的增长势头和市场占有率。驾驶室作为商用车辆的一个主要产品总成，由于它是造型和结构功能的有机结合体，同时也是驾驶员和乘员工作和休息的空间，因此它在整车中体现出共性的技术应用和独有的发展特征。 本论文某型商用车驾驶室白车身作为研究对象，首先对白车身结构几何进行网格划分，检查网格划分质量，建立精确的有限元分析模型；进而基于此模型，施加适当约束，使用MSC.Patran/Nastran对白车身结构进行弯曲、单边扭曲、全扭曲等不同工况的静态强度仿真分析。 1 白车身有限元模型的建立 驾驶室白车身含有零件数目众多，并且常含有复杂的曲面，用网格准确描述其几何特征的难度较高，复杂的曲面会产生许多网格上的问题，如单元畸变、网格细小、网格失真等诸多问题。对数目繁多、曲面复杂的零部件划分高质量的网格工作量大、难度高。除此之外，白车身各个部件之间是通过焊接连接起来的，两部件在焊接处具有完全相同的自由度，为刚性连接，可用一维rigid单元模拟表示。在整个白车身模型中焊点多达上万个，需利用rigid 面板在焊点位置逐个施加。并且焊点与焊点、焊点与约束之间很容易出现过约束的情况。 文中将网格的检查标准设为Jacobin=0.6、aspect ratio=5、warpage=15°、skew=40°、min-angle=30°、max angle=120°，经检查后，不合格网格数为162个，网格失效百分比为0.0%，整体上网格的形状较为理想，网格质量较高，为计算结果的准确性提供了一个必要条件。图1为白车身整车的有限元模型。 点击图片查看大图
半挂车设计计算书样本
半挂车，具有机动灵活、倒车方便和适应性好的特点，这种车能够提高装载量，降低运输成本，提高运输效率。由于装载量的不同要求，对于车架的承受载荷也有不同，该半挂车的轴距较大，因而对车架的强度与刚度的要求也较高。对车架的强度与刚度进行了分析计算。 半挂车参数表 车架结构设计 本车架采用采平板式，为了具有足够的强度和刚度，所设计车架材料选用 Q235钢板，采用焊接式结构。 2.1总体布置
纵梁是车架的主要承载部件，在半挂车行驶中受弯曲应力。为了满足半挂车公路运输、道路条件差等使用性能的要求，纵梁采用具有很好抗弯性能 的箱形结构，纵梁断廂如图2所示。上翼板是一块覆盖整个车架的大板，图 中只取一部分。 腹板 ，…下翼板 图2纵梁截面示意图 为了保证纵梁具有足够的强度，在牵引销座近增加了加强板；为减小局部应力集中，在一些拐角处采用圆弧过渡。在轮轴座附近也增加了加强板（图1中轮轴座附近）。由于半挂车较宽，为防止中间局部变形过大，车架的中间增加了倒T形的纵梁加强板。
图3部分加强板示意图 2.3横梁 横梁是车架中用来连接左右纵梁，构成车架的主要构件。横梁本身的抗扭性能及其分布直接影响着纵梁的内应力大小及其分布。本车架的19根横梁，主要结构形状为槽形。 2.4纵梁和横梁的连接 车架结构的整体刚度，除和纵梁、横梁自身的刚度有关外，还直接受节点连接刚度的影响，节点的刚度越大，车架的整体刚度也越大。因此，正确选择和合理设计横梁和纵梁的节点结构，杲车架设计的重要冋题，下廂介绍几种节点结构。 一、横梁和纵梁上下翼缘连接(见图4( a))这种结构有利于提高车架的扭转 刚度，但在受扭严重的情况下，易产生约束扭转，因而在纵梁翼缘处合出现较大内应力。该结构形式一般用在半挂车鹅劲区、支承装置处和后悬架支承处。
10_某重型卡车车架优化设计_张建
某重型卡车车架优化设计 张建1，戚永爱1，唐文献1，张攀2 1 江苏科技大学 机电与汽车工程学院 江苏 张家港 215600； 2 澳汰尔工程软件（上海）有限公司 200120 摘要：本文以HyperWorks软件为平台，建立某卡车车架有限元分析模型，并进行了相应的试验验证。再针对车架第一、五横梁进行拓扑优化，最后对主梁进行尺寸优化，得出最优化的车架结构。结果表明：计算结果与试验结果相吻合，验证了模型的正确性。根据拓扑优化结果，第一、五横梁侧面多个圆孔调整为单个椭圆孔结构，质量减少0.53%；由尺寸优化得，主梁厚度减小了3mm，主梁质量减少8.74%。与原始车架相比，最终优化后车架的刚度变化不大。最大应力增加了0.15 %，最大应力的位置由第三横梁转移到主梁。 关键词：卡车车架，拓扑优化，尺寸优化，有限元分析 1 前言 随着科学技术的进步，汽车工业飞速发展，汽车在人们的生活中占据越来越重要的位置。作为汽车总成的一部分，车架承受着来自道路及复杂载荷的作用。车架上安装着发动机、传动系、悬架、货厢等有关部件，承受着传递给它的给种力和力矩，工作状态比较复杂。因此车架要有足够的刚度和强度以及可靠性与寿命。寻求到一种优化设计车架的方法非常重要，不仅可以简短汽车的设计周期还能够提高汽车安全性能的可靠性。 传统的设计方法]1[多是依据经典力学理论对车架进行大量的简化计算，再依靠设计者的经验来设计车架。方案完成后试制样车，对其进行试验以判断设计是否合理。这种方法具有一定的可靠性，但使得设计带有盲目性，汽车的开发周期比较长。随着有限元方法的发展，可以运用复杂的数学方法对车架进行抽象，建立数学模型，计算方面交于计算机，车架的优化设计得到很大提升。 在国外，从60年代起就开始运用有限元法进行汽车车架结构强度和刚度的计算。国内大约是在七十年代末才将有限元法应用于车架的结构强度设计分析中。有限元法为复杂车架结构分析设计提供重要的基础，同时也促进车架结构的分析和设计的飞速发展。2006年，韩同群]2[对重型自卸汽车车架作了模态和刚度分析并对其中一横梁进行了优化。2007年，黄贵东]3[等人采用梁单元和壳单元模拟车架，对车架进行了有限元分析。2008年，王国林]4[等人在探索车架梁连接方法上采用GAP单元模拟接触并进行了实验验证。2008年，徐兆勇]5[等人利用虚拟样机技术对一搬运车之间进行分析优化。2008年，叶勤]6[等人在车架建模时采用螺栓和刚性梁单元，对一轻型货车车架进行了有限元分析和刚度优化。2009年，扶原放、金峰达]7[等人将惯性释放原理运用到车架的结构优化中，先进行拓扑优化得到车架整体结构再进行形状优化得到车架的厚度。2009年，钟佩恩]8[等人对一中型货车车架进行了刚度强度分析，采用了加厚纵梁和添加加强板的方法提高车架强度。2010年，Marco Cavazzuti]9[运用拓扑优化方法对一高性能汽车底盘进行设计。2010年，蒋玮]10[对一轿车
汽车车架的动力分析计算
重型运输车车架的动力学分析 摘要:本文采用有限元方法对重型运输车车架进行了动力学分析。通过对改变车架纵梁厚度、横梁壁厚、横梁外径和局部加强的分析计算，研究了车架结构与其固有频率及其振型的关系，为解决车架结构的动力学问题和结构的改进提供了一定的依据。 关键词：有限元方法，车架，固有频率，动力学分析 1 引言 车辆是运输机械，其工作过程总是受到随时间变化的载荷作用。当动载荷很小时，可忽略不计，只需进行静态分析。若所受动载荷较大，或者虽然不大但作用力的频率与结构的某一固有频率接近时，都可能引起结构共振，从而引起很高的动应力，造成强度破坏或产生不允许的变形，破坏车辆的性能，因此必须对车辆的结构进行动态分析。以往，研究车辆的振动是在样车研制出来以后，测量车辆在各种路面及车速下的加速度和振动频率，这种方法显然存在一定的设计风险。因此有必要针对其结构形式和结构特点，用动态分析的方法求出整车的动态特性模型及参数，并通过已有的试验结果予以验证，从而预估车辆的动态特性响应。本文应用有限元方法对运输车的车架进行动力学分析，分析采用先进的有限元分析软件ANSYS完成。 2 有限元模型的建立 以往车架结构的有限元分析大多采用梁单元模型，其优点在于建模简单、单元数目少、计算速度快，适合于对结构的初选方案进行分析对比。但将梁单元用于整车的结构分析时，存在下列问题： ①无法解决应力集中问题，尤其是在纵梁与横梁连接处的应力集中，这是由于梁单元在离散车架结构时，将纵梁与横梁连接处处理为一个节点，不能真实反映车架纵梁与横梁连接处的几何形状。 ②对于复杂的梁，其截面特性无法确定，因此计算精度差。 该运输车的底盘采用双横臂双扭杆独立悬架(带液力减振器)、宽断面越野低压可充放气轮胎、大断面Z型底盘大梁(两根大梁间用数根管状横梁相连)，底盘自重大、整车载荷分布均匀。根据这一结构，车架模型中大梁与横梁支座采用三维壳单元SHELL63，扭杆和横臂等采用梁单元BEAM4，横梁采用管单元PIPE16。此外，由于整个车架的结构复杂，在建立模型时根据具体结构情况进行了以下简化： ①略去承受载荷比较小、对结构变形影响很小的部件，如储气筒等。 ②对部分部件进行简化，如悬挂支座和扭杆固定端支座由于结构复杂，对其采用板单元进行简化。 ③将一些节点的自由度进行耦合，如将横梁支座与大量的螺栓连接处的自由度进行耦合。 ④把发动机、液力变矩器、变速箱等部件简化为其支点上的集中质量与转动惯量。 经过以上简化处理，建立有限元结构模型如图1所示。
副车架的改装分析及设计要点
专用汽车副车架的改装分析及设计要点 专用汽车的各种专用装置都直接或间接地安装在汽车底盘车架（简称主车架）上，即主车架是专用汽车上专用装置的主要承载构件。设计中，为了防止主车架纵梁的应力集中，使纵梁载荷均匀分布，一般在专用装置与主车架之间采用副车架过渡。通过近几年对专用汽车使用情况的调查发现，专用汽车副车架出现裂纹、断裂及焊缝撕裂现象是专用汽车使用中存在的主要问题，而副车架的载荷分析是否正确、结构设计是否合理，则是产生这些现象的重要原因。 2 副车架的结构分析 专用汽车在使用中，其副车架纵梁出现的裂纹、断裂及焊缝撕裂现象，以自卸汽车尤为严重。下面以自卸汽车为例，对副车架所受的静载荷、动载荷和疲劳破坏三方面进行分析。 2 . 1 静载荷分析 副车架所受的静载荷主要有焊接应力和静弯曲应力等。 2 . 1 . 1 焊接应力 副车架在焊接加工过程中产生的焊接应力对其焊缝的强度及冲击值都有较大影响，特别是三项应力集中的部位，极易产生裂纹。若焊接尺寸过长、焊缝不均匀，均可使焊接应力增大。焊接应力影响较大的部位，一般出现在纵梁焊有腹板处，如图l 中a 、b 、c 、d 等处。 2 . 1 . 2 静弯曲应力 以自卸汽车为例，设主车架纵梁与副车架纵梁为一整体（简称组合梁），货物重量与车厢自重的合力G 均匀作用在组合梁上面，使后桥支点O的两边有向下弯曲的趋势，即载荷P0和Pl （参看图2 ) ，支点后边的载荷通过后翻转轴传至副车架。通过下面公式可简略地计算出组合梁所受弯曲应力σ。
由此可知，汽车大梁与副车架纵梁在后桥部位承受较大的弯曲应力，其后悬越长，
弯曲应力越大。此外作用在组合大梁的垂直载荷在偏离各自的弯曲中心时，除产生弯曲应力外，还会产生扭转变形。 2 . 2 动载荷分析 汽车在行驶过程中，上述的弯曲应力与扭转应力都将变为动载荷，即出现动弯曲应力和扭转应力，其值将比静载荷大3～4 倍。另外，行驶路面的好坏以及载荷分布不均匀，也使副车架纵梁产生严重的扭转变形。一般来说，在副车架纵梁所受的弯曲和扭转复合应力中，扭转应力是主要的，其值将随副车架装置条件的不同而有显著变化。如纵梁在装有加强腹板的地方扭转应力会减小，但在它们的交界处（刚度变化的地方）扭转应力会增大。 2 . 3 疲劳破坏分析 疲劳破坏是由于构件外部形状的突变以及材料不均匀等原因，使构件某些局部应力特别高。而汽车是一个复杂的多质量振动系统，振动意味着交变应力长期重复出现，在交变应力的作用下，应力较高的点或材料有缺陷的点逐步形成了裂纹。当裂纹扩展到一定程度时，遇到偶然的超载冲击，构件就会沿薄弱的截面发生突然脆性断裂。 由于专用汽车在行驶中其副车架的受力情况比较复杂，结构设计时，必须针对其受力情况进行合理布局。否则副车架即会出现裂纹、断裂及焊缝撕裂等缺陷，严重影响专用汽车的使用寿命。 3 副车架的结构设计 了解了副车架的受力情况，则可在副车架的设计中采取相应措施，最大限度地避免副车架产生上述各种缺陷。副车架的设计应从两方面考虑其结构，一是副车架对主车架强度的影响，二是副车架自身的强度问题。 3 . 1 副车架纵梁（简称副梁）的前端形状 为避免副梁前端刚度的突然变化对主车架造成的应力集中，同时为防止汽车制动时和超载后副车架对主车架冲击而产生的附加集中应力，通常在设计中将副梁的前端做成逐步过渡的形式，如图3 所示。 3 . 2 腹板的采用 副车架纵梁多数采用槽形截面，在承受较大载荷部位，采用腹板将槽形盒封闭，
基于ANSYS的车身结构强度及刚度分析
南京工程学院 本科毕业设计（论文） 题目：基于ANSYS的车身结构强度及刚度 分析 专业：车辆工程（汽车技术） 班级：汽车技术091学号：215090105 学生姓名：周文军 指导教师：陈茹雯副教授 起迄日期：2013.2.25～2013.6.3 设计地点：车辆工程实验中心
Graduation Design (Thesis) Analysis on The Stiffness and Strength of Body Structure Based on ANSYS By ZHOU Wenjun Supervised by Associate Prof. CHEN Ruwen Nanjing Institute of Technology June, 2013
摘要 以有限元法为基础的车身结构分析已成为一种面向车身结构设计全过程的分析方法，车身结构设计的过程也随之成为一种设计与分析并行的过程。 车身作为车辆的重要组成部分，对整车的安全性、动力性、经济性、舒适性及操控性有着重要的影响。在设计车身时，应用有限元法对汽车车身骨架进行静、动态特性的分析，对其结构的强度和刚度进行评价，对于进一步了解车身结构的应力和变形情况，充分认识掌握车身结构分析方法，进而对整个车身结构设计进行优化，提高整车性能，缩短产品开发周期，降低开发成本，均具有重要的意义。 本课题是采用有限元分析法对2046车身骨架结构作适当简化，在ANSYS中建立其有限元模型，并按照实际载荷对车身进行了静力学分析，校验其强度和刚度，根据分析结果找出车身骨架结构的危险断面。同时对车身骨架进行动态分析，并提取前十阶模态，得到了车身固有频率及相应的振型。最后根据静、动态的分析结果，对车身结构提出改进意见。 关键词：车身；有限元法；静力分析；动态分析